En busca de los genes de la tuberculosis que sufren los caldenses
Investigadores de varias instituciones se unieron para averiguar qué dicen los genes de la tuberculosis que sufren los caldenses y proponer un modelo que acerque la era genómica a la vigilancia epidemiológica.
Carlos Urrego *
La pandemia del covid-19 nos ha concientizado sobre la importancia de la vigilancia epidemiológica. Actualmente, diferentes iniciativas desarrollan modelos que nos ayudan a entender el papel de los genes en las enfermedades que sufrimos y cómo actuar para que, por ejemplo, disminuya el número de casos de tuberculosis.
¿Qué dicen los genes de las enfermedades que nos afectan?, ¿qué decisiones terapéuticas deberíamos tomar según esa información?, ¿qué tan diferentes son las afecciones colombianas si se comparan con las de otro país?, ¿son muy distintas las bacterias que nos aquejan?, son algunas de las preguntas que un grupo de investigadores intenta resolver. (Puede leer: La tuberculosis, la enfermedad que no se acaba en las cárceles del país)
La Organización Mundial de la Salud (OMS) confirmó que en 2020 enfermaron de tuberculosis 10 millones de personas y 1,2 millones fallecieron. Es una enfermedad infecciosa presente en todos los países del mundo y puede atacar a cualquier persona sin distingo alguno. Además, es la enfermedad infecciosa más mortífera por detrás del covid-19 (por encima del VIH/Sida), publicó el organismo internacional. En Colombia se tiene una tasa de incidencia de 22 casos y una tasa de mortalidad de 2,1 casos por cada 100 mil habitantes, según el Ministerio de Salud.
Un grupo interdisciplinario e interinstitucional publicó recientemente en la revista Plos One los resultados de una investigación en la que logran varios hitos: el primero tiene que ver con secuenciar los genomas de las tuberculosis que abundan en el departamento de Caldas, particularmente en el municipio de Chinchiná, ya que los datos que generalmente se usan son de otros países. Además, desarrollaron una metodología de trabajo poco costosa a través de genómica y bioinformática que ayudará a médicos y enfermeras a tomar mejores decisiones frente a los tratamientos brindados a los pacientes. En tercer lugar, analizan la distribución y frecuencia de mutaciones en genes relacionados con el tratamiento de la bacteria de manera local, información útil y novedosa para la vigilancia epidemiológica.
El objetivo inicial era secuenciar unos 60 genomas de tuberculosos en Caldas pero llegó la pandemia por la covid-19 y cambiaron los planes. Decidieron trabajar solo en un municipio, Chinchiná, y en un hospital, el San Marcos. (Le puede interesar: Qué es un hematoma subdural, causa principal de la muerte de Freddy Rincón)
“En Caldas las cifras de mortalidad y morbilidad son altas. En Chinchiná, con una población de 50 mil habitantes, los datos son mayores que en el resto de Latinoamérica. Es un escenario ideal para este tipo de estudios por ese carácter de puerto, de tránsito de muchas personas de diversos tipos. Hay una oleada de los que recolectan café y hay un alto índice de turistas”, explicó Lusayda Sánchez Corrales, profesora Universidad de Caldas, magíster en investigación de enfermedades infecciosas de la Universidad de Santander y autora principal.
El artículo explica que, con el apoyo del personal del Hospital San Marcos, identificaron 17 casos de tuberculosis en el primer semestre del 2020, de los cuales lograron obtener siete cultivos, es decir, hacer que la bacteria se desarrolle en un medio pero al revisar la genómica hallaron que una no cumplía con las características de la enfermedad. Finalmente trabajaron con seis muestras.
“Todos los pacientes tenían un nivel socioeconómico bajo con una mediana de edad de 32 años. Comorbilidad del VIH estuvo presente en dos pacientes con tuberculosis”, quedó consignado en el artículo científico.
