Rendere più pratico il sequenziamento per la ricerca sulle malattie infettive

Il sequenziamento genomico ha trasformato il modo in cui i ricercatori studiano le malattie infettive, dal monitoraggio dei patogeni emergenti alla comprensione della resistenza antimicrobica.^1.2 Ma, nonostante il suo potenziale, il sequenziamento rimane difficile da integrare nei flussi di lavoro di ricerca quotidiani. Per molti laboratori, la sfida non è l’accesso alla tecnologia di sequenziamento in sé, ma la complessità del flusso di lavoro end-to-end e le competenze necessarie per implementarla in modo efficace.³

La vera barriera: la complessità del flusso di lavoro

I flussi di lavoro di sequenziamento spesso implicano più passaggi manuali, competenze specializzate e strumenti scollegati che spaziano dalla preparazione del campione, alla preparazione della libreria, al sequenziamento e all’interpretazione dei dati.³ Queste esigenze possono allungare le tempistiche, introdurre variabilità e limitare il pool di utenti che possono realisticamente adottare il sequenziamento.

Di conseguenza, il sequenziamento genomico è spesso limitato a laboratori altamente specializzati, lasciando molti ricercatori senza un percorso pratico per applicare approcci genomici alle domande sulle malattie infettive a cui stanno cercando di rispondere.^3.4

Perché l’integrazione è importante

Affrontare questa sfida richiede qualcosa di più che miglioramenti incrementali delle singole tecnologie. Richiede un modo più integrato di pensare all’intero flusso di lavoro, dal momento in cui un campione entra in laboratorio al punto in cui i dati genomici possono essere interpretati in modo significativo.

Patrick Harkins, vicepresidente della strategia globale di Cepheid, spiega che questa visione a livello di flusso di lavoro è essenziale:

“L’ampio campo del sequenziamento è progredito rapidamente, ma gran parte di questi progressi è avvenuta nei compartimenti stagni delle varie fasi separate del flusso di lavoro: preparazione del campione, preparazione della libreria, sequenziamento e analisi, ognuna delle quali ha fatto progressi indipendenti” afferma Harkins.

Questa prospettiva è alla base dell’espansione della collaborazione di Cepheid con Oxford Nanopore Technologies. Piuttosto che trattare ogni fase del processo di sequenziamento come una sfida separata, il lavoro si concentra sull’allineamento delle tecnologie al modo in cui i laboratori operano nella pratica.

“Questa collaborazione consiste nel fare un passo indietro verso una visione incentrata sull’utente e progettare un flusso di lavoro end-to-end che non solo offra tecnologia avanzata in ogni fase, ma fornisca anche un’esperienza utente integrata tra le fasi, con lo scopo di consentire a più laboratori di avere un utilizzo su scala del sequenziamento di nuova generazione”.

Combinare punti di forza complementari

Cepheid e Oxford Nanopore portano capacità distinte e complementari in questo sforzo.

Il sistema GeneXpert® di Cepheid è ampiamente riconosciuto per aver contribuito a semplificare processi di laboratorio complessi attraverso l’automazione e la facilità d’uso. In questa collaborazione, la tecnologia GeneXpert viene sfruttata per contribuire a ridurre la complessità operativa associata alla preparazione di campioni e librerie, un collo di bottiglia comune nei flussi di lavoro di sequenziamento.

L’approccio basato su cartucce di Cepheid ha lo scopo di aiutare ad affrontare questi colli di bottiglia con un flusso di lavoro semplificato “campione in ingresso, libreria in uscita”. In linea con l’eredità di Cepheid di promozione della facilità d’uso per le attività di “wet lab”, Cepheid sta anche sviluppando una soluzione informatica chiavi in mano per il back end del flusso di lavoro, che fornirà l’identificazione delle specie, la profilazione della resistenza e la previsione genomica della suscettibilità agli antibiotici.

Oxford Nanopore contribuisce con la sua piattaforma di sequenziamento basata su nanopori, progettata per generare dati genomici ricchi in modo flessibile e tempestivo in varie applicazioni di ricerca. La tecnologia dei nanopori legge direttamente il DNA o l’RNA utilizzando un’interfaccia bioelettronica, permettendo l’analisi di frammenti genomici da brevi a ultra-lunghi. La piattaforma è disponibile in formati che vanno da strumenti distribuiti e da banco fino a strumenti ad alto rendimento, quindi è adatta a diverse impostazioni di ricerca.

Dal punto di vista del design, l’usabilità e l’adozione sono considerazioni chiave. Come osserva Ritu Kamal, direttrice senior della gestione dell’innovazione di prodotto di Cepheid:

“Fin dall’inizio, l’attenzione si è concentrata sull’usabilità: capire dove si presenta la complessità negli ambienti di laboratorio di ricerca e progettare flussi di lavoro che riducano i passaggi non necessari” afferma Kamal. “Rendere il sequenziamento più pratico non significa aggiungere più tecnologia; si tratta di aiutare i ricercatori a passare dal campione alla comprensione con meno attrito”.

Imparare dalle prime esperienze

La collaborazione si basa su informazioni acquisite durante una fase iniziale di utilizzo per la ricerca, in cui i primi utenti hanno offerto il loro feedback su ciò che funziona e su ciò che crea difficoltà negli ambienti di laboratorio di ricerca. Queste informazioni stanno orientando la prossima fase di sviluppo, con un’enfasi sulla praticità, sulla coerenza e su una più ampia accessibilità per la ricerca sulle malattie infettive.

Nella sua fase attuale, la collaborazione si concentra sulle applicazioni di ricerca in aree come le infezioni del flusso sanguigno e la resistenza antimicrobica, basandosi sull’esperienza con l’analisi dei patogeni batterici.

Per ulteriori dettagli sull’ambito attuale della ricerca, vedere l’annuncio della partnership di fase 2.

Il lavoro attuale viene sviluppato esclusivamente per uso di ricerca, a testimonianza di un approccio all’innovazione ponderato e responsabile. L’attenzione è rivolta all’apprendimento e all’iterazione, guidati da uno stretto coinvolgimento con la comunità di ricerca.

Guardare avanti

Mentre le minacce di malattie infettive continuano ad evolversi, la necessità di strumenti genomici che non siano solo potenti ma anche pratici crescerà. Grazie all’unione tra tecnologie complementari e un’attenzione condivisa all’integrazione del flusso di lavoro, Cepheid e Oxford Nanopore lavorano per un futuro in cui il sequenziamento genomico possa essere applicato più facilmente in una vasta gamma di contesti di ricerca.

Nel lungo termine, la collaborazione riflette l’ambizione condivisa di sostenere lo sviluppo di una soluzione diagnostica in vitro end-to-end per malattie infettive complesse.

L’obiettivo è semplice: ridurre la complessità, supportare l’adozione e contribuire a rendere più accessibili le informazioni genomiche.