Investigação de casos de doenças febris agudas e doenças neurológicas graves com etiologia desconhecida por sequenciamento metagenômico por nanoporos
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Aristoteles Goes Neto
Svetoslav Nanev Slavov
Svetoslav Nanev Slavov
Resumo
As Doenças Febris Agudas (DFA) e as Doenças Neurológicas Graves (DNG) se representam desafios significativos para o diagnóstico devido à diversidade de agentes infecciosos que podem causá-las e à limitação dos testes diagnósticos convencionais, que frequentemente resultam negativos ou inconclusivos. Diante disso, o sequenciamento metagenômico por nanoporos emergiu como uma ferramenta promissora na identificação de agentes etiológicos de doenças infecciosas desconhecidas, oferecendo estratégias variadas
para a análise e a caracterização desses agentes. Este estudo teve como objetivo identificar os agentes etiológicos associados a casos de internação por DFA e DNG com resultado negativo para arboviroses por diagnóstico convencional em um hospital de Belo Horizonte, Minas Gerais. Foram analisadas amostras biológicas de 16 pacientes hospitalizados. Estas amostras foram submetidas a dois protocolos distintos: o sequenciamento shotgun e/ou o protocolo SMART-9N que envolve o enriquecimento de RNA, seguido de sequenciamento por
nanoporos. As etapas subsequentes incluíram controle de qualidade, remoção de genes do hospedeiro, montagem de novo do genoma para formação de contigs, duas classificações taxonômicas para minimizar falso-positivos e análise filogenética. Nos casos de DFA, identificamos um espectro de microrganismos associados às relatadas patologias, incluindo Escherichia coli, Streptococcus sp., Vírus da Imunodeficiência Humana 1 (Subtipo B), e Pegivírus Humano (Genótipo 2B). Já nos casos de DNG, os microrganismos detectados com
prévia associação correlacionada com a patologia identificados incluíram Escherichia coli, Clostridium sp. e vírus da dengue tipo 2 (Genótipo-II). Este estudo evidencia a eficiência e a rapidez da análise metagenômica, ressaltando sua capacidade de identificar patógenos associados a diversas doenças. Além disso, demonstra a viabilidade de recuperar genomas quase completos de vírus de RNA, sublinhando a relevância desta técnica no aprimoramento da precisão diagnóstica e na personalização de tratamentos.
Abstract
Acute Febrile Illness (AFI) and Severe Neurological Diseases (SND) pose significant
diagnostic challenges due to the diversity of infectious agents that can cause them and the
limitations of conventional diagnostic tests, which are often negative. In view of this,
nanopore metagenomic sequencing has emerged as a promising tool for identifying the
etiological agents of unknown infectious diseases, offering a variety of strategies for
analyzing and characterizing these agents. The aim of this study was to identify the
etiological agents associated with cases of hospitalization for AFI and SND in the Eduardo de
Menezes Hospital, Belo Horizonte, Minas Gerais. Biological samples from 16 hospitalized
patients were analyzed. These samples were subjected to two different protocols: shotgun
sequencing and RNA enrichment using the SMART-9N protocol, followed by nanopore
sequencing. Subsequent steps included quality control, removal of host genes, de novo
assembly of the genome to form contigs, two taxonomic classifications to minimize false
positives and phylogenetic analysis. In cases of AFI, we identified a spectrum of
disease-associated microbes including Escherichia coli, Streptococcus sp., Human
Immunodeficiency Virus 1 (Subtype B), and Human Pegivirus (Genotype 2B). In DNG cases,
the pathogens identified included Escherichia coli, Clostridium sp. and dengue virus type 2
(Genotype-II lineage). This study demonstrates the effectiveness and speed of metagenomic
analysis, highlighting its ability to identify pathogens associated with various diseases, the
feasibility of recovering almost complete genomes of RNA viruses and the importance of this
technique for more accurate diagnoses and personalized treatments.
Assunto
Bioinformática, Doenças do Sistema Nervoso, Sequenciamento por Nanoporos, Metagenômica, Nanoporos
Palavras-chave
Doença Febril Aguda, Doenças Neurológicas Severas, Sequenciamento por nanoporos, Metagenômica