Buscando virus en las alcantarillas
"En el futuro, se integrarán herramientas adicionales en la línea de producción que nos permitirán incluso predecir los efectos de una mutación recién descubierta"
Los algoritmos desarrollados en el Centro Max Delbrück son capaces de detectar rápidamente nuevas variantes del SARS-CoV-2 en las aguas residuales. Pero eso no es todo: la herramienta, que Altuna Akalin y sus colegas han presentado ahora en "Science of the Total Environment", también puede encontrar otros patógenos.
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El SARS-CoV-2 es uno de los muchos patógenos que se reinventan constantemente en un intento de evadir los ataques del sistema inmunitario humano. Lo hacen introduciendo pequeños cambios en su material genético, conocidos como mutaciones. Estas mutaciones dan lugar a una nueva variante, con la que el sistema de defensa del organismo suele estar menos equipado para hacer frente a los patógenos a los que ya se ha enfrentado, ya sea a través de la infección o de la vacunación.
Todas las infecciones dejan un rastro
"Por eso es tan importante detectar lo antes posible las nuevas variantes de virus que surgen", explica la doctora Altuna Akalin, jefa de la Plataforma de Ciencia de Datos Bioinformáticos y Ómicos del Instituto de Biología de Sistemas Médicos de Berlín del Centro Max Delbrück (MDC-BIMSB). Junto con la empresa de suministro de agua de Berlín, Berliner Wasserbetriebe, el grupo de laboratorio amedes y otros muchos científicos del Centro Max Delbrück, Akalin desarrolló un método para detectar estas variantes en las aguas residuales. Todas las personas infectadas por un virus dejan rastros de él en sus residuos, independientemente de si desarrollan síntomas, de cuáles sean éstos y de si se someten o no a las pruebas.
En el proyecto participaron el laboratorio de biología del ARN y regulación postranscripcional del profesor Markus Landthaler, el laboratorio de biología de sistemas de elementos reguladores de genes del profesor Nikolaus Rajewsky y la plataforma de genómica de la doctora Janine Altmüller. Akalin, Landthaler y Rajewsky son los últimos autores de la última publicación. El equipo de Akalin presentó por primera vez la herramienta asistida por ordenador PiGx SARS-CoV-2 en diciembre de 2021 en el servidor de preimpresión medRxiv. Los primeros autores de entonces son los mismos del último estudio: Vic-Fabienne Schumann y el Dr. Rafael Cuadrat del equipo de Akalin, y el Dr. Emanuel Wyler del grupo de investigación de Landthaler.
Más rápido que las muestras de los pacientes
La idea básica del proceso de análisis de datos sigue siendo la misma: "Primero hay que secuenciar, o descodificar, el material genético de los virus presentes en las aguas residuales", explica Akalin. A continuación, los datos obtenidos se introducen en la tubería junto con alguna información adicional, como el método de secuenciación utilizado. Los gráficos resultantes permiten tanto a los expertos como a los no expertos ver la dinámica actual de la infección, así como las variantes que circulan en diferentes lugares al mismo tiempo.
"Las nuevas variantes emergentes también pueden detectarse de esta manera, y en la mayoría de los casos unos días antes de lo que sería posible con las pruebas continuas y la secuenciación de las muestras de los pacientes", dice Akalin. "A través de nuestras diversas colaboraciones, también hemos podido demostrar que este tipo de sistema de alerta temprana de aguas residuales funciona con éxito tanto en condiciones científicas como industriales". Sin embargo, Akalin añade que el Centro Max Delbrück no realiza las pruebas de rutina por sí mismo, sino que se limita a proporcionar el método.
La tubería funciona en todo el mundo
La herramienta, que ahora se describe en la revista "Science of the Total Environment", ha seguido evolucionando en los últimos meses: "Los algoritmos que hemos creado se han vuelto aún más robustos", dice Akalin. "Por ejemplo, hemos demostrado, utilizando conjuntos de datos de Nueva York, que la tubería puede analizar de forma fiable datos de partes muy diferentes del mundo, independientemente del protocolo de secuenciación que se haya utilizado para obtener estos datos".
Con su método, Akalin y sus colegas ya descubrieron las variantes COVID-19 Delta y Omicron antes de que cada una se convirtiera en la variante dominante en la población. "Nuestro software puede rastrear las mutaciones emergentes tanto espacial como temporalmente", explica Akalin. "Si empiezan a surgir más y más mutaciones en las aguas residuales de ciertos lugares, éstas se marcan como posibles nuevas variantes del virus".
"En el futuro, se integrarán en la línea herramientas adicionales que nos permitirán incluso predecir los efectos de una mutación recién descubierta", añade Akalin. Por ejemplo, dice, será posible estimar hasta qué punto las nuevas variantes podrán evadir la detección del sistema inmunitario humano y, por tanto, si serán más infecciosas o más graves que las variantes anteriores.
Los virus de la gripe también pueden ser rastreados
"Una de las características más importantes de nuestro sistema es que es muy robusto y tiene un alto grado de automatización, por lo que puede utilizarse fácilmente en el seguimiento de aguas residuales a gran escala", dice Akalin. Pero por ahora, su equipo quiere afinar el procedimiento de toma de muestras de aguas residuales: "El lugar y el momento en que se toma la muestra parecen influir en los datos", admite el científico.
El objetivo común de todos los equipos participantes en el MDC-BIMSB es ahora ampliar el enfoque más allá de COVID-19 y establecer un sistema de alerta temprana de aguas residuales para las cepas emergentes de la gripe o los norovirus, por ejemplo, es decir, otros patógenos que tienen un gran impacto en la salud humana y, por tanto, también en la productividad económica.
Según Akalin, en Estados Unidos están surgiendo empresas que ya ofrecen estos servicios. Así que cree que es concebible que este tipo de estrategia de seguimiento se utilice regularmente en el futuro en otras partes del mundo - y, espera, para el seguimiento de otros patógenos también. Los fabricantes de vacunas también podrían beneficiarse del sistema de alerta temprana, que podría permitirles adaptar sus vacunas a las nuevas variantes que surjan con más facilidad que antes.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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