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Investigadores desarrollan un sistema de ‘árbol genealógico’ para detectar automáticamente nuevas variantes de enfermedades infecciosas


Los investigadores han ideado una nueva forma de identificar variantes más infecciosas de virus o bacterias que comienzan a propagarse en los humanos, incluidos los que causan la gripe, la COVID, la tos ferina y la tuberculosis.


por la Universidad de Cambridge


El nuevo método utiliza muestras de humanos infectados para permitir el seguimiento en tiempo real de los patógenos que circulan en las poblaciones humanas y permite identificar de forma rápida y automática los microbios que evaden las vacunas. Esto podría informar sobre el desarrollo de vacunas que sean más eficaces para prevenir enfermedades .

El método también puede detectar rápidamente variantes emergentes con resistencia a los antibióticos, lo que podría orientar la elección del tratamiento para las personas infectadas y tratar de limitar la propagación de la enfermedad.

Utiliza datos de secuenciación genética para brindar información sobre los cambios genéticos que subyacen a la aparición de nuevas variantes. Esto es importante para ayudar a entender por qué las diferentes variantes se propagan de manera diferente en las poblaciones humanas.

Aparte de los programas de vigilancia establecidos de la COVID y la gripe, existen muy pocos sistemas para vigilar la aparición de variantes de enfermedades infecciosas. La técnica supone un gran avance con respecto al enfoque existente para estas enfermedades, que dependía de grupos de expertos para decidir cuándo una bacteria o un virus circulante ha cambiado lo suficiente como para ser designado como una nueva variante .

Al crear «árboles genealógicos», el nuevo enfoque identifica automáticamente nuevas variantes basándose en cuánto ha cambiado genéticamente un patógeno y con qué facilidad se propaga en la población humana, eliminando la necesidad de convocar a expertos para hacerlo.

Se puede utilizar para una amplia gama de virus y bacterias y solo se necesita una pequeña cantidad de muestras, tomadas de personas infectadas, para revelar las variantes que circulan en una población, lo que la hace especialmente valiosa para entornos con pocos recursos.

El informe se publica hoy en la revista Nature .

«Nuestro nuevo método proporciona una manera de mostrar, sorprendentemente rápido, si hay nuevas variantes transmisibles de patógenos circulando en las poblaciones, y puede usarse para una amplia gama de bacterias y virus», dijo la Dra. Noémie Lefrancq, primera autora del informe, quien llevó a cabo el trabajo en el Departamento de Genética de la Universidad de Cambridge.

Lefrancq, que ahora trabaja en la ETH de Zúrich, añadió: «Incluso podemos usarlo para empezar a predecir cómo se impondrán las nuevas variantes, lo que significa que se pueden tomar decisiones rápidamente sobre cómo responder».

«Nuestro método proporciona una forma completamente objetiva de detectar nuevas cepas de gérmenes que causan enfermedades, analizando su genética y cómo se propagan en la población. Esto significa que podemos detectar de forma rápida y eficaz la aparición de nuevas cepas altamente transmisibles», dijo el profesor Julian Parkhill, investigador del Departamento de Medicina Veterinaria de la Universidad de Cambridge que participó en el estudio.

Probando la técnica

Los investigadores utilizaron su nueva técnica para analizar muestras de Bordetella pertussis, la bacteria que causa la tos ferina. Muchos países están experimentando actualmente sus peores brotes de tos ferina de los últimos 25 años. Inmediatamente identificaron tres nuevas variantes circulantes en la población que no se habían detectado anteriormente.

«Este nuevo método resulta muy oportuno para el agente de la tos ferina, que justifica una vigilancia reforzada, dada su reaparición actual en muchos países y la preocupante aparición de linajes resistentes a los antimicrobianos», dijo el profesor Sylvain Brisse, director del Centro Nacional de Referencia para la tos ferina en el Instituto Pasteur, quien proporcionó recursos biológicos y experiencia en análisis genómicos y epidemiología de Bordetella pertussis.

En una segunda prueba, analizaron muestras de Mycobacterium tuberculosis, la bacteria que causa la tuberculosis, y se observó que se están propagando dos variantes resistentes a los antibióticos.

«Este método permitirá mostrar rápidamente qué variantes de un patógeno son las más preocupantes en términos de su potencial para enfermar a las personas. Esto significa que una vacuna puede estar dirigida específicamente contra estas variantes, para que sea lo más eficaz posible», dijo el profesor Henrik Salje del Departamento de Genética de la Universidad de Cambridge, autor principal del informe.

Agregó: «Si vemos una rápida expansión de una variante resistente a los antibióticos, entonces podríamos cambiar el antibiótico que se prescribe a las personas infectadas por ella, para tratar de limitar la propagación de esa variante».

Los investigadores dicen que este trabajo es una pieza importante en el rompecabezas más grande de cualquier respuesta de salud pública a las enfermedades infecciosas.

Una amenaza constante

Las bacterias y los virus que causan enfermedades están en constante evolución para ser mejores y propagarse más rápido entre nosotros. Durante la pandemia de COVID, esto condujo a la aparición de nuevas cepas: la cepa original de Wuhan se propagó rápidamente, pero luego fue superada por otras variantes, incluida la ómicron, que evolucionó a partir de la original y se propagaba mejor. Detrás de esta evolución hay cambios en la composición genética de los patógenos.

Los patógenos evolucionan a través de cambios genéticos que les permiten propagarse mejor. Los científicos están particularmente preocupados por los cambios genéticos que permiten a los patógenos evadir nuestro sistema inmunológico y causar enfermedades a pesar de que estemos vacunados contra ellos.

«Este trabajo tiene el potencial de convertirse en una parte integral de los sistemas de vigilancia de enfermedades infecciosas en todo el mundo, y los conocimientos que proporciona podrían cambiar por completo la forma en que responden los gobiernos», afirmó Salje.

Más información: Aprendiendo la dinámica de la aptitud de los patógenos a partir de las filogenias, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08309-9