Serratus, platforma de cloud computing pentru identificarea agenților patogeni cu potențial pandemic – un pas mai aproape de strategia globală privind prevenția primară a pandemiilor
Primary pandemic prevention – prevenția primară a pandemiilor (PPP) – reprezintă un termen recent introdus în medicină și epidemiologie și se referă la un set de acțiuni care au ca scop identificarea surselor de agenți patogeni cu potențial pandemic, înainte ca aceștia să sufere modificări care le permit infectarea organismului uman. Un studiu publicat recent demonstra că o astfel de strategie este cost-eficientă, reprezentând doar 5% din costurile asociate vieților pierdute anual din cauza bolilor infecțioase. Mai mult, din ce în ce mai multe studii arată legătura dintre infecția cu virusuri și dezvoltarea afecțiunilor cronice – de exemplu, infecția cu EBV și apariția sclerozei multiple sau infecția cu SARS-CoV-2 și afecțiunile cardiovasculare.
Dacă punem într-un con de umbră aspectele negative, putem spune că actuala pandemie a „trezit” lumea științifică și societatea și ne-a făcut să explorăm noi soluții, să înțelegem noi mecanisme care stau la baza diferenței dintre „sănătate” și „boală”. Iar modelul de bune practici privind supravegherea virală globală trebuie să rămână o componentă importantă a noii înțelegeri și renașteri a sănătății publice.
În 2018, Organizația Mondială a Sănătății adăuga pe lista bolilor esențiale, Boala (Disease) X, reprezentând conștientizarea faptului că o epidemie internațională, o pandemie, ar putea fi cauzată de un patogen despre care, actual, se știe că nu cauzează boli oamenilor. Semnalul a fost în mare parte ignorat sau amânat, iar OMS și organismele ca ECDC (European Centre for Disease Prevention and Control), în lipsa unor date clare, nu au fost capabile să influențeze mai mult opinia publică pentru pregătirea privind pandemiile.
Dar instrumentele digitale pe care le avem la dispoziție, și pe care SARS-CoV-2 ne-a obligat să le folosim – unele națiuni au simțit mai tare imboldul – ar putea transforma cei trei P dintr-o himeră, în realitate.
Un grup de oameni de știință din SUA și-au propus să descopere noile amenințări microscopice la adresa umanității. Lucrarea a fost publicată luna trecută în Nature. Conform estimărilor de până acum, există trilioane de virusuri și agenți patogeni nedescoperiți, care ar putea cauza o nouă pandemie. Interogând cantități enorme de date genomice existente în bazele de date publice (aproximativ 20 de petabaze – o mie de trilioane de perechi de baze de secvență ADN sau ARN – de peste 33.000 de ori mai multă cantitate de secvență decât a fost generată în Proiectul Genomului Uman), aceștia au descoperit peste 100.000 de virusuri noi, inclusiv nouă coronavirusuri și peste 300 de variante ale virusului hepatitic Delta, care poate provoca insuficiență hepatică.
Lucrarea adaugă un nou instrument valoros la eforturile de creare a unei strategii globale de prevenție primară a pandemiilor.
Această căutare, de o magnitudine fără precedent, a fost posibilă prin Serratus, o platformă bazată pe cloud computing. Aproape 6 milioane de mostre, prelevate pe parcursul ultimilor 13 ani, diferite din punct de vedere biologic, au fost analizate. Însă conform relatării din Science, atunci când a început cercetarea, în 2020, autorul principal al studiului, Artem Babaian, specialist în biologie moleculară și genetică în cadrul Universității Cambridge (UK), își propusese doar să afle câte secvențe genomice de coronavirusuri, în afara SARS-CoV-2, există în bazele de date publice.
Serratus – instrumentul bazat pe cloud computing care ar putea cataliza supravegherea virală globală
Lucrările de cercetare asupra viromului Pământesc (Earth virome) au descoperit fiecare mii de noi agenți patogeni, rata de descoperire a virusurilor crescând exponențial în ultimii ani și fiind influențată în mare parte de disponibilitatea crescută a secvențierii genomice de mare capacitate. Conform autorilor, analiza genomică la scară largă rămâne costisitoare din punctul de vedere al instrumentelor computerizate folosite în prezent. Serratus reprezintă o strategie alternativă, care este considerabil mai ieftină și permite procesarea unor seturi de date masive.
Creșterea populației umane și invadarea habitatelor animale aduce mai multe specii în apropierea omului, ceea ce duce la o rată crescută de zoonoze și accelerează extincția în masă a anumitor specii. Serratus ar putea fi utilizat nu doar pentru îmbunătățirea capacității globale de a înțelege întreaga diversitate genetică a planetei, ci și pentru a păstra în timp informații despre diversitatea genetică a biosferei, care se diminuează în fiecare an.
Noua bază de date a platformei Serratus nu conține secvența completă a fiecărui virus – în multe cazuri, există doar gena pentru o enzimă de bază, de exemplu. Dar aceste secvențe parțiale pot fi utilizate pentru a construi arborele genealogic care dezvăluie modul în care sunt legate și cum evoluează virusurile.
- Platforma mai poate fi utilizată pentru a afla unde a fost găsit un anumit virus și care este gazda acestuia;
- Sau pentru a îmbunătăți testele de diagnosticare pentru infecțiile virale;
- Iar atunci când un nou virus este izolat de la o gazdă umană, cercetătorii pot afla mai ușor dacă a fost deja identificat în altă parte.
„Am transformat această platformă într-o rețea gigantică de supraveghere a virusurilor”, a declarat Babaian pentru Science.
Citește și:
- State of Innovation 2021. Medicina genomică: secvențierea completă a genomului uman. Cum se va schimba practica medicală în următorii ani?
- PROPUNERE. Supravegherea prin secvențiere genomică a virusului SARS-CoV-2 în România: recomandările Centrului pentru Inovație în Medicină
- Conferința de Medicină Personalizată 2021. Prof. Angela Brand: „Nicio inovație tehnologică nu va avea succes dacă nu va deveni o inovație socială”