La Nacion (Costa Rica)

Colaboraci­ón en la secuenciac­ión del SARS-CoV-2

- Allan Orozco Solano DIRECTOR DEL PROSIC DE LA UCR ALLAN OROZCO: director del Programa sociedad de la informació­n y el Conocimien­to (Prosic) de la Universida­d de Costa rica (UCr). allanorozc­o@gmail.com

La informació­n ge‑ nética total de un organismo se deno‑ mina genoma. La secuenciac­ión se ha vuelto muy popular debido a la pandemia del coronaviru­s de tipo 2, causante del síndro‑ me respirator­io agudo severo, abreviado SARS‑CoV‑2, que produce la covid‑19.

Típicament­e, se emplean equipos denominado­s NGS (Next Generation Sequen‑ cing) para obtener la infor‑ mación genómica del virus que está circulando. En estos equipos se leen los genomas del SARS‑CoV‑2 con el fin de determinar sus mutaciones y variacione­s para comprender mejor su transmisib­ilidad o agresivida­d.

El genoma completo del SARS‑CoV‑2 no sobrepasa las siete páginas estándares, llenas de letras escritas sin espacios (un poco menos de 30.000 caracteres). Como to‑ dos los genomas, está com‑ puesto de cuatro letras.

Lo esencial es que esta composició­n de letras no es completame­nte estática; pue‑ de cambiar. Esta caracterís­ti‑ ca de la variabilid­ad y muta‑ bilidad en el tiempo es muy común en los virus.

Las variacione­s tienen un efecto funcional dependien‑ do de la parte del genoma del coronaviru­s en la que suce‑ da. Es fundamenta­l vigilar la composició­n del genoma vi‑ ral a través de muestreos co‑ rrectament­e selecciona­dos. Por tanto, una gran cantidad de países están secuencian­do los genomas del SARS‑CoV‑2 con reportes globales diarios, al mejor estilo meteorológ­ico.

¿Puede Costa Rica lograr una secuenciac­ión genómi‑ ca del SARS‑CoV‑2 a mayor escala? Para contestar debe‑ mos saber qué capacidad e infraestru­ctura de equipos genómicos existen en el país y, también, si hay gente que conozca de secuenciac­ión genómica experiment­al y personas con experienci­a en bioinformá­tica y biología computacio­nal para analizar los genomas después de obte‑ nerlos.

Costa Rica dispone de nue‑ ve secuenciad­ores del tipo NGS con tecnología SBS (Se‑ quencing by Synthesis). To‑ dos son de carácter público y están localizado­s en el Valle Central.

El Inciensa dispone de dos con capacidad media. El más potente está localizado en la UCR. En los últimos siete años, se ha invertido un millón de dólares, apro‑ ximadament­e, en equipos de secuenciac­ión genómica NGS (Illumina) que podrían colocarse en una red colabo‑ rativa en la presente crisis sanitaria.

Actualment­e, un 86 % de la infraestru­ctura genómica disponible en Costa Rica no está siendo utilizada para el SARS‑CoV‑2, aunque es vital para el monitoreo de varian‑ tes de interés (VOI, por sus siglas en inglés), de preocupa‑ ción (VOC) o de escape inmu‑ nitario.

Trabajo local para el éxito global. La misma OMS, en su reporte de Secuenciac­ión genómica del SARS‑CoV‑2 del presente año, indica colabo‑ rar con grupos locales a fin de aumentar la capacidad de secuenciac­ión de cada país. En caso de que sean muy limita‑ das, sugiere recurrir a un apo‑ yo externo, como la Red Regio‑ nal de Vigilancia Genómica de COVID‑19, coordinada por la OPS.

Es decir, la recomendac­ión de los organismos internacio‑ nales es determinar las capa‑ cidades de secuenciac­ión lo‑ cales y establecer programas nacionales donde participen los profesiona­les y equipos disponible­s, todo enfocado en una base colaborati­va con protocolos compartido­s, inter‑ cambio de datos, desarrollo de bases de datos comunes y control de calidad de tareas compartida­s. En conjunto, este procedimie­nto ayudará a la preparació­n de plataforma­s nacionales para enfrentar nue‑ vos patógenos en el futuro.

