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Como os países estão usando a genômica para ajudar a evitar uma segunda onda de coronavírus

Como os países estão usando a genômica para ajudar a evitar uma segunda onda de coronavírus

Cientistas da Nova Zelândia, Reino Unido e outros lugares estão usando dados de sequência para rastrear novas infecções, à medida que os bloqueios diminuem.

Como muitos países emergem dos bloqueios, os pesquisadores estão preparados para usar o sequenciamento do genoma para evitar uma segunda onda esperada de infecções por COVID-19.

Desde que a primeira sequência de genoma completo do novo coronavírus, SARS-CoV-2, foi compartilhada on-line em 11 de janeiro , os cientistas sequenciaram e compartilharam cerca de 32.000 genomas virais de todo o mundo. Uma quantidade tão grande de dados permitiu aos pesquisadores rastrear a origem dos surtos de COVID-19 em seus países e identificar quando ocorreu a transmissão na comunidade .

Agora, os países que suprimiram com sucesso as infecções estão entrando na próxima fase da pandemia do COVID-19 - onde há o risco de novos casos aparecerem à medida que as restrições sociais diminuem. Os pesquisadores dizem que a genômica será crucial para rastrear e controlar rapidamente esses surtos. Estudos já mostram que os surtos tendem a ser mais curtos e menores quando a genômica é usada para ajudar no rastreamento do contato .

“Quando há poucos casos, a genômica pode rapidamente dizer com o que você está lidando e, portanto, orientar intervenções de precisão”, diz Gytis Dudas, bioinformático consultor do Centro Global de Biodiversidade de Gotemburgo, na Suécia.

Vários lugares estão particularmente bem posicionados para isso, porque investiram no seqüenciamento do genoma no início da pandemia e têm um número relativamente pequeno de casos. Pesquisadores da Nova Zelândia e pelo menos um estado da Austrália decidiram que buscariam sequenciar a maioria dos genomas de coronavírus em seu país ou estado.

À medida que o SARS-CoV-2 se espalhava pelo mundo, linhagens distintas começaram a se formar à medida que os vírus circulavam em diferentes regiões gradualmente evoluindo. Ao comparar sequências, os pesquisadores podem descartar rapidamente possíveis linhas de transmissão se duas sequências não corresponderem ou vincular casos que correspondam.

Cientistas no Reino Unido, nos Estados Unidos e em outros países também estão sequenciando o SARS-CoV-2 de uma grande proporção de casos, mas como a epidemia ainda está em andamento e o número de casos é alto, a genômica está sendo usada para monitorar a disseminação e ajudar identifique a origem de alguns casos em que o rastreamento de contatos falha. Mas tais intervenções dependem de amostragem ampla e, portanto, em locais onde os testes de diagnóstico são limitados, também haverá lacunas nos dados genômicos.

Muito rápido...

Antes de o primeiro caso relatado chegar à Austrália, de Wuhan, na China, em 19 de janeiro de , pesquisadores de um laboratório em Melbourne que normalmente investiga surtos de doenças transmitidas por alimentos começaram a se preparar para sequenciar os genomas de SARS-CoV-2 no estado de Victoria.

"Dissemos: vamos sequenciar todos os casos positivos que obtivermos", diz Torsten Seemann, bioinformática do Laboratório de Saúde Pública da Unidade de Diagnóstico Microbiológico do Instituto Peter Doherty de Infecção e Imunidade em Melbourne.

Até agora, a equipe de Seemann sequenciou três quartos dos cerca de 1.700 casos do estado , considerados a cobertura de sequenciamento mais abrangente do mundo para um surto de doença infecciosa. Em comparação, os pesquisadores que trabalharam na epidemia de Ebola na África Ocidental em 2014-16 sequenciaram 5% (1.610 amostras) de todos os casos infectados em pouco menos de 3 anos.

Os dados da sequência ajudaram a resolver a verdadeira fonte de exposição para um profissional de saúde, provando que eles contraíram o vírus em um evento social e não de um paciente no hospital. "Sem a genômica, e apenas as entrevistas, você nunca seria capaz de dizer qual era", diz Seemann. As informações impediram a necessidade de uma investigação sobre um possível surto no hospital, diz ele.

