Un metodo computazionale aiuta dei ricercatori a esaminare microbi in scala maggiore e più completa di quanto non sia stato finora possibile.
di MIT Technology Review Italia
Gli scienziati che cercarono di contenere e comprendere la diffusione del virus Zika nel 2015–16 vennero ostacolati dal fatto che il sangue dei pazienti affetti contiene un numero limitato di particelle del virus. Un nuovo metodo computazionale sviluppato da scienziati del Broad Institute, potrebbe cambiare le carte in tavola.
Il metodo, formulato nel laboratorio di Pardis Sabeti, al Broad Institute, si chiama “CATCH” e permette di progettare “esche” molecolari per qualunque virus capace di infettare gli esseri umani, ed ogni loro ceppo noto, compresi quelli che lasciano poche tracce nei campioni clinici come lo Zika. Il metodo può permettere anche a piccoli centri di sequenziamento genomico in ogni parte del mondo di condurre analisi più efficienti e a minor costo. Hanno condotto lo studio due laureati del MIT, Hayden Metsky e Katie Siddle.
Gli scienziati sono stati in grado di individuare virus poco abbondanti analizzando tutto il materiale genetico di un campione clinico, una tecnica chiamata “metagenomica”. Il metodo non è però preciso, tra il DNA del paziente stesso e l’abbondanza di microbi, alcuni componenti virali possono andare perduti.
Un altro approccio prevede “l’arricchimento” dei campioni clinici utilizzando una “esca” genetica che immobilizza il materiale genetico del virus che is sta cercando. Questo permette di lavare via ogni altra traccia di materiale genetico. Le esche sono sonde molecolari composte di brandelli di RNA o DNA capaci di legare con frammenti del DNA virale nel campione. Ricercatori dle laboratorio Sabeti hanno utilizzato la tecnica per analizzare il genoma del virus Ebola e Lassa. Queste sonde erano però costruite per rilevare la presenza di un microbo alla volta, la cui presenza fosse quindi già certa.
Il nuovo metodo computazionale permette di progettare sonde capaci di fornire uno sguardo d’insieme dei microbi presenti in un campione clinico. Il CATCH, (Compact Aggregation of Targets for Comprehensive Hybridization), permette di riconoscere ogni virus presente, in che quantità è presente, utilizzando meno sonde. I ricercatori sono partiti da sonde capaci di riconoscere 20 virus alla volta per poi arrivare a 356.
Per sfruttare appieno il potenziale del CATCH, gli utenti possono rivolgersi al database genomico GenBank, del National Center for Biotechnology Information, dove sono raccolti i codici di ogni virus noto capace di infettare gli esseri umani. Il programma formula l’esca ideale a seconda della richiesta dell’utente, che si tratti di una ricerca mirata o di una ricerca su tutti i virus.
Le sonde formulate progettate con il CATCH portano alla luce un quantitativo di dati genetici 18 volte superiore ai metodi di ricerca precedentemente utilizzati. I ricercatori hanno provato l’efficacia del nuovo metodo applicandolo a 30 campioni dal contenuto già noto. Non solo, hanno dimostrato di poterlo applicare a campioni raccolti in Nigeria nel 2018 da pazienti affetti dal virus Lassa, oltre che all’individuazione di virus Zika e Chikungunya.
I dati generati dalle sonde realizzate con il CATCH hanno facilitato la scoperta anticipata di nuovi focolari di virus Zika e affinato le capacità metagenomiche di scienziati partner in Nigeria. Il metodo si è rivelato efficace anche nel confermare l’origine virali di febbri senza diagnosi.
Il CATCH si è rivelato un metodo flessibile. Metsky e Siddle hanno reso pubblicamente disponibili le sonde create e gli utenti possono sia ri-progettarle man mano che il GenBank viene aggiornato, sia adattarle di volta in volta ai propri bisogni. Il software relativo al CATCH è accessibile su GitHub.
(lo)