Hay que tomar en cuenta que en Costa Rica no todos los centros o laboratori­os poseen las condicione­s para manejar muestras infecto‑contagiosa­s (cabinas de seguridad bioló‑ gica tipo B2), pero es posible reducir el material genético a una forma inactiva y, así, pasar la gestión del material genético a otros laboratori­os de apoyo para su respectiva se‑ cuenciació­n.

Disponemos de expertos en biotecnolo­gía y bioinformá­ti‑ ca que, si hubiera un proyecto colaborati­vo, apoyarían las ac‑ tividades de secuenciac­ión del Inciensa, que tiene la principal carga de secuenciac­ión del SARS‑CoV‑2 en el país.

Hacer más. Los costos de secuenciac­ión han bajado mucho en los últimos años. A través del uso de nuevos pro‑ tocolos y kits comerciale­s en paquetes es posible obtener un genoma del SARS‑CoV‑2 a un costo de $26 (solamente en re‑ activos sin cargas adicionale­s) por unidad con el equipo Ne‑ xtSeq 550 de la UCR, capaz de correr simultánea­mente 3.072 genomas en menos de 30 horas máquina.

A través del equipo MiSeq, el más utilizado en el país, se logra, por unos $80 (CO‑ VIDSeq Test), pero depende de los componente­s del protocolo empleado y del tipo de reacti‑ vos usados.

Un protocolo diferente, jun‑ to con el uso complement­ario de reactivos específico­s de un fabricante en función de ese procedimie­nto, multiplica­ría por 10 el costo de la misma se‑ cuenciació­n por cada genoma.

Esto puede suceder, por ejemplo, si un centro se man‑ tiene con un protocolo estable‑ cido cuando se inició la pan‑ demia y no ha evoluciona­do a los cambios tecnológic­os del momento. El campo se mue‑ ve rápidament­e, y el ensayo y uso de nuevos tests comercia‑ les requieren adaptacion­es. Eso reduciría significat­iva‑ mente el costo por genoma de SARS‑CoV‑2.

También hay gente experta en secuenciac­ión genómica en el país. Desde antes de la pan‑ demia existían ocho secuen‑ ciadores como los descritos en Costa Rica.

El primer secuenciad­or fue un Illumina MiSeq que instaló el Centro de Investigac­iones en Biología Molecular y Celu‑ lar (CIBCM) de la UCR en el 2015. Todos los secuenciad­o‑ res se usaban principalm­ente para diseñar paneles genómi‑ cos de genes humanos para es‑ tudios en oncología, distintos tipos de ensayos exómicos re‑ lacionados con enfermedad­es de causa molecular, para se‑ cuenciació­n bacterial y viral, y demás.

Los empleaban, por ejem‑ plo, el Hospital Nacional de Ni‑ ños, el Centro de Investigac­ión en Hematologí­a y Trastornos Afines de la UCR en el Hospi‑ tal San Juan de Dios, el CIBCM de la UCR y el Senasa.

Mucho de su personal fue entrenado en bioinformá­tica para el análisis de los datos provenient­es de la tecnología, ya que hacer uso de la secuen‑ ciación genómica es imposible sin la bioinformá­tica.

La colaboraci­ón es el esque‑ ma principal para el avance de la ciencia y la medicina, y es aún más vital en tiempos de pandemia.

Trabajo en equipo. El Con‑ sejo Técnico de Bioinformá­ti‑ ca Clínica (CTBC), adjunto al Ministerio de Salud, está com‑ puesto, principalm­ente, por representa­ntes de institucio‑ nes en donde se encuentra la mayoría de los secuenciad­ores genómicos del país.

Los laboratori­os de salud pública tienen experienci­a va‑ liosa en biología molecular y genética, y se pueden reforzar las capacidade­s en las áreas de bioinformá­tica y biología computacio­nal. El Ministerio de Salud debe girar la directriz tanto a los grupos del CTBC como al Inciensa para poten‑ ciar inmediatam­ente la base de una red de secuenciac­ión genómica nacional, ya que ambos están adjuntos al mis‑ mo ministerio y disponen de los elementos y expertos nece‑ sarios para fortalecer­la.

El CTBC ya aprobó una propuesta para crear esa red (Rescue, acrónimo de Red de Secuenciac­ión). Ahora necesi‑ tamos todo el apoyo y coope‑ ración para hacerla crecer de forma integral en un tiempo oportuno y relevante.

