AVANÇOS EN LES TÈCNIQUES RÀPIDESDE NGS

Carmen Muñoz-Almagro MD,PhDDepartament de Microbiología Molecular, HSJDDepartament de Medicina, UICCiber Epidemiología y Salud Pública, CIBERESP

Conflictos de Interés• Bolsas de Viaje: Pfizer• Honorarios por Conferencias: Roche, BioMerieux, Pfizer• Advisory board: GSK• Financiación de Proyectos: Luminex, Alere, BioFire, BioMerieux, StatDx,

Genómica

Más Microorganismos en la tierra que estrellas en el Universo

5,000,000,000,000,000,000,000,000,000,0005 millones de millones de trillones

¿Somos Humanos o Microbianos?

Avances Relacionados con Secuenciación de Nueva Generación

• Mejora en el conocimiento de– Microbiodiversidad– Interacción huésped con Patógenos-Simbiontes-

Patobiontes– Efectos en la Salud y la Enfermedad

Recordemos los Orígenes de la Microbiología…

Descubrir no es Conocer,

Comprender, Asociar…Postulados de Koch

1890

200 años!!

Retos Tecnológicos

Retos Tecnológicos

Más información, menor coste, más portabilidadNederbragt L, et al. 2016

Retos Tecnológicos. Bioinformática

• Procesar• Interpretar

– Comparar con datos conocidos

• Y si son desconocidos??– Big Data y Bioestadística

• Guardar los datos• Confidencialidad

– Secuenciamos todo el DNA de la muestra incluido el humano

Valor de los datos genómicos Seguridad de los datos Coste de la solución Estandarización

Requerimiento de Infraestructuras virtuales para el Procesamiento y Almacenamiento de Datos

¿Estamos Preparados?

Infraestructura Virtual: ¿comercial o liderada por centros sanitarios ,

Administraciones…?

CLIMB (R.U.) ~ 4 M £ inversión

4-7 centros datos

Servicio “cloud” propio

>300 grupos investigación

>750 usuariosmicroGVL (Australia)

P.Brotons. Innovación en el diagnóstico microbiológico: perspectivas de futuro 15/06/2018

Soluciones en Canadá, Australia, Reino Unido

Almacenamiento y procesamiento de datos

Retos para el Microbiólogo y el InfectólogoDe Infecciosas a la “Micro Medicina Interna”

Análisis e interpretación de

datos

Almacenamiento y procesamiento

de datos

Confidencialidad de datos

Producción masiva de datos “relativamente”

fácil y económica

Rápida obsolescencia de plataformas

TAT

Retos de los Avances en NGS

Adaptación a la “Micro Medicina Interna”

Adaptación del “Wet Lab” al “Dry Lab”

Aplicaciones de NGS en Microbiología Molecular

NGS en Microbiología• Caracterizar y analizar en detalle toda la secuencia de un

microorganismo concreto– Factores de virulencia– Genes de resistencia– Epidemiología molecular (clones exitosos, evolución

filogenética, comparación de cepas en patobiontes…)• Estudio de los microorganismos, genes y sus metabolitos

en un nicho ecológico o en un entorno concreto– Microbioma Humano– Microbioma de: edificios, fómites, cadena alimentaria,

vectores transmisores de enfermedad…• Detección de cualquier microorganismo en una muestra

problema (diagnóstico). METAGENÓMICA CLÍNICA

NGS dirigida vs No Dirigida• Secuenciación dirigida: secuenciar un aislado, cepa

conocida – WGS

• Secuenciación dirigida: amplificar un gen común y ver todo el DNA amplificado – 16S rRNA (todas las bacterias), 18S rRNA (hongos)

• Secuenciación no dirigida: todo el DNA/RNA de una muestra de forma no dirigida– Whole Genome Shotgun Sequencing Metagenomics (WGS-

metagenomics, NGS-metagenomics, clinical metagenomics)

16S rRNA NGS-metagenomicsVsWGS

Es Real?

Dr.Beurdeley. Lab Pathoquest. Spin-off Instituto Pasteur

“Development of a NGS-based CE-IVD test for pathogen detection”. International Conference in Clinical Metagenomics (ICCMg) 2017.

20’

Untargeted next-generation sequencing-based first-line diagnosis of infection in immunocompromised adults: a multicentre, blinded, prospective study. Parize P et al. CMI 2017

• 101 pacientes adultos inmunodeprimidos con sospecha de infección

• Seguimiento a 30 días

Clinically relevant viruses and bacteria were detected in a significantlyhigher proportion of patients with untargeted next-generation sequencingthan conventional methods at inclusion(36/101 (36%) vs. 11/101 (11%), respectively, p <0.001)

Es real?

Dr.Chiu. Departamento de Medicina de Laboratorio. Universidad de San Francisco, California“Clinical Metagenomics – our Real-Life Experience”. ICCMg 2017

También con Nanopore

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Aplicaciones Diagnósticas de NGS-Metagenomics. Nuestra experiencia

Nuestra Experiencia• Implicaciones Éticas• Análisis global de TODO el DNA (incluido humano)• Siempre Consentimiento Informado!!!

Metagenómica ClínicaOportunidades

• Detección organismos crecimiento lento / fastidiosos – infecciones micobacterianas,

fúngicas y virales• Organismo difíciles de identificar

– Patógenos emergentes, virusmhongos…

• Presentación clínica inesperada o microorganismos poco frecuentes– Infección SNC por parásitos,

leptospiras… Parásitos cerebrales, leptospiras

• Incremento diagnóstico de síndromes clínicos graves– Sepsis, meningoencefalitis,

neumonía…• Incremento diagnóstico de

síndromes que todavía no sabemos que son infecciosos

Retos• Consideraciones éticas• Regulación diagnóstica

– FDA, CE-IVD…

• Un producto IVD es:– Reactivos, instrumentos y

sistemas usados para diagnosticar enfermedadesu otras condiciones y destinados para recoger, preparar y examinarmuestras humanas

• Validación analítica y Diagnóstica

NGS. Segunda Era del Descubrimiento de la Microbiología

Postulados de Koch1890

200 años

???? años

Gracias!!!• Grupo de Investigación en

Enfermedades Infecciosas Pediátricas y Microbioma HSJD

– Microbiología: Desiree Henares, Cristina Esteva, Selene Garcia, Amaresh Pérez

– Departamento Innovación: Pedro Brotons

– CIBER de Epidemiología y Salud Pública: Natalia Timoneda

– Pediatría: Iolanda Jordán, Cristian Launes, Juanjo Garcia, Didac Casas-Alba, Daniel Penela, Ana Fernandez, Susanna Hernandez-Bou

• Centro Superior de Investigación en Salud Pública . FISABIO– Alex Mira

• Hospital de Alicante– Juan Carlos Rodriguez

cma@sjdhospitalbarcelona.org

• Universitat Internacional de Catalunya– Joan Bosch, Esther Calbo, Albert

Balaguer, Jose Mª García, Javier Jimenez

• Universitat Autonoma de Barcelona– Olga Francino, Ana Cusco, Joaquín

Viñes• University of California, San

Francisco– Michael Wilson, Joseph de Risi

• Universidad Nova de Lisboa– Raquel Sa-Leao

• University of Birmingham– MicrobesNG