Un equipo de investigadores de Malasia, Australia, Nueva Zelanda, Tailandia y Reino Unido están aprovechando el poder de la secuenciación del genoma para ayudar a los piscicultores a controlar las enfermedades de los peces.
Hasta hace poco, no era posible la secuenciación del genoma, no solo porque era costosa, sino a que el proceso requiere tiempo y coordinación entre diferentes laboratorios especializados. Pero esto cambió con la invención de MinION de Oxford Nanopore Technologies, un dispositivo USB pequeño y fácil de usar que hace que la secuenciación genómica sea más barata y más rápida.
El equipo de Rapid Genomics Sequencing ahora está desarrollando una base de datos basada en la nube para obtener información de alta resolución de las secuencias de nanoporos en bruto, que les permite rastrear brotes casi en tiempo real. La información que ellos generen será de fácil acceso a través de un teléfono inteligente, lo que permitirá a los inspectores de acuicultura proporcionar asesoramiento sobre bioseguridad y planes de gestión a los piscicultores.
El dispositivo también informará a los fabricantes locales de piensos para que pongan las vacunas personalizadas y que piscigranjas las necesitan. Con datos en tiempo real, que identifiquen con precisión qué es lo que está matando a los peces, las universidades locales y las start-ups serán capaces de producir vacunas simples para que los profesionales de la salud vacunen a las nuevas poblaciones de peces, antes de su diseminación en las piscigranjas.
En una demostración en la oficina de WorldFish, el equipo creó un escenario simulado de cómo funciona este sistema portátil de “laboratorio en una mochila”. Si un piscicultor experimenta un brote de enfermedad en su piscigranja, los inspectores de acuicultura recolectan muestras de peces enfermos y las envían a un laboratorio cercano donde operadores capacitados podrán procesarlas para la secuenciación del genoma completo, con identificación y tipificación de un patógeno bacteriano. Tomando solo una horas.
Diagnóstico por secuenciación del genoma de patógenos
“Los flujos de trabajo actuales de diagnóstico por secuenciación emplean una variedad de métodos diferentes para la extracción, secuenciación y análisis de ADN, muchos laboratorios tienden a seleccionar sus propias bases de datos de secuencia de referencia internamente. Esto hace difícil comparar los resultados entre laboratorios y limita nuestra capacidad de interpretar la dinámica de la infección de manera oportuna. Nuestro equipo esta desarrollando un flujo de trabajo de vigilancia simple y confiable en el que los datos de la secuencia del patógeno se generan en el dispositivo MinION y es identificado en tiempo real en una aplicación web intuitiva. Detrás de esta interfaz se encuentra un poderoso algoritmo de aprendizaje y una base de datos de secuencias de referencia que es continuamente actualizada a medida que se identifican patógenos emergentes” manifestó Dr. Shaun Wilkinson, de Wilderlab New Zealand.
El rastreo de patógenos por epidemiología molecular es extremadamente poderoso. Revela las finas variaciones entre las cepas de un grupo particular de bacterias, que ayuda a los funcionarios de bioseguridad a rastrear el origen de la infección y advierte a los piscicultores de cualquier problema antes de trasladar a los animales a otras regiones o países. Por ejemplo, el ADN de un bicho podría mostrar que la cepa es nueva para los peces en el país A, pero causó un brote en un país cercano B unos pocos meses antes.
“La secuenciación rápida del genoma proporciona toda la información que necesitamos para tomar decisiones informadas sobre el control de las enfermedades sin necesidad de pruebas patógeno-específicas y herramientas que podrían ser muy caras” dijo el Dr Andrew Barnes deThe University of Queensland (UQ), quien es parte del equipo. “Las secuencias te permiten inferir el origen de un patógeno; ver cómo está evolucionando y moviéndose a través de diferentes entornos y a través de las fronteras internacionales. Lo más importante es que permite identificar posibles genes de resistencia a los antimicrobianos y factores de virulencia relevante para la formulación de la vacuna. Con este tipo de conocimiento, podemos proporcionar consejos muy específicos sobre cómo controlar y prevenir brotes de enfermedades”.
El equipo de investigación está compartiendo y demostrando su sistema portátil de laboratorio en una mochila con otros investigadores en Asia y África para que la secuenciación genómica rápida de los patógenos que afectan a la acuicultura esté disponible gradualmente. En última instancia, esta innovación permitirá a los acuicultores y las empresas acuícolas rastrear y tratar las enfermedades de los peces en tiempo real, y así minimizar la pérdida potencial de alimentos, ingresos y negocios sostenibles.
“Creemos que esta tecnología tendrá un impacto increíble en la industria acuícola a nivel mundial en términos de proveer pescado seguro, asequible y nutritivo, especialmente en los países en desarrollo” dijo el Dr Jerome Delamare-Deboutteville, científico en acuicultura de WorldFish.
Al recopilar información sobre los últimos brotes a medida que ocurren, el sistema debería recoger datos epidemiológicos valiosos, tendencias en la resistencia a los medicamentos o el aumento de nuevos bichos que son resistentes a los antibióticos actuales. Si todo va bien, tendremos esta tecnología disponible para lo expertos en piscicultura y salud de los peces, así como los datos para que los encargados de formular políticas gestionen y respondan mejor a los brotes de enfermedades.
Reconocimientos
El proyecto de investigación se realizó en el marco del CGIAR Research Program on Fish Agri-Food Systems (FISH) liderado por WorldFish, en colaboración con la University of Queensland y Wilderlab. Este proyecto recibió fondos adicionales del CGIAR Antimicrobial Resistance Hub para actividades relacionadas con AMR y de la CGIAR Platform for Big Data in Agriculture como parte del premio 2019 Inspire Challenge.
Los datos de la base de datos fueron proveídos como parte de dos proyectos financiado por Australian Research Council (ARC): Discovery Project DP120102755 Fighting Disease on Farms y Linkage Project LP130100242: A Pan-genome reverse vaccinology approach to streptococcal vaccination in fish. Algunas muestras de ADN bacteriano y de productos virales para el secuenciamiento fueron proveídos por los investigadores de Centex/Mahidol University/BIOTEC. Las secuencias de amplicón de PCR viral fueron analizados por un investigador de Kasetsart University. Los investigadores de la University of Exeter y el Centre for Environment Fisheries and Aquaculture Science (Cefas) brindaron su apoyo en los análisis de secuencias virales extraídas de cultivo celulares.
Fuente: WorldFish
