La tecnologia al servei de la biologia

• #Coronavirus
• #Research

• Share it:

Dos alumnes del BDBI, Laura Serra de 2n i Alexis Molina de 3r, entrevisten investigadors d’un projecte a tres bandes (IrsiCaixa, BSC i IRTA-CReSA i finançat per Grifols) que treballa per combatre el coronavirus. El projecte compta amb l’expertesa dels tres centres en tècniques cel·lulars, mètodes computacionals i recerca en models animals.

Després de l’entrevista al Dr. Julià Blanco, el Dr. Marc Noguera d’IrsiCaixa ens explica com l’equip on ell forma part ha seqüenciat el genoma dels SARS-CoV-2 a partir d’una mostra obtinguda d’un pacient, ha enllestit la posada a punt d’un seguit d’eines computacionals i es prepara ara per al seu anàlisi. Esperen aconseguir una seqüència de consens i poder fer seguiment de l’evolució del virus al llarg del temps.

El Dr. Marc Noguera és doctor en Química Teòrica i Computacional. Va ser responsable de bioinformàtica en la plataforma genòmica de l’Institut de Medicina Predictiva i Personalitzada del Càncer i, des de 2011, és a IrsiCaixa, on contribueix a desenvolupar i mantenir eines computacionals per a l’estudi del genoma del VIH i de la relació del nostre microbioma i la SIDA.

El Dr. Noguera i el seu equip porten anys estudiant la resistència de diferents fàrmacs contra el VIH desenvolupant i mantenint eines computacionals per al seu estudi. Per dur a terme aquest procés, han desenvolupat un pipeline d’anàlisis automàtic anomenat PASeq (Anàlisis de Polimorfismes Mitjançant la Seqüenciació) que realitza una anàlisi de dades basat al núvol per fer proves de resistència als fàrmacs contra el VIH amb tècniques d’última generació per a l’obtenció de seqüències (NGS). L’amplitud de la seva investigació comprèn el tractat de dades crues, extretes directament de l’observació experimental, fins la validesa clínica, on l’anàlisi d’aquestes pren rellevància mèdica.

Del VIH al coronavirus

IrsiCaixa és un centre dedicat en gran part a l’estudi del VIH i per tant els mètodes desenvolupats i adaptats per a l’estudi d’aquest virus s’han hagut d’adequar al coronavirus. En l’apartat de seqüenciació, que consta de la vessant computacional i l’experimental, la informàtica és la que més fàcilment s’ha adaptat al repte d’aquest nou projecte.

Ens explica el Dr. Noguera que versionant el software que havien desenvolupat durant tots aquests anys per obtenir la seqüència del VIH, procés que ja tenien molt automatitzat, ha sigut relativament senzill aplicar-lo al genoma del SARS-CoV-2.

El gran repte es presenta en la part experimental. La tècnica estàndard per augmentar la quantitat de material genètic en un mostra, la PCR, no segueix exactament el mateix protocol per a diferents organismes ni s’utilitzen els mateixos compostos. “No és necessàriament més complex, però sí més laboriós”, apunta el doctor. Un dels components necessaris per a la seqüenciació, uns petits fragments de material genètic anomenats “primers”, s’ha d’encarregar a empreses externes i, si en un context de normalitat triga un parell de dies, ara el temps d’espera és de dues setmanes, i sense aquests no és possible seqüenciar. A més, la situació actual obliga als investigadors experimentals a reduir el número de personal treballant de forma presencial al laboratori, un pal més a les rodes per al funcionament normal del projecte.

Imatge de la seqüenciació d’ADN/ARN amb la tecnologia Oxford Nanopore. / Foto: Oxford Nanopore Tech

Incògnites i nous projectes

Tal com explica el Dr. Marc Noguera, el primer mes de la pandèmia al nostre país es va investigar el coronavirus amb caràcter d’urgència. Ara que es plantegen nous projectes i línies d’investigació, primer, es dibuixarà una idea de recerca, després es redactarà el projecte i, finalment, es buscarà finançament.

Alguns d’aquest projectes aniran adreçats, segons Noguera, a oferir resposta a una de les preguntes amb més rellevància clínica sobre la taula, identificar quin és el factor que fa que una part dels infectats de COVID-19 mostrin símptomes més greus que d’altres. Per això, caldrà presentar un projecte on l’objectiu principal consisteixi a buscar una senyal en el virus que ajudi a predir quina serà la resposta per part del pacient i en quin grau es pot complicar el seu quadre clínic. Tot i que, a dia d’avui, no hi ha indicis de que sigui un virus que generi massa diversitat és una línia d’investigació que val la pena explorar, comenta el doctor.

Per altra banda, arriba des dels hospitals un missatge que alerta als investigadors, hi ha pacients que al cap d’un temps d’haver-se infectat tornen a presentar símptomes de la malaltia. El Dr. Noguera afirma que s’haurà de tornar a seqüenciar el genoma d’aquests pacients per poder entendre quin és el motiu d’aquest estat: si es tracta d’una reinfecció o una recaiguda. Això serà clau per poder redirigir les noves línies d’investigació sobre el coronavirus durant els pròxims mesos.

Poques mutacions, però afectació diversa

La poca variabilitat que s’ha observat en el genoma del SARS-CoV-2 contrasta amb la diversa presentació i evolució que la COVID-19 ha tingut en pacients arreu del món. Si bé aquestes reaccions són molt diferents, res apunta a que sigui a causa de variacions en el genoma del virus sinó, més aviat, és un problema en la resposta immunitària del pacient. En un nombre considerable de casos, l’hoste infectat desenvolupa un tipus de resposta molt virulenta anomenada “síndrome d’alliberament de citocines” que afecta certs teixits causant inflamació. En el cas de la COVID-19, aquesta inflamació es produeix als pulmons, la pneumònia, i és la principal complicació de la malaltia. El doctor deixa clar que la divergència en la presentació no va lligada al virus i es fa ressò d’investigacions d’especialistes en epidemiologia, “un determinant microbiològic, un component genètic o trets ambientals són bons candidats a oferir una explicació, però encara és d’hora per fer qualsevol afirmació”.

La tecnologia al servei de la biologia

L’evolució de la seqüenciació ha revolucionat per complet el món de la investigació genòmica. Una evidència d’aquest fet és la rapidesa amb la què s’ha pogut seqüenciar el virus SARS-CoV-2, en menys de 24 hores, a partir d’una mostra obtinguda d’un pacient i aïllada per investigadors d’IRTA-CReSA. Anys enrere, obtenir el genoma d’un virus amb aquesta rapidesa i rigorositat era impensable. La introducció de la seqüenciació de tercera generació en els últims 5 anys, com és el cas de la tecnologia Oxford Nanopore, permet l’anàlisi ràpida, eficaç i senzilla d’una mostra genòmica. Amb la possibilitat de poder seqüenciar més ràpidament i amb molta precisió, la velocitat del diagnòstic incrementa de la mà de la qualitat de les anàlisi posteriors i així també ho fa el grau de certesa de les prescripcions de fàrmacs de cada pacient.

Alexis Molina, estudiant del BDBI
Laura Serra, estudiant del BDBI