A Aplicação da Sequenciação por Nanoporos na Investigação da Tuberculose

A tecnologia de sequenciação por nanopores foi desenvolvida pela Oxford Nanopore Technologies Ltd e é o método mais poderoso para a geração rápida de sequências de leitura longa. Devido ao comprimento de leitura irrestrito e à portabilidade do sistema, Sequenciação por nanoporo abre a possibilidade de sequenciação em tempo real e análise de dados a custos competitivos. Uma das principais aplicações em cenários médicos é o diagnóstico rápido de doenças infeciosas, que tem o potencial de melhorar a nossa capacidade de diagnosticar, interrogar e rastrear doenças infeciosas, de forma a gerir os pacientes de maneira oportuna e precisa e tomar decisões de tratamento.

O princípio da sequenciação por nanoporo

As doenças infecciosas são a principal força motriz da taxa de incidência global e da mortalidade, representando um enorme fardo para a saúde pública e uma ameaça crescente à saúde humana em todo o mundo. Patógenos clássicos emergentes e recorrentes ou patógenos com características de resistência a medicamentos desafiam a nossa capacidade de diagnosticar e controlar as doenças infecciosas. O tratamento da malária, tuberculose e infecções por vírus da imunodeficiência humana é particularmente desafiador, como demonstrado pela contínua propagação e altas taxas de mortalidade dessas doenças.

Mycobacterium tuberculosis é um patógeno que coloca em risco a saúde pública e causa tuberculose. O sequenciamento por nanoporo também pode identificar o estado de metilação, o que é importante porque as modificações epigenéticas em M. tuberculosis têm estado associadas à resistência a fármacos, virulência e regulação dos perfis de expressão génica. Recentemente, a redução da taxa de erro, a atualização da citometria de fluxo, a diminuição da quantidade de DNA necessária para entrada e o esquema de preparação de bibliotecas mais rápido despertaram um renovado interesse na sua aplicação na investigação da tuberculose e na aplicação clínica. Neste momento, resolveu muitos problemas nos campos de investigação e clínicos da tuberculose.

As vantagens da sequenciação por Nanopore na investigação da tuberculose

A construção da biblioteca é simples, e a construção da biblioteca leva apenas 10 minutos no máximo.

Devido ao baixo investimento em hardware, ao processo de operação simples, à compatibilidade com a preparação automática de bibliotecas e à melhoria contínua da precisão de sequenciamento dos equipamentos de sequenciamento Nanopore, este também desempenhará um papel cada vez mais importante na deteção de M. tuberculosis, especialmente a deteção relacionada com a resistência a medicamentos, que acelerou significativamente o processo clínico da aplicação da tecnologia de sequenciação Nanopore na deteção de M. tuberculosis.

A velocidade de sequenciação é rápida, e a sequenciação e a análise de dados podem ser concluídas em menos de 1 hora, no máximo.

(4) As principais vantagens do sequenciamento Nanopore são o custo competitivo de sequenciamento por amostra ao realizar multiplexação, a possibilidade de preparação de bibliotecas PCR sem viés, reagentes de sequenciamento que não necessitam de cadeia de frio, tempo de resposta rápido, uso de leituras longas para resolver loci genómicos complexos e a capacidade de investigar o estado de metilação.

A sequenciação por nanoporo permitiu muitos estudos biomédicos ao fornecer leituras ultralongas de moléculas únicas de DNA/RNA em tempo real. Usando a sequenciação por nanoporo, uma única molécula de DNA ou RNA pode ser sequenciada sem a necessidade de amplificação por PCR ou rotulagem química da amostra.

A abordagem de sequenciação do Mycobacterium tuberculosis utilizando a plataforma de sequenciação Oxford Nanopore Technologies.

Valor futuro da aplicação do sequenciamento Nanopore na investigação da tuberculose

O baixo custo de capital e a portabilidade do hardware ONT, a simplificação e automação dos passos de preparação de amostras e bibliotecas ao usar o VolTRAX, e a melhoria contínua da precisão de sequenciamento indicam que a ONT é valiosa em laboratórios de pesquisa sobre micobactérias, especialmente para a deteção de resistência a medicamentos. O que é ainda mais emocionante é que o sequenciamento por Nanopore pode acelerar a capacidade dos investigadores de sequenciar diretamente a partir de amostras de escarro e pode expandir as aplicações de pesquisa em M. tuberculosis sequenciação além do que é possível utilizando fluxos de trabalho de análise de sequências de leitura curta, incluindo a epigenética e investigações sobre o papel de elementos repetitivos e regiões complexas do M. tuberculosis genoma. A sequenciação por nanopore melhorou a nossa capacidade de estudar complexos M. tuberculosis amostras que permitiram abordar várias questões anteriormente não resolvidas.

Devido às suas vantagens naturais na deteção epigenética, elementos de repetição do genoma e outras sequências especiais de sequenciação, como os resultados da pesquisa da tecnologia de sequenciação Nanopore aplicada à deteção de M. tuberculosis Aumentando ano após ano, acredita-se que a tecnologia de sequenciação Nanopore irá gradualmente entrar no campo da deteção clínica relacionada com a tuberculose, fazendo maiores contribuições para mais iniciativas de saúde pública no futuro.

Referências:

1. Zhang, Lu Lu et al. "Aplicação da Tecnologia de Sequenciação por Nanoporos no Diagnóstico Clínico de Doenças Infecciosas." Ciências Biomédicas e Ambientais: CBA vol. 35,5 (2022): 381-392.
2. Chan, Wai Sing et al. "Perfilagem rápida e económica da resistência a medicamentos com Nanopore MinION para espécimes clínicos com baixa carga bacilar de" Mycobacterium tuberculosis." Notas de pesquisa da BMC vol. 13,1 444. 18 Set. 2020.
3. Dippenaar A, Goossens SN, Grobbelaar M, et al. Sequenciação por Nanoporos para Mycobacterium tuberculosis: uma Revisão Crítica da Literatura, Novos Desenvolvimentos e Oportunidades Futuras. Revista de Microbiologia Clínica. Jan 2022;60(1): e0064621.
4. Wang, Yunhao et al. "Tecnologia de sequenciação por nanopore, bioinformática e aplicações." Nature biotechnology vol. 39,11 (2021): 1348-1365.