Cómo el COVID-19 transformó la genómica y cambió para siempre el manejo de los brotes de enfermedades
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Si la pandemia hubiera ocurrido hace diez años, ¿cómo habría sido? Sin duda, habría habido muchas diferencias, pero probablemente la más llamativa habría sido la relativa falta de secuenciación genómica. Aquí es donde se lee y analiza rápidamente todo el código genético o «genoma» del coronavirus en una muestra de prueba.
Al comienzo de la pandemia, la secuenciación informó a los investigadores que estaban lidiando con un virus que no se había visto antes. El rápido desciframiento del código genético del virus también permitió que las vacunas se desarrollaran de inmediato y explica en parte por qué estuvieron disponibles en un tiempo récord.
Desde entonces, los científicos han secuenciado repetidamente el virus a medida que circula. Esto les permite monitorear los cambios y detectar variantes a medida que surgen.
La secuenciación en sí no es nueva, lo que es diferente hoy en día es la cantidad que se lleva a cabo. Se están probando genomas de variantes en todo el mundo a un ritmo sin precedentes, lo que convierte a COVID-19 en uno de los brotes más probados de la historia.
Con esta información, podemos rastrear cómo se propagan localmente formas específicas del virus. , a nivel nacional e internacional. Hace que COVID-19 sea el primer brote que se rastrea casi en tiempo real a escala global.
Esto ayuda a controlar el virus. Por ejemplo, junto con las pruebas de PCR, la secuenciación ayudó a revelar la aparición de la variante alfa en el invierno de 2020. También mostró que alfa se estaba volviendo más frecuente rápidamente y confirmó por qué, revelando que tenía mutaciones significativas asociadas con una mayor transmisión. Esto ayudó a informar las decisiones para endurecer las restricciones.
La secuenciación ha hecho lo mismo con omicron, identificando sus mutaciones preocupantes y confirmando la rapidez con la que se propaga. Esto subrayó la necesidad de que el Reino Unido acelere su programa de refuerzo.
El camino hacia la secuenciación masiva
La importancia de la secuenciación genómica es innegable. Pero, ¿cómo funciona y cómo se ha vuelto tan común?
Bueno, al igual que las personas, cada copia del coronavirus tiene su propio genoma, que tiene alrededor de 30.000 caracteres. A medida que el virus se reproduce, su genoma puede sufrir ligeras mutaciones debido a errores cometidos al copiarlo. Con el tiempo, estas mutaciones se suman y distinguen una variante del virus de otra. El genoma de una variante preocupante podría contener entre cinco y 30 mutaciones.
El genoma del virus está hecho de ARN, y cada uno de sus 30 000 caracteres es uno de los cuatro componentes básicos, representados por las letras A, G, C y U. La secuenciación es el proceso de identificar su orden único. Se pueden usar varias tecnologías para esto, pero una particularmente importante para llevarnos a donde estamos es la secuenciación de nanoporos. Hace diez años esta tecnología no estaba disponible como lo está hoy. Así es como funciona.
Primero, el ARN se convierte en ADN. Luego, como un largo hilo de algodón que se tira a través de un agujero en una hoja de tela, el ADN se tira a través de un poro en una membrana. Este nanoporo es un millón de veces más pequeño que la cabeza de un alfiler. A medida que cada bloque de construcción de ADN pasa a través del nanoporo, emite una señal única. Un sensor detecta los cambios de señal y un programa de computadora los descifra para revelar la secuencia.
Sorprendentemente, la máquina insignia para secuenciar nanoporos, MinION, lanzada por Oxford Nanopore Technologies (ONT) en 2014, tiene solo el tamaño de una grapadora; otras técnicas de secuenciación (como las desarrolladas por Illumina y Pacific BioSciences) generalmente requieren equipos voluminosos y un laboratorio bien equipado. Por lo tanto, MinION es increíblemente portátil, lo que permite que la secuenciación se realice en el terreno durante un brote de enfermedad.
Esto ocurrió por primera vez durante el brote de ébola de 201316 y luego durante la epidemia de zika de 201516. Se instalaron laboratorios temporales en áreas que carecían de infraestructura científica, lo que permitió a los científicos identificar dónde se originó cada brote.
Esta experiencia sentó las bases para la secuenciación del coronavirus en la actualidad. Los métodos perfeccionados durante este tiempo, en particular por un grupo de investigación de genómica llamado Artic Network, han demostrado ser invaluables. Se adaptaron rápidamente a la COVID-19 para convertirse en la base sobre la que se han secuenciado millones de genomas de coronavirus en todo el mundo desde 2020. La secuenciación de nanoporos del zika y el ébola nos proporcionó los métodos para secuenciar a una escala nunca antes vista en la actualidad.
Dicho esto, sin la capacidad mucho mayor de las máquinas de sobremesa de Illumina, Pacific Biosciences y ONT, no podríamos capitalizar el conocimiento obtenido a través de la secuenciación de nanoporos. Solo con estas otras tecnologías es posible hacer la secuenciación en el volumen actual.
¿Qué sigue para la secuenciación?
Con COVID-19, los investigadores pudieron monitorear el brote solo una vez que había empezado. Pero ya ha comenzado la creación de pruebas rápidas y programas de detección para otras enfermedades nuevas, así como la infraestructura para llevar a cabo una secuenciación generalizada. Estos proporcionarán un sistema de alerta temprana para evitar que la próxima pandemia nos tome por sorpresa.
Por ejemplo, en el futuro, se pueden implementar programas de vigilancia para monitorear las aguas residuales para identificar los microbios que causan enfermedades (conocidos como patógenos) presentes en la población. La secuenciación permitirá a los investigadores identificar nuevos patógenos, lo que permitirá un comienzo temprano en la comprensión y el seguimiento del próximo brote antes de que se salga de control.
La secuenciación del genoma también tiene un papel que desempeñar en el futuro de la atención médica y la medicina. Tiene el potencial de diagnosticar trastornos genéticos raros, informar la medicina personalizada y monitorear la amenaza cada vez mayor de la resistencia a los medicamentos.
Hace cinco a diez años, los científicos apenas comenzaban a probar la tecnología de secuenciación en virus más pequeños. brotes Los efectos de los últimos dos años han dado como resultado un gran aumento en el uso de la secuenciación para rastrear la propagación de enfermedades. Esto fue posible gracias a la tecnología, las habilidades y la infraestructura que se han desarrollado con el tiempo.
COVID-19 ha causado daños incalculables en todo el mundo y ha afectado la vida de millones, y aún no hemos visto su impacto total. Pero los avances recientes, particularmente en el campo de la secuenciación, sin duda han mejorado la situación más allá de donde estaríamos de otra manera.
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Secuenciación genómica: cómo los investigadores identifican omicron y otras variantes de COVID-19 Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
Cita: Cómo COVID-19 transformó la genómica y cambió el manejo de los brotes de enfermedades para siempre (2022, 3 de enero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022- 01-covid-genomics-disease-outbreaks.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.