El UM School of Medicine Institute for Genome Sciences descifra el código de E. coli

BALTIMORE, July 28, 2011 /PRNewswire/ --

- El UM School of Medicine Institute for Genome Sciences descifra el código genómico del brote mortal alemán de E. coli

- Estudio rápido de alta tecnología de las epidemias en curso crea un nuevo paradigma para la investigación del brote

Un equipo dirigido por los investigadores del University of Maryland School of Medicine Institute for Genome Sciences ha desvelado el código genómico de la bacteria de E. coli que ha causado el mortal brote en Alemania que comenzó en mayo de 2011. Hasta la fecha han muerto 53 personas a causa del brote, enfermando a su vez miles de personas en Alemania, Suecia y Estados Unidos. El documento, publicado el 27 de julio en el New England Journal of Medicine (NEJM), describe cómo los investigadores de todo el mundo han trabajado de forma conjunta para usar esta revolucionaria tecnología para la secuencia y análisis de las muestras genómicas de E. coli procedentes del brote, además de los tipos relacionados de forma cercana en solo unos días. Han combinado los descubrimientos con su conocimiento de la biología y evolución de la bacteria para conocer más en torno al brote. El análisis se produjo lo suficientemente rápido como para informar a los médicos que trataban a las personas infectadas, ayudar a los epidemiólogos al tiempo que seguían la fuente del patógeno.

La investigación podría ser la primera vez que se realiza un análisis científico completo en los primeros días y semanas de un brote, según el principal autor del estudio, David A. Rasko, Ph.D., profesor asistente de microbiología e inmunología de la University of Maryland School of Medicine, además de investigador científico del Institute for Genome Sciences.

"Esta tecnología está evolucionando de forma extremadamente rápida, y nos ha permitido lograr un análisis mucho más preciso con una velocidad sin precedentes", comentó el doctor Rasko. "Hicieron falta años y millones de dólares para realizar la secuencia del primer genoma de E. coli hace más de una década. Aquí estamos, solo unos meses después del comienzo del brote alemán de E. coli, y ya hemos publicado un documento sobre ello. Este documento y la investigación que lo describe representan un nuevo paradigma para las investigaciones de brotes".

Los investigadores han colaborado con Pacific Biosciences of California, Inc., una compañía con sede en Menlo Park que utiliza su nueva tecnología Single Molecule Real Time para realizar la secuenciacón del genoma de la variante de E. coli del brote de Alemania. La colaboración incluye también a científicos del Statens Serum Institute, el World Health Organization Collaborating Centre for Reference and Research on Escherichia coli and Klebsiella en Dinamarca y también de las universidades de Harvard y de la University of Virginia.

"La University of Maryland School of Medicine cuenta con una presencia mundial que se expande por 23 países, y estamos orgullosos de que nuestro Institute for Genome Sciences haya desempeñado un cargo destacado en la investigación de esta crisis internacional de salud y mejorado la salud humana a nivel mundial", explicó E. Albert Reece, doctor, Ph.D., M.B.A., vicepresidente de asuntos médicos de la University of Maryland y profesor distinguido de John Z. and Akiko K. Bowers y decano de la Facultad de Medicina.

El doctor Rasko y sus colegas en el Institute for Genome Sciences analizaron los datos genómicos utilizando herramientas computacionales, algunas de ellas desarrolladas en el Instituto. El equipo del Institute for Genome Sciences incluyó a los investigadores de postdoctorado Jason Sahl, Ph.D. y Susan Steyert, Ph.D., además de la responsable de laboratorio Julia Redmond. La experiencia del doctor Rasko dentro la patogénesis molecular y evolución de E. coli ha ayudado a su equipo a interpretar la cantidad masiva de datos genómicos implicados y también a conocer más sobre los microbios y como se integran dentro de la visión general de E. coli.

