La genómica identifica organismos en brotes de enfermedades infecciosas

La metagenómica puede ayudar a identificar los organismos en los brotes de infecciones graves sin necesidad del cultivo de laboratorio.

La metagenómica es la secuenciación directa de ADN extraído de muestras microbiológicamente complejas y permitió la reconstrucción de la secuencia genómica de una cepa de brote de Escherichia coli Shiga-toxigénica (STEC).


Los microbiólogos de la Universidad de Birmingham (Edgbaston, Reino Unido) realizaron un estudio para explorar el potencial de la metagenómica para identificar y caracterizar cepas bacterianas de un brote mediante la determinación de los datos de secuencia del genoma. En esta investigación retrospectiva, 45 muestras fueron seleccionadas a partir de muestras fecales obtenidas de pacientes con diarrea, durante el brote de 2011 de STEC O104:H4 en Alemania. Las muestras fueron sometidas a secuenciación desde agosto hasta septiembre de 2012, seguido de un análisis de tres fases realizadas desde noviembre 2012 hasta febrero 2013.

En la primera fase, se construyó un proyecto de genoma de la cepa del brote, a partir de datos obtenidos con el instrumento HiSeq 2500 (Illumina, San Diego, CA, EUA; www.illumina.com) en modo rápido de proceso. Las secuencias brote-específicas fueron identificadas mediante la sustracción de secuencias del metagenoma brote que estaban presentes en las muestras de heces de individuos sanos. En la segunda fase, se determinó la profundidad de la cobertura del genoma cepa del brote en cada muestra. En la tercera fase, las secuencias de cada muestra se compararon con secuencias de bacterias conocidas para identificar patógenos que no eran la cepa del brote.

El científico encontró que en la segunda fase del brote se recuperó el genoma de la cepa de 10 muestras en más de 10 veces la cobertura y de 26 muestras en una cobertura mayor que 1 vez. Se detectaron secuencias de los genes de la toxina Shiga en 27 de 40 (67%) de las muestras STEC-positivas. En la tercera fase se recuperaron secuencias de Clostridium difficile, Campylobacter jejuni, Campylobacter concisus y Salmonella enterica.

Los autores concluyeron que sus resultados demuestran el potencial de la metagenómica como un método abierto, independiente del cultivo, para la identificación y caracterización de patógenos bacterianos durante un brote de enfermedad diarreica. Los desafíos incluyen acelerar y simplificar los flujos de trabajo, reducir los costos, y mejorar la sensibilidad diagnóstica, todo lo cual es probable que dependa, a su vez, de las mejoras en las tecnologías de secuenciación. El estudio fue publicado el 10 de abril de 2013, en la edición de la revista Journal of the American Medical Association (JAMA).

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