Luego de enviar las muestras al exterior para su secuenciación, empezó el trabajo bioinformático en el que desarrollaron programas computacionales para comparar un genoma de referencia, de 1921, con lo que hallaron en Chinchiná. (También puede leer: Aún no le diremos adiós al tapabocas en espacios cerrados. Minsalud revisa evidencia)
Los datos que recibieron, que se conocen como bibliotecas, pesan entre 200 a 400 megabytes, parecido a lo que ocupa en un computador una película de baja calidad. “Esas secuencias se descargaron en el servidor del Grupo de Resistencia Antibiótica de Manizales (GRAM) y las pusimos a correr en una serie de programas. Eso se monta en un pipeline de análisis que está abierto al público. Se revisa la calidad y se toman esas secuencias, empezamos a comparar y las diferencias es lo que conocemos como mutaciones”, comentó Sebastián Hernández, docente de la Universidad de Manizales, candidato a magíster en bioinformática y biología computacional e integrante del grupo de trabajo.
Luego empezaron a revisar los genes que saben que tienen algún tipo de interés porque, por ejemplo, generan resistencia a antibióticos. Eso da como resultado archivos como los de una tabla de Excel, los cuales les sirven para entender las diferencias y cuáles pueden ser sus consecuencias. Con esa información y tras un proceso de curación, dichos datos, en un futuro, serán definitivos para elegir un tratamiento u otro, particularmente en los pacientes con resistencia a los medicamentos.
Lo que dicen los genes
La tuberculosis es una enfermedad generada por el bacilo de Koch. Bajo el microscopio, este bacilo se ve alargado como un tubo y su funcionamiento es, por lo menos, curioso. Generalmente una bacteria se divide en minutos, pero a este le toma hasta unas 20 horas. Requiere oxígeno, por eso se conoce como aerobia obligatoria y se siente muy cómoda en la parte alta de los pulmones. Además, cuenta con una pared celular muy resistente, como una cera, lo que dificulta su erradicación; mientras nuestras envolturas naturales en las células tienen unos 20 carbonos, el Mycobacterium tuberculosis cuenta hasta con 90.
Todas sus características vienen escritas en el ADN, un libro de instrucciones que para esta bacteria tiene unas 4 millones de bases (de letras). El ser humano, para hacer comparación, cuenta con 3 mil 200 millones. Lo que hicieron los investigadores fue aplicar algo que se conoce como lecturas cortas pero de alta precisión, eso quiere decir que tomaban grupos de 150 pares de bases (A, C, G y T) para analizar y luego comparar. (Puede leer: Un gran estudio sobre el genoma abre una nueva puerta para entender el cáncer)
“Lo más destacable es que en Latinoamérica generalmente secuenciamos monstruos, es decir, una tuberculosis de un paciente que lleva cuatro veces enfermo, resistente a medicamentos. En los pocos datos que tenemos, ese tipo de secuencias están sobrerrepresentadas. Lo que hicimos fue estudiar qué es lo ocurre en estos cafetales”, comentó Hernández.
Entre los hallazgos se encuentra que el linaje de las muestras es de tipo 4 - conocido como Euro-Americano-, lo que significa que identificaron cadenas de contagio establecidas, nada fuera de lo esperable. Y, en temas de resistencia, no encontraron mayores cambios.
“Según el análisis genómico, todos los aislamientos son sensibles a los fármacos de primera línea”, reza el artículo. Estas son buenas noticias aunque, al revisar con profundidad, sí se hallaron mutaciones que aunque hoy no tienen mayor impacto, mañana la historia puede cambiar. Para la profesora Sánchez esos cambios podrían ser cada vez más graves si se continúa con el abandono de los tratamientos y la automedicación. “Esta información es muy importante porque ahí podemos hacer prevención, no confiarnos que esas mutaciones no tienen consecuencia actual pero si siguen pasando, el cuento podría ser distinto”.
Propuesta novedosa
En una de las conclusiones del artículo se dice que en diferentes investigaciones se ha demostrado la importancia de los estudios genómicos para hacer vigilancia epidemiológica de tuberculosis pero que los altos costos lo dificultan. Este grupo logró presentar una metodología en la que las inversiones son menores y que incluso este tipo de análisis se pueden hacer de manera regional y local.
El médico Hernández comenta que ahora que tienen todo el proceso montado, pueden recibir secuencias de otras ciudades y enviar los resultados para que tomen decisiones terapéuticas con mayor precisión.
