Un vasto mundo viral en aguas residuales
La secuenciación metagenómica ayuda a comprender la propagación de los virus
La secuenciación metagenómica en profundidad de las aguas residuales de Berlín durante 17 meses demuestra que esta técnica podría ayudar a prever brotes de enfermedades y vigilar la propagación de patógenos humanos. También puede revelar miles de nuevos virus, según un estudio del laboratorio Landthaler publicado en "Environment International".
Los funcionarios de salud pública llevan mucho tiempo vigilando las aguas residuales para detectar la presencia de determinados microbios en sus ciudades, como los poliovirus o el SARS-CoV-2. Pero una vigilancia más amplia que revele virus no detectados y desconocidos no es la norma en la mayoría de los lugares.
Eso puede cambiar en el futuro, ya que las investigaciones del equipo del profesor Markus Landthaler, jefe del laboratorio "Biología del ARN y regulación postranscripcional" del Centro Max Delbrück, demuestran que las aguas residuales son un tesoro de datos sobre los virus en el entorno local. Los científicos analizaron muestras de una planta de tratamiento de residuos de Berlín mediante secuenciación metagenómica de escopeta. Esta técnica permitió examinar en profundidad los virus presentes en el agua, desde cepas hasta mutantes de un solo nucleótido.
Seguimiento de la propagación de cepas de virus individuales
Encontraron virus comunes como el VSR y la gripe de forma fiable, y pudieron rastrear la propagación estacional de variantes. El equipo encontró visitantes estacionales en las aguas residuales: los virus que infectan los espárragos aparecieron en primavera. Los virus de la vid estaban presentes en otoño. Y los que infectaban a las sandías durante el verano, junto con un virus que afecta a los mosquitos de Berlín.
Los científicos estudiaron con más detalle los abundantes astrovirus, que pueden causar infecciones del tracto gastrointestinal en humanos. Estudiando la aparición de mutaciones del genoma vírico en las muestras de Berlín y comparándolas con los datos de las aguas residuales recogidas en otros lugares, los científicos pudieron rastrear la propagación mundial de cepas víricas individuales. También pudieron detectar y secuenciar unos 70 patógenos humanos menos comunes utilizando sondas de enriquecimiento. Y descubrieron miles de nuevos virus, lo que aumentó nuestro conocimiento de la diversidad vírica. Pero el trabajo no termina con los virus. Los datos revelaron incluso cientos de enzimas con uso potencial en biotecnología, las llamadas endonucleasas TnpB. El estudio se publicó en "Environment International".
"Creo que la vigilancia de las aguas residuales tiene enormes posibilidades porque la secuenciación será cada vez más barata", afirma Landthaler. "A medida que mejoren las máquinas, también mejorarán las herramientas computacionales para analizar todos estos datos".
En busca de especies totalmente nuevas
La investigación comenzó durante la pandemia de COVID-19, cuando el laboratorio de Landthaler colaboró con una planta de tratamiento de aguas residuales de Berlín, gestionada por Berliner Wasserbetriebe, para rastrear el aumento y la propagación de las variantes del SARS-CoV-2. Cuando la pandemia se calmó, el equipo decidió volver a examinar las muestras recogidas entre marzo de 2021 y julio de 2022.
"Teníamos curiosidad por saber qué más podíamos encontrar", explica el Dr. Emanuel Wyler, investigador postdoctoral del laboratorio Landthaler y primer autor del estudio. "Teníamos un conjunto de datos muy completo y único por su profundidad y extensión longitudinal".
Los científicos extrajeron el ARN de las muestras y generaron 116 bibliotecas de ADN complementario. Alimentaron las bibliotecas con un secuenciador, que produjo millones de puntos de datos.
"Analizar todos estos datos es un reto", afirma el Dr. Chris Lauber, virólogo computacional del TWINCORE, Centro de Investigación Experimental y Clínica de Infecciones de la Facultad de Medicina de Hannover (MHH) y el Centro Helmholtz de Investigación de Infecciones (HZI). "Mientras que es más fácil clasificar los datos genómicos en amplias familias de virus, puede ser un reto profundizar y buscar variantes o especies totalmente nuevas".
Esto demuestra el potencial de las aguas residuales para estudiar la evolución de los virus patógenos como parte de la vigilancia de la salud pública, afirma Landthaler. "Hacer análisis metagenómicos de las aguas residuales de una amplia variedad de lugares de todo el mundo debería ser una prioridad", afirma.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Emanuel Wyler, Chris Lauber, Artür Manukyan, Aylina Deter, Claudia Quedenau, Luiz Gustavo Teixeira Alves, Claudia Wylezich, Tatiana Borodina, Stefan Seitz, Janine Altmüller, Markus Landthaler; "Pathogen dynamics and discovery of novel viruses and enzymes by deep nucleic acid sequencing of wastewater"; Environment International, Volume 190
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