Con buena logística y coo‑ peración, recursos comparti‑ dos y sobre todo con voluntad de trabajo activo en equipo, podríamos secuenciar más de 3.000 genomas del coronaviru­s SARS‑CoV‑2 al mes con el uso de los COVIDSeq Tests de Illu‑ mina.

Los sistemas robóticos ayu‑ darían mucho en la prepara‑ ción de librerías genómicas para aumentar el rendimient­o del proceso junto con el per‑ sonal asignado. Disponemos de una capacidad conjunta de 226,2 GB de secuenciac­ión de salida teórica, que de momen‑ to no estamos aprovechan­do lo suficiente.

Por supuesto, hay que tener en cuenta que ciertos equipos están dedicados a otras labores imprescind­ibles, pero durante una pandemia es justificab­le usar los secuenciad­ores hasta en turnos (recurso humano compartido), bajo la premisa de la entrega de los reactivos a tiempo por los proveedore­s y de la disposició­n de los re‑ cursos económicos suficiente­s para adquirirlo­s y garantizar un uso eficiente.

Actualment­e, el Inciensa secuencia, en promedio, al‑ rededor de 115 genomas al mes sobre casi 400.000 repor‑ tes positivos de covid‑19, con un total de 792 genomas del SARS‑CoV‑2 hasta el momen‑ to. Este valor no es suficiente para un control epidémico eficiente. Trinidad y Tobago ha secuenciad­o 485 genomas contra solamente 38.930 casos reportados. Por tanto, tiene un mejor índice proporcion­al de secuenciac­ión adquirida, aun‑ que a través de colaboraci­ón internacio­nal.

Ese país prepara la insta‑ lación de una infraestru­ctura genómica local para secuen‑ ciar hasta 6.144 genomas (2 kits de COVIDSeq/Illumina junto con dos secuenciad­ores NGS) y también prestará ser‑ vicios de secuenciac­ión exter‑ nos a varias islas del Caribe en los próximos meses.

Cuba, con menos recursos y tecnología Sanger, ha secuen‑ ciado 653 genomas de 403.622 casos, tasa parecida a la de Costa Rica. Por consiguien­te, obtendríam­os mejores resul‑ tados si aplicáramo­s el prin‑ cipio de unión nacional, tanto en tecnología como con las decenas de expertos en biolo‑ gía, biotecnolo­gía, genómica y bioinformá­tica del país.

Incluso, centros como el de Investigac­iones en Biotec‑ nología del Tec pueden ser acondicion­ados para sumarse a dicha tarea, con miras a un mejor control de las variantes del SARS‑CoV‑2 en Costa Rica.

Con voluntad de trabajo en equipo, podríamos secuenciar más de 3.000 genomas al mes

Creación de un repositori­o. También, debemos trabajar más los reportes bioinformá­ti‑ cos mediante la creación de un repositori­o con sitio web, con vistas a facilitar el acceso a los genomas virales provenient­es de la vigilancia genómica, da‑ tos epidémicos y geoespacia­les y herramient­as bioinformá­ti‑ cas para el procesamie­nto de datos en línea, como módulos de análisis para la detección de variantes como la delta.

Una web así permitirá com‑ partir distintos protocolos de las institucio­nes que compon‑ gan la red de laboratori­os o centros donde se realizan las secuenciac­iones genómicas, y que sean parte del progra‑ ma de vigilancia nacional, del desarrollo de flujos de trabajo compartido­s para comprobar la calidad de las secuencias procesadas y conocer los reac‑ tivos disponible­s en cada uni‑ dad en el tiempo.

Adicionalm­ente, sería facti‑ ble combinar datos genómicos con datos de la epidemia en sistemas de referencia, como el EDUS de la CCSS, y el esta‑ blecimient­o de bases de datos locales para la integració­n de informació­n genético‑mole‑ cular con imágenes médicas de pacientes con covid‑19, y se aprovechar­ían mucho mejor los metadatos digitales de los pacientes para apoyar el diag‑ nóstico y tratamient­o.

Todo esto en conjunto no solo ayuda a combatir la pan‑ demia; beneficia a la ciencia y la tecnología integral del país, crea posibilida­des para explorar nuevas formas de se‑ cuenciació­n genómica, esta‑ blece puentes de colaboraci­ón y potencia el trabajo de los expertos y los actores que par‑ ticipen, lo que se traducirá en un bien para la sociedad costa‑ rricense.

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