Los científicos han descubierto que el brote alemán de la variante de E. coli era principalmente E. coli enteroagreada, un subtipo de bacteria. Tras un examen cuidadoso del genoma, han descubierto que la variante del brote era en realidad una combinación no usual de E. coli enteroagregada y otro subtipo, conocido como E. coli enterohemorrágica. Los investigadores indicaron también que la variante desarrollaba un conjunto único de virulencia y factores resistentes a los antibióticos, diferenciándose de otras variantes de la bacteria.

"Esto no es solo un documento del genoma. También examina la virulencia y biología del microbio", indicó el doctor Rasko. "A comienzos del brote, los científicos descubrieron la bacteria como una variante 'híbrida'. Esta variante no es del auténtico tipo híbrido, ya que solo contiene una pequeña cantidad de la secuencia del ADN de la E. coli enterohemorrágica. No hemos visto este tipo de combinaciones únicas a menudo en el pasado. Creo que estamos viendo un aumento de ellas, ahora que la tecnología de Pacific Biosciences ha avanzado hasta el punto en el que podemos secuenciar más variaciones de forma muy rápida y relativamente a un coste contenido".

"La combinación de velocidad, precisión y coste liderará la secuenciación genómica para que sea una herramienta de diagnosis más rápida que el resto de entornos actualmente usados por cualquiera", afirmó el doctor Sahl, co-autor del documento.

Cuando comenzó el brote en mayo, los científicos de todo el mundo comenzaron a examinar la variante de E. coli tan pronto como estuvieron disponibles las muestras. Muchos grupos publicaron sus descubrimientos de forma gratuita para la gente - los datos en el estudio actual también están públicamente disponibles - algo que sirvió para conseguir un tipo de "fuente multitudinaria". Esto indica que la investigación se realizó por medio de la colaboración de un grupo grande y dispar en todo el mundo. "Normalmente, la ciencia se desarrolla en un aislamiento relativo", explicó el doctor Rasko. "Esta es la primera vez que hemos visto un análisis auténticamente de 'fuente abierta' del genoma microbiano".

Muy a principios del brote, los científicos alemanes utilizaron otra tecnología de secuenciación y un análisis preliminar para determinar lo que era único en torno al patógeno asociado al brote. De hecho, identificaron un gen que producía una toxina asociada a los síntomas primarios que los médicos vieron en los pacientes, como la diarrea. Este gen, conocido como toxina Shiga, se produce más cuando se usan algunos antibióticos. Los descubrimientos indicaron que los síntomas de los pacientes podrían empeorar en caso de recibir tratamiento con antibióticos. Estos descubrimientos iniciales comenzaron a informar inmediatamente de los tratamientos clínicos, al tiempo que los médicos dejaron de usar antibióticos para tratar a las personas infectadas. "Nuestra investigación es un análisis más detallado y completo que el de las investigaciones iniciales", explicó el doctor Rasko. "Esta ha sido una colaboración internacional realizada de forma conjunta en solo unos días. Esperamos poder ver más colaboraciones como estas para hacer frente a los nuevos patógenos emergentes de cara al futuro".

El documento del NEJM proporcionará nueva información detallada para ayudar a los investigadores y médicos al tiempo que siguen investigando el actual brote de E. coli en Europa.

"Es emocionante estar al frente de una genómica como esta", exclamó el doctor Rasko. "Esta investigación ha sido una oportunidad para nosotros de cara a evaluar el poder del Institute for Genome Sciences en relación a la ayuda a la creación de un nuevo paradigma para el estudio de los microbios y brotes. Tiene implicaciones también para los genómicos como herramienta dentro de la diagnosis rutinaria".

Creada en 1807, la University of Maryland School of Medicine es la primera facultad pública de medicina y una de las más antiguas de Estados Unidos. Como una de las instituciones de investigación de crecimiento más rápido del país, la School of Medicine realiza investigaciones de ciencias básicas e investigaciones clínicas dirigidas a los problemas de la salud en el mundo - evolucionando de forma rápida los descubrimientos hasta la fase clínica para el beneficio de los pacientes. La School of Medicine sirve como ancla para el gran centro académico de salud. Los miembros de la facultad enseñan a los médicos y tratan a los pacientes en el University of Maryland Medical Center y en el Baltimore VA Medical Center.