Frente a esto, la especialista en epidemiología de la U. de Caldas y Máster en Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH) de la U. Rey Juan Carlos de España, Natalia Medina Jiménez -que no participó en el estudio- indica que “la resistencia hasta el momento se reporta por pruebas fenotípicas (valorar el crecimiento o no de la micobacteria en presencia del fármaco) y por medio de pruebas moleculares (PCR que identifica la presencia de genes específicos de resistencia). Con este tipo de investigación hay una secuenciación genómica completa para predecir si se encuentran genes de resistencia que puedan ser expresados y anular el funcionamiento de los fármacos. De esta forma, escogeremos tratamientos casi perfectos que aumenten la tasa de tratamientos exitosos”. (También puede leer: Today empieza a retirar del mercado más de 96.000 condones con orificios)
Para ella lo llamativo del artículo es que expone que no se requieren enormes inversiones para lograr secuenciaciones genéticas y conocer los linajes locales del Mycobacterium tuberculosis. “Queda faltando la posibilidad de comparar estos resultados con pruebas fenotípicas dado que sería interesantísimo validar si las resistencias expresadas genéticamente también se expresan en la inhibición del antibiótico en el laboratorio”, aseguró.
El aporte de este artículo, para Hernández, fue demostrar que se puede montar una unidad de vigilancia de tuberculosis en cualquier lugar con un computador de 10 millones de pesos que le permite correr cientos de genomas en un fin de semana. En este momento, para conocer el perfil completo de resistencia de una tuberculosis hay que esperar casi ocho semanas después del cultivo inicial. Si se utiliza esta metodología, el tiempo se reduce a máximo dos semanas tras el cultivo.
Ahora lo que sigue, según la enfermera Sánchez, es aumentar el número de secuencias e incluir también tuberculosis Multi Drogo Resistentes (MDR) y fortalecer las campañas para que los tratamientos se completen. Así, con trabajos que unen diferentes instituciones y científicos, se logra innovar lo que, al final, es la mejor manera de enfrentar cualquier tipo de problema.
* Editor de la revista Eureka de la Universidad de Manizales.
** Artículo publicado originalmente en la octava edición de la revista Eureka de la Universidad de Manizales. Lo invitamos a leernos en https://umanizales.edu.co/EurekaWeb/
La pandemia del covid-19 nos ha concientizado sobre la importancia de la vigilancia epidemiológica. Actualmente, diferentes iniciativas desarrollan modelos que nos ayudan a entender el papel de los genes en las enfermedades que sufrimos y cómo actuar para que, por ejemplo, disminuya el número de casos de tuberculosis.
¿Qué dicen los genes de las enfermedades que nos afectan?, ¿qué decisiones terapéuticas deberíamos tomar según esa información?, ¿qué tan diferentes son las afecciones colombianas si se comparan con las de otro país?, ¿son muy distintas las bacterias que nos aquejan?, son algunas de las preguntas que un grupo de investigadores intenta resolver. (Puede leer: La tuberculosis, la enfermedad que no se acaba en las cárceles del país)
La Organización Mundial de la Salud (OMS) confirmó que en 2020 enfermaron de tuberculosis 10 millones de personas y 1,2 millones fallecieron. Es una enfermedad infecciosa presente en todos los países del mundo y puede atacar a cualquier persona sin distingo alguno. Además, es la enfermedad infecciosa más mortífera por detrás del covid-19 (por encima del VIH/Sida), publicó el organismo internacional. En Colombia se tiene una tasa de incidencia de 22 casos y una tasa de mortalidad de 2,1 casos por cada 100 mil habitantes, según el Ministerio de Salud.
Un grupo interdisciplinario e interinstitucional publicó recientemente en la revista Plos One los resultados de una investigación en la que logran varios hitos: el primero tiene que ver con secuenciar los genomas de las tuberculosis que abundan en el departamento de Caldas, particularmente en el municipio de Chinchiná, ya que los datos que generalmente se usan son de otros países. Además, desarrollaron una metodología de trabajo poco costosa a través de genómica y bioinformática que ayudará a médicos y enfermeras a tomar mejores decisiones frente a los tratamientos brindados a los pacientes. En tercer lugar, analizan la distribución y frecuencia de mutaciones en genes relacionados con el tratamiento de la bacteria de manera local, información útil y novedosa para la vigilancia epidemiológica.
