Cum poate fenotiparea metabolică să identifice infecțiile virale în câteva minute
Julien Wist, profesor de spectroscopie computațională la Universidad del Valle din Columbia, discută despre cum metabolomica bazată pe RMN ar putea îmbunătăți supravegherea bolilor infecțioase, detectarea amenințărilor zoonotice și pregătirea pentru pandemii.
În ultimii cinci ani, Wist s-a concentrat pe dezvoltarea de tehnologii noi pentru măsurarea fenomenului molecular, având ca scop îmbunătățirea înțelegerii biologiei umane și sprijinirea medicinei preventive printr-o monitorizare mai eficientă a sănătății.
Întrebat despre schimbările sistemice timpurii pe care profilarea metabolomică le poate revela pentru infecțiile zoonotice, Wist subliniază că nu consideră alte tehnologii ca fiind „lipsă de țintă”. În descoperirea biologică, toate datele disponibile au valoare, chiar dacă integrarea acestora rămâne o provocare. Testul real apare atunci când acești markeri sunt traduși în utilizare clinică.
Reflectând asupra pandemiilor recente și a realității lockdown-urilor, Wist afirmă că este evident că avem nevoie de instrumente capabile să detecteze infecțiile virale active în câteva minute. Această rapiditate este esențială, de exemplu, pentru a determina dacă un pasager poate să zboare în siguranță. Aceste instrumente trebuie să fie, de asemenea, rentabile, permițând monitorizarea frecventă, potențial la fiecare câteva ore, pentru a identifica și izola rapid cazurile noi.
Fenotipurile metabolice oferă astfel de informații, sub formă de compuși antivirali produși de organism în stadii foarte timpurii ale infecției, care sunt rapid eliminați prin urină. O astfel de tehnologie ar putea fi revoluționară în cazul unei noi pandemii.
Referitor la COVID-19, Wist menționează că semnalele metabolomice bazate pe RMN au dezvăluit rapid natura sistemică a bolii, permițând anticiparea riscurilor de sechele pe termen lung. Aceste îngrijorări s-au dovedit a fi justificate. Datorită fenomenologilor bazați pe RMN, s-au putut aplica comparații între diferite condiții medicale, ajutând la identificarea semnăturilor comune ale bolilor.
Wist subliniază că semnăturile de inflamație și markerii infecției virale identificați în studiul SARS-CoV-2 au implicații care se extind dincolo de COVID-19. Situația de urgență în sănătate a accelerat munca în direcția traducerii în sistemele de bancă de RMN, iar mulți markeri esențiali pot acum fi măsurați la un cost mult mai mic.
În ceea ce privește utilizarea fenotipării metabolice ca instrument de triere sau supraveghere, Wist consideră că acest lucru este realist și menționează că deja au instalat un sistem de RMN de bancă într-o unitate spitalicească pentru testare. Provocările tehnice rămase, în special cele legate de colectarea probelor, sunt probabil mai ușor de abordat decât schimbarea mentalității în cadrul comunității clinice.
Wist sugerează că ar trebui să folosim toate datele disponibile, fără a ne limita la panouri predefinite, mai ales când tehnologia poate captura informații moleculare cuprinzătoare într-un singur experiment. Provocarea mai mare constă în asigurarea calității datelor. Modelele noastre vor fi la fel de puternice ca înregistrările medicale pe care clinicienii le pot împărtăși.
Rețeaua Internațională a Centrului Fenome (IPCN) a fost esențială pentru eforturile rapide de profilare metabolică de înaltă calitate odată cu apariția SARS-CoV-2. Colaborarea bazată pe încredere permite cercetătorilor să împărtășească date brute, seturi de parametri și protocoale în timp real, fără întârzierile obișnuite.
Wist subliniază că, în cazul IPCN, schimbul de date este și mai eficient, deoarece toți membrii folosesc aceeași tehnologie. Aceasta permite aplicarea rapidă a ceea ce funcționează într-un laborator în altul, asigurând compatibilitatea seturilor de date.
În ceea ce privește avantajele metabolomicii bazate pe RMN, Wist afirmă că aceasta este mult mai robustă și poate fi implementată în multiple locații care produc date comparabile. Deși RMN-ul este adesea considerat inferior din cauza sensibilității sale reduse, aceasta reprezintă mai mult o limitare pentru explorarea biologică decât pentru traducerea clinică.
Wist observă că biomarkerii nu sunt adesea foarte specifici pentru boli și că un panou robust bazat pe RMN este suficient pentru a trierea pacienților. Acesta nu exclude utilizarea experimentelor MS mai complexe pentru obținerea de informații diagnostice complementare.
Wist menționează că procedura de calibrare externă cu spiking electronic a fost crucială pentru obținerea rezultatelor reproducibile în timpul urgenței COVID-19.
Wist consideră că platforma Bruker Avance IVDr ar putea fi strategic implementată pentru a maximiza impactul asupra supravegherii și caracterizării timpurii a noilor patogeni zoonotici, dar acest lucru depinde de sistemul ales pentru desfășurare.
În încheiere, Wist subliniază că, dacă se poate demonstra eficiența testării pentru detectarea infecțiilor virale active, acceptarea va crește. Este necesară o înțelegere biologică mai profundă pentru a stabili ce virusuri declanșează acești markeri și pentru a evita confuzia cu alte condiții medicale, cum ar fi infecțiile bacteriene.
Wist preconizează că fenotiparea metabolică va evolua ca un element cheie în supravegherea globală a bolilor infecțioase în următorul deceniu. Deși ar fi refuzat o astfel de abordare în urmă cu cinci ani, acum consideră că este rentabilă și are sens să se fenotipeze toate biobancile disponibile, plasând instrumentele direct în unitățile clinice.
La ultima întâlnire IPCN din septembrie 2025, s-a stabilit un obiectiv de a obține un milion de fenome. Va fi interesant de văzut ce va reieși din această cantitate de date.