As fronteiras reabrem

A equipe de Seemann está se preparando para usar dados genômicos para ajudar a identificar a provável origem de novos casos que surgem à medida que as restrições sociais de Victoria diminuem. As autoridades de saúde pública poderão tomar decisões para controlar os surtos muito mais rapidamente do que era possível nas primeiras semanas da pandemia, quando havia menos genomas para comparar, diz ele.

Os dados genômicos serão particularmente importantes quando as viagens regionais forem retomadas. As fronteiras para todos os estados da Austrália estão fechadas desde março, mas novas infecções são esperadas quando elas reabrem. Nos últimos dois meses, os genomas virais sofreram mutações apenas o suficiente para saber se eles vêm de fora do estado, dizem os pesquisadores. "Assim que obtivermos a sequência, poderemos saber se ela atravessou a fronteira ou não", diz Seemann.

Até agora, cientistas da Nova Zelândia sequenciaram 25% dos 1.154 casos relatados no país. Eles estão buscando mais de 70% para obter a imagem mais completa possível, diz Joep de Ligt, bioinformático-chefe do Instituto de Ciência e Pesquisa Ambiental da Nova Zelândia, perto de Wellington, que está sequenciando os casos do país. Com cada sequência adicionada, é mais provável que os pesquisadores sejam capazes de identificar onde o próximo caso se encaixa.

Mas os dados da sequência já estão se mostrando úteis na resposta a surtos, diz ele. Os dados genômicos identificaram links entre os casos perdidos pelo rastreamento de contato tradicional e desmembraram dois clusters que se pensava serem um.

Propagação comunitária

No Reino Unido, com muito mais casos, o COVID-19 Genomics UK Consortium, que inclui centros de pesquisa e laboratórios universitários, formado em março. Até o momento, sequenciou 20.000 genomas virais, representando quase 10% dos casos confirmados em laboratório no país, diz Nick Loman, bioinformático da Universidade de Birmingham, que faz parte do consórcio. Ele foi um dos membros da equipe que foi pioneira em ferramentas rápidas de vigilância genômica durante o surto de Ebola, que agora estão sendo usadas durante a pandemia do COVID-19.

A equipe não estabeleceu uma meta como a Nova Zelândia, diz Loman, em parte porque o Reino Unido tem muitos casos - chegando a 265.000 infecções confirmadas a partir de 27 de maio. Em vez disso, o objetivo é gerar uma amostra representativa de sequências de todo o Reino Unido que possa apoiar investigações epidemiológicas.

'Desliza pelas rachaduras'

Mas o uso da genômica como parte da resposta a um surto tem limitações, diz de Ligt. Com o SARS-CoV-2, é improvável que pessoas que experimentam infecções assintomáticas sejam testadas, diz ele. "Existe o risco real de que algo escorregue pelas rachaduras."

A vigilância genômica também se baseia em testes diagnósticos generalizados para capturar seqüências em primeiro lugar, diz Loman. O Reino Unido foi inundado de casos e demorou a acelerar os testes de diagnóstico . "Sempre existe a possibilidade de você não ter amostrado alguns casos", diz ele.

Loman observa que a vigilância genômica global será importante quando as viagens internacionais forem retomadas.

Mas o uso da análise genômica para ajudar no rastreamento de contatos é amplamente restrito a países de alta renda, diz Meru Sheel, epidemiologista da Universidade Nacional da Austrália em Canberra. Ela gostaria de ver a genômica considerada uma ferramenta para respostas a surtos em países com recursos limitados na região Ásia-Pacífico, como ocorreu na República Democrática do Congo, Serra Leoa e Guiné durante o surto de Ebola.

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Referência

Zhang, Y.-Z. & Holmes, EC Cell 181 , 223-227 (2020).

Stevens, E. et ai. Frente. Microbiol. 8 , 808 (2017).

Caly, L. et ai. Med. J. Aust . https://doi.org/10.5694/mja2.50569 (2020)

Seemann, T. et ai. Pré-impressão disponível em MedRxiv https://doi.org/10.1101/2020.05.12.20099929 (2020).

Dudas, G. et ai. Nature 544 , 309–315 (2017).

Revista Nature Crédito: Lisa Maree Williams / Getty

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