El objetivo inicial era secuenciar unos 60 genomas de tuberculosos en Caldas pero llegó la pandemia por la covid-19 y cambiaron los planes. Decidieron trabajar solo en un municipio, Chinchiná, y en un hospital, el San Marcos. (Le puede interesar: Qué es un hematoma subdural, causa principal de la muerte de Freddy Rincón)
“En Caldas las cifras de mortalidad y morbilidad son altas. En Chinchiná, con una población de 50 mil habitantes, los datos son mayores que en el resto de Latinoamérica. Es un escenario ideal para este tipo de estudios por ese carácter de puerto, de tránsito de muchas personas de diversos tipos. Hay una oleada de los que recolectan café y hay un alto índice de turistas”, explicó Lusayda Sánchez Corrales, profesora Universidad de Caldas, magíster en investigación de enfermedades infecciosas de la Universidad de Santander y autora principal.
El artículo explica que, con el apoyo del personal del Hospital San Marcos, identificaron 17 casos de tuberculosis en el primer semestre del 2020, de los cuales lograron obtener siete cultivos, es decir, hacer que la bacteria se desarrolle en un medio pero al revisar la genómica hallaron que una no cumplía con las características de la enfermedad. Finalmente trabajaron con seis muestras.
“Todos los pacientes tenían un nivel socioeconómico bajo con una mediana de edad de 32 años. Comorbilidad del VIH estuvo presente en dos pacientes con tuberculosis”, quedó consignado en el artículo científico.
Luego de enviar las muestras al exterior para su secuenciación, empezó el trabajo bioinformático en el que desarrollaron programas computacionales para comparar un genoma de referencia, de 1921, con lo que hallaron en Chinchiná. (También puede leer: Aún no le diremos adiós al tapabocas en espacios cerrados. Minsalud revisa evidencia)
Los datos que recibieron, que se conocen como bibliotecas, pesan entre 200 a 400 megabytes, parecido a lo que ocupa en un computador una película de baja calidad. “Esas secuencias se descargaron en el servidor del Grupo de Resistencia Antibiótica de Manizales (GRAM) y las pusimos a correr en una serie de programas. Eso se monta en un pipeline de análisis que está abierto al público. Se revisa la calidad y se toman esas secuencias, empezamos a comparar y las diferencias es lo que conocemos como mutaciones”, comentó Sebastián Hernández, docente de la Universidad de Manizales, candidato a magíster en bioinformática y biología computacional e integrante del grupo de trabajo.
Luego empezaron a revisar los genes que saben que tienen algún tipo de interés porque, por ejemplo, generan resistencia a antibióticos. Eso da como resultado archivos como los de una tabla de Excel, los cuales les sirven para entender las diferencias y cuáles pueden ser sus consecuencias. Con esa información y tras un proceso de curación, dichos datos, en un futuro, serán definitivos para elegir un tratamiento u otro, particularmente en los pacientes con resistencia a los medicamentos.
Lo que dicen los genes
La tuberculosis es una enfermedad generada por el bacilo de Koch. Bajo el microscopio, este bacilo se ve alargado como un tubo y su funcionamiento es, por lo menos, curioso. Generalmente una bacteria se divide en minutos, pero a este le toma hasta unas 20 horas. Requiere oxígeno, por eso se conoce como aerobia obligatoria y se siente muy cómoda en la parte alta de los pulmones. Además, cuenta con una pared celular muy resistente, como una cera, lo que dificulta su erradicación; mientras nuestras envolturas naturales en las células tienen unos 20 carbonos, el Mycobacterium tuberculosis cuenta hasta con 90.
