Sequenciação do Genoma do Vírus Inteiro na Triagem de Novos Medicamentos

Sequenciação do genoma completo de vírus está a desempenhar um papel cada vez mais importante na prática clínica. Por um lado, a análise da informação sobre a resistência a medicamentos do vírus pode ajudar num diagnóstico clínico mais preciso, no tratamento e na gestão do curso da doença; por outro lado, através do estabelecimento da epidemiologia molecular do vírus, pode-se alcançar um controlo rigoroso da infeção viral. Com base na tecnologia de sequenciação de alto rendimento, o vírus isolado foi sequenciado e analisado para obter toda a informação genómica do vírus, e o sistema de virulência do vírus, a evolução do genoma e processo de evolução foram explorados através da genómica estrutural e da genómica comparativa a múltiplos níveis, para uma melhor compreensão da diversidade, ecologia, adaptabilidade e evolução dos vírus.

O Sequenciamento do Genoma do Vírus Ajuda na Utilização Científica de Medicamentos e no Desenvolvimento de Vacinas

O vírus SARS-CoV-2, como um vírus de RNA, o agente causador da COVID-19, está a sofrer mutações constantes. Existe a possibilidade de que as mutações acumuladas durante uma pandemia possam produzir efeitos mensuráveis na população infectada ou complicar os esforços de controlo epidémico, destacando a necessidade de monitorizar a diversidade genética e a epidemiologia do SARS-CoV-2 ao longo da pandemia. Os investigadores colaboraram com 20 hospitais e institutos e analisaram dados epidemiológicos, genéticos e clínicos recolhidos na província de Sichuan, na China, durante o período de surto de 22 de janeiro a 20 de fevereiro de 2020. A equipa de pesquisa também utilizou o  tecnologia de sequenciação por nanopore sequenciar o genoma completo do vírus em 310 amostras clínicas de 248 pessoas infetadas com COVID-19, e verificá-lo com tecnologia de sequenciamento. Os resultados mostraram que 35 variantes recorrentes foram identificadas e cerca de 20% delas apresentam a mesma região codificadora mutante do Nsp1 (Δ 500-532) ausente. Subsequentemente, a epidemiologia molecular do mutante foi analisada. A base de dados pública de vírus mostrou que o mutante de deleção do Nsp1 apareceu na base de dados de vírus de 37 países e regiões. Com base em 117 dados clínicos, o estudo descobriu que esta estirpe mutante está associada a níveis mais baixos de carga viral e a uma menor relação horizontal de IFN-β no sangue periférico; E o Nsp1 foi confirmado através de experimentos em diferentes linhas celulares. A estirpe mutante Δ500 532 pode reduzir a atividade do promotor IFNB1 e inibir ainda mais a sinalização do IFN-I a jusante. Este estudo fornece pistas para a utilização destes marcadores genómicos em investigações de epidemiologia molecular, e informações potencialmente importantes para o design eficaz de vacinas e medicamentos para a COVID-19.

Variantes genéticas recorrentes e análise filogenética nos genomas do SARS-CoV-2

Prevalência de variantes de deleção no locus 500-532 no genoma do SARS-CoV-2

Sequenciação do Genoma de Vírus para Descobrir Novos Antibióticos

Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) O157:H7 e Escherichia coli enterotoxigénica (ETEC) são patógenos alimentares importantes, causando surtos graves de intoxicação alimentar em todo o mundo. Como um novo tipo de agente antibacteriano através da análise genómica e filogenética, os bacteriófagos estão a ser cada vez mais utilizados para controlar patógenos alimentares. Investigadores estudaram um novel bacteriófago de amplo espectro vB através do sequenciamento do genoma completo EcoM_SQ17 (SQ17), que tem a capacidade de controlar o número de bactérias nos alimentos. O genoma do bacteriófago SQ17 é um DNA linear de cadeia dupla com 166457 pb, com um conteúdo de GC de 32,52%. O genoma contém 258 ORFs putativos, dos quais 136 são classificados como proteínas putativas. Estas proteínas agregam-se em quatro grupos funcionais relacionados com a montagem da cauda, montagem do capsídeo, lise do hospedeiro e inibição da lise, replicação, transcrição e reparo. A análise genómica mostrou que o fago SQ17 não possui genes relacionados com resistência a antibióticos, toxinas, lisogenicidade ou fatores de virulência, sendo um excelente candidato para potenciais aplicações alimentares. O SQ17 tem um amplo espectro de hospedeiros e pode infectar EHEC O157:H7, ETEC e outras estirpes de Escherichia coli. Os resultados mostraram que o bacteriófago SQ17 é aplicado para reduzir a contaminação por EHEC O157:H7 e ETEC na alface fresca, e o SQ17 tem alta infectividade e taxa de replicação rápida, tornando-o mais adequado para aplicação na indústria alimentar. Temperaturas mais altas (25 ℃) podem afetar o efeito bactericida dos bacteriófagos, portanto, não é recomendado armazenar ou processar alimentos frescos a altas temperaturas por longos períodos na indústria alimentar.

Mapa genómico do bacteriófago SQ17

Fago SQ17 e Fago SF, vB_ EcoM-ZQ3 e vB_ EcoM_JS09 para análise comparativa genómica.

Tecnologia de sequenciação do genoma completotem sido amplamente aplicado no monitoramento de mutações virais, tipagem e rastreamento, especialmente no monitoramento das mudanças dinâmicas das sequências genéticas do vírus em amostras, o que tem um significado científico orientador para o monitoramento de epidemias. Será amplamente utilizado no futuro.

Referências:

1. Lin, Jing-Wen et al."Monitorização genómica do SARS-CoV-2 revela uma variante de deleção Nsp1 que modula a resposta de interferão tipo I." Célula hospedeira & microbio vol29,3 (2021): 489-502.e8.
2. Zhou, Yan et al."Aplicação de um novo fago lítico vB_EcoM_SQ17 para o biocontrolo de Escherichia coli O157:H7 enterotoxigénica e E. coli enterotoxigénica em matrizes alimentares." Frontiers in microbiologia vol. 13 929005. 5 de agosto de 2022.