Tornar a sequenciação mais prática na investigação de doenças infeciosas

A sequenciação genómica transformou a forma como os investigadores estudam doenças infeciosas, desde o rastreio de agentes patogénicos emergentes à compreensão da resistência antimicrobiana.^1.2 Mas, apesar do seu potencial, a sequenciação continua a ser difícil de integrar nos fluxos de trabalho de investigação diários. Para muitos laboratórios, o desafio não é o acesso à tecnologia de sequenciação propriamente dita, mas sim a complexidade do fluxo de trabalho completo e a experiência necessária para a implementar de forma eficaz.³

A barreira real: complexidade do fluxo de trabalho

Os fluxos de trabalho de sequenciação envolvem frequentemente vários passos manuais, conhecimentos especializados e ferramentas desconectadas que abrangem a preparação de amostras, a preparação de bibliotecas, a sequenciação e a interpretação de dados.³ Estas exigências podem alargar os prazos, introduzir variabilidade e limitar o conjunto de utilizadores que podem adotar a sequenciação de forma realista.

Como resultado, a sequenciação genómica está frequentemente confinada a laboratórios altamente especializados, deixando muitos investigadores sem um caminho prático para aplicar abordagens genómicas às perguntas sobre doenças infeciosas às quais procuram responder.^3.4

Porque é que a integração é importante

Enfrentar este desafio requer mais do que melhorias incrementais em tecnologias individuais. Exige uma forma mais integrada de pensar sobre todo o fluxo de trabalho, desde o momento em que uma amostra entra no laboratório até ao ponto em que os dados genómicos podem ser interpretados de forma significativa.

Patrick Harkins, vice-presidente de Estratégia Global da Cepheid, explica que é essencial esta visão ao nível do fluxo de trabalho:

“O amplo campo da sequenciação avançou rapidamente, mas grande parte desse progresso ocorreu de forma isolada, em etapas separadas do fluxo de trabalho: preparação de amostras, preparação de bibliotecas, sequenciação e análise, cada uma com avanços independentes”, diz Harkins.

Esta perspetiva sustenta a colaboração alargada da Cepheid com a Oxford Nanopore Technologies. Em vez de tratar cada fase do processo de sequenciação como um desafio em separado, o trabalho está focado no alinhamento de tecnologias em torno da forma como os laboratórios operam na prática.

“Esta colaboração tem a ver com dar um passo atrás para uma visão centrada no utilizador e conceber um fluxo de trabalho de ponta a ponta que não só oferece tecnologia avançada em cada passo, mas também proporciona uma experiência de utilizador perfeita ao longo das etapas, que se destina a permitir que mais laboratórios tenham uma utilização ampliada da sequenciação de nova geração.”

Combinar pontos fortes complementares

A Cepheid e a Oxford Nanopore trazem capacidades distintas e complementares a este esforço.

O sistema GeneXpert® da Cepheid é amplamente reconhecido por ajudar a simplificar processos laboratoriais complexos através da automatização e facilidade de utilização. Nesta colaboração, a GeneXpert tecnologia está a ser utilizada para ajudar a reduzir a complexidade operacional associada à preparação de amostras e bibliotecas, um estrangulamento comum nos fluxos de trabalho de sequenciação.

A abordagem baseada em cartuchos da Cepheid destina-se a ajudar a resolver estes estrangulamentos com um fluxo de trabalho simplificado de “entrada de amostras, saída de bibliotecas”. Mantendo o legado da Cepheid de promover a facilidade de utilização para atividades de “laboratório húmido”, a Cepheid também está a desenvolver uma solução informática completa para a parte final do fluxo de trabalho, que irá fornecer identificação de espécies, perfil de resistência e previsão genómica da suscetibilidade aos antibióticos.

A Oxford Nanopore contribui com a sua plataforma de sequenciação baseada em nanoporos, concebida para gerar dados genómicos ricos de forma flexível e atempada em várias aplicações de investigação. A tecnologia nanoporosa lê diretamente ADN ou ARN, utilizando uma interface biológica-eletrónica, permitindo a análise de comprimentos de fragmentos genómicos curtos a ultra longos. A plataforma está disponível em formatos que vão desde instrumentos distribuídos e de bancada a instrumentos de alto rendimento, tornando-a adequada para diversos contextos de investigação.

Do ponto de vista do design, a facilidade de utilização e a adoção são considerações-chave. Como Ritu Kamal, Diretora Sénior de Gestão de Inovação de Produtos na Cepheid, observa:

“Desde o início, o foco tem sido a facilidade de utilização, compreender onde a complexidade aparece em ambientes de laboratório de investigação e conceber fluxos de trabalho que reduzem passos desnecessários”, afirma Kamal. “Tornar a sequenciação mais prática não significa adicionar mais tecnologia; trata-se de ajudar os investigadores a passar da amostra às conclusões com menos fricção.”

Aprender com a experiência inicial

A colaboração baseia-se em perceções obtidas durante uma fase inicial de utilização em investigação, onde os utilizadores iniciais forneceram feedback sobre o que funciona e o que cria desafios em ambientes de laboratório de investigação. Essas aprendizagens estão a informar a fase seguinte do desenvolvimento, com ênfase na praticidade, consistência e acessibilidade mais ampla para a investigação de doenças infeciosas.

Na sua fase atual, a colaboração centra-se em aplicações de investigação em áreas como infeções da corrente sanguínea e resistência antimicrobiana, com base na experiência com análise de agentes patogénicos bacterianos.

Para mais detalhes sobre o âmbito atual da investigação, consulte o anúncio da fase 2 da parceria.

O trabalho atual está a ser avançado apenas para fins de investigação, refletindo uma abordagem deliberada e responsável à inovação. O foco está na aprendizagem e iteração, orientado por um envolvimento próximo com a comunidade de investigação.

Olhar para o futuro

À medida que as ameaças de doenças infeciosas continuam a evoluir, a necessidade de ferramentas genómicas, que para além de serem poderosas também são práticas, só crescerá. Ao reunir tecnologias complementares e um foco partilhado na integração do fluxo de trabalho, a Cepheid e a Oxford Nanopore estão a trabalhar para um futuro onde a sequenciação genómica pode ser mais facilmente aplicada numa vasta gama de contextos de investigação.

A longo prazo, a colaboração reflete uma ambição partilhada de, em última análise, apoiar o desenvolvimento de uma solução de diagnóstico in vitro completa para doenças infeciosas complexas.

O objetivo é simples: reduzir a complexidade, apoiar a adoção e ajudar a tornar as conclusões genómicas mais acessíveis.