Todas sus características vienen escritas en el ADN, un libro de instrucciones que para esta bacteria tiene unas 4 millones de bases (de letras). El ser humano, para hacer comparación, cuenta con 3 mil 200 millones. Lo que hicieron los investigadores fue aplicar algo que se conoce como lecturas cortas pero de alta precisión, eso quiere decir que tomaban grupos de 150 pares de bases (A, C, G y T) para analizar y luego comparar. (Puede leer: Un gran estudio sobre el genoma abre una nueva puerta para entender el cáncer)
“Lo más destacable es que en Latinoamérica generalmente secuenciamos monstruos, es decir, una tuberculosis de un paciente que lleva cuatro veces enfermo, resistente a medicamentos. En los pocos datos que tenemos, ese tipo de secuencias están sobrerrepresentadas. Lo que hicimos fue estudiar qué es lo ocurre en estos cafetales”, comentó Hernández.
Entre los hallazgos se encuentra que el linaje de las muestras es de tipo 4 - conocido como Euro-Americano-, lo que significa que identificaron cadenas de contagio establecidas, nada fuera de lo esperable. Y, en temas de resistencia, no encontraron mayores cambios.
“Según el análisis genómico, todos los aislamientos son sensibles a los fármacos de primera línea”, reza el artículo. Estas son buenas noticias aunque, al revisar con profundidad, sí se hallaron mutaciones que aunque hoy no tienen mayor impacto, mañana la historia puede cambiar. Para la profesora Sánchez esos cambios podrían ser cada vez más graves si se continúa con el abandono de los tratamientos y la automedicación. “Esta información es muy importante porque ahí podemos hacer prevención, no confiarnos que esas mutaciones no tienen consecuencia actual pero si siguen pasando, el cuento podría ser distinto”.
Propuesta novedosa
En una de las conclusiones del artículo se dice que en diferentes investigaciones se ha demostrado la importancia de los estudios genómicos para hacer vigilancia epidemiológica de tuberculosis pero que los altos costos lo dificultan. Este grupo logró presentar una metodología en la que las inversiones son menores y que incluso este tipo de análisis se pueden hacer de manera regional y local.
El médico Hernández comenta que ahora que tienen todo el proceso montado, pueden recibir secuencias de otras ciudades y enviar los resultados para que tomen decisiones terapéuticas con mayor precisión.
Frente a esto, la especialista en epidemiología de la U. de Caldas y Máster en Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH) de la U. Rey Juan Carlos de España, Natalia Medina Jiménez -que no participó en el estudio- indica que “la resistencia hasta el momento se reporta por pruebas fenotípicas (valorar el crecimiento o no de la micobacteria en presencia del fármaco) y por medio de pruebas moleculares (PCR que identifica la presencia de genes específicos de resistencia). Con este tipo de investigación hay una secuenciación genómica completa para predecir si se encuentran genes de resistencia que puedan ser expresados y anular el funcionamiento de los fármacos. De esta forma, escogeremos tratamientos casi perfectos que aumenten la tasa de tratamientos exitosos”. (También puede leer: Today empieza a retirar del mercado más de 96.000 condones con orificios)
Para ella lo llamativo del artículo es que expone que no se requieren enormes inversiones para lograr secuenciaciones genéticas y conocer los linajes locales del Mycobacterium tuberculosis. “Queda faltando la posibilidad de comparar estos resultados con pruebas fenotípicas dado que sería interesantísimo validar si las resistencias expresadas genéticamente también se expresan en la inhibición del antibiótico en el laboratorio”, aseguró.
El aporte de este artículo, para Hernández, fue demostrar que se puede montar una unidad de vigilancia de tuberculosis en cualquier lugar con un computador de 10 millones de pesos que le permite correr cientos de genomas en un fin de semana. En este momento, para conocer el perfil completo de resistencia de una tuberculosis hay que esperar casi ocho semanas después del cultivo inicial. Si se utiliza esta metodología, el tiempo se reduce a máximo dos semanas tras el cultivo.
Ahora lo que sigue, según la enfermera Sánchez, es aumentar el número de secuencias e incluir también tuberculosis Multi Drogo Resistentes (MDR) y fortalecer las campañas para que los tratamientos se completen. Así, con trabajos que unen diferentes instituciones y científicos, se logra innovar lo que, al final, es la mejor manera de enfrentar cualquier tipo de problema.
* Editor de la revista Eureka de la Universidad de Manizales.
** Artículo publicado originalmente en la octava edición de la revista Eureka de la Universidad de Manizales. Lo invitamos a leernos en https://umanizales.edu.co/EurekaWeb/