Secuenciación con nanoporos diagnostica la enfermedad intestinal rápidamente en los bebés pretérmino

La secuenciación metagenómica, sin necesidad de cultivo, sensible y rica en datos, combinada con herramientas bioinformáticas potentes, han permitido a los científicos diferenciar grupos de pacientes de individuos sanos en función de sus perfiles microbianos.

La metagenómica también permite la identificación de rasgos funcionales, por ejemplo, genes de resistencia a antibióticos, que son importantes a la luz de la amenaza de resistencia a los antimicrobianos (AMR). La optimización de las metodologías metagenómicas y las herramientas de bioinformática podrían permitir la identificación de individuos en riesgo, la elaboración de perfiles de agentes infecciosos y la personalización de los tratamientos.

Los científicos del Instituto Earlham (Norwich, Reino Unido) y sus asociados, utilizaron la plataforma MinION (Oxford Nanopore Technologies, Oxford Science Park, Reino Unido), junto con el paquete de software NanoOK RT del Instituto para realizar secuencias metagenómicas de escopeta y analizar comunidades simuladas y muestras fecales de bebés prematuros sanos y enfermos. Se usó la secuenciación metagenómica de nanoporos para diagnosticar rápidamente a los recién nacidos prematuros con sospecha de enterocolitis necrotizante (ECN), una afección intestinal potencialmente mortal, identificando patógenos y genes de resistencia antimicrobiana en el microbioma intestinal en cuestión de unas pocas horas.

Los datos de Nanopore clasificaron de manera confiable una comunidad simulada de 20 especies y capturaron la diversidad de la microbiota intestinal inmadura con el tiempo y en respuesta a intervenciones como la suplementación con probióticos, el tratamiento con antibióticos o episodios de sospecha de sepsis. El equipo también realizó procesamientos rápidos en tiempo real para evaluar las comunidades microbianas asociadas al intestino en lactantes críticos y sanos, facilitado por el paquete de software NanoOK RT, que analizaba las secuencias a medida que se generaban. Los científicos compararon sus resultados con la secuenciación realizada por Illumina (Illumina, San Diego, CA, EUA).

La cartera del equipo identificó de manera confiable las bacterias patógenas (es decir, Klebsiella pneumoniae y Enterobacter cloacae) y sus correspondientes perfiles de genes de resistencia a los antimicrobianos en tan solo una hora después de la secuenciación. Los resultados se confirmaron utilizando aislamiento de patógenos, secuenciación de genoma completo y pruebas de susceptibilidad a antibióticos, así como comunidades simuladas y muestras clínicas con genes de resistencia a antimicrobianos conocidos.

Lindsay J. Hall, PhD, microbióloga y autora principal del estudio, dijo: “Las mejoras a través de la secuenciación de nanoporos son la naturaleza rápida y la especificidad de la prueba. Esto es muy útil con bebés muy enfermos que necesitan ser tratados lo más rápido posible, además de proporcionar información clave para que el médico los trate con antibióticos que puedan matar la bacteria. Las pruebas actuales tardan mucho más y podrían no detectar todos los tipos de resistencia a los antibióticos”.

Los autores concluyeron que sus resultados demuestran que MinION (incluidas las células de flujo rentables Flongle) con NanoOK RT, puede procesar muestras metagenómicas en un conjunto rico de datos en un tiempo inferior a cinco horas, lo que crea una plataforma para futuros estudios destinados a desarrollar estas herramientas y métodos en entornos clínicos con un enfoque en proporcionar opciones de tratamiento antimicrobianos a la medida para los pacientes. El estudio fue publicado el 16 de diciembre de 2019 en la revista Nature Microbiology.

Enlace relacionado:
Instituto Earlham
Oxford Nanopore Technologies
Illumina