Estos hallazgos, vinculados a la gravedad de síntomas como diarrea intensa y deshidratación, podrían abrir el camino a nuevas estrategias para combatir el cólera, una enfermedad que amenaza a millones de personas en todo el mundo.
En un estudio reciente publicado en Nature Communications , los investigadores combinaron aprendizaje automático (ML), modelado metabólico a escala del genoma (GSSM) y análisis tridimensional (3D) para identificar los factores genéticos que impulsan la transmisión de Vibrio cholera y la gravedad de la enfermedad .
El cólera es una enfermedad diarreica aguda que afecta a millones de personas en todo el mundo y tiene tasas de mortalidad significativas, en particular en regiones endémicas como Bangladesh. V. cholera es el organismo bacteriano que causa el cólera.
Las variantes del serogrupo O1 (serotipos Inaba y Ogawa) de la bacteria, como BD-1 y BD-1.2, causaron el reciente brote de 2022.
La aparición de nuevas variantes indica que la bacteria está evolucionando. Las mutaciones genéticas aumentan la transmisibilidad y la virulencia del microbio.
Comprender los factores genéticos que hacen que Vibrio sea más patógeno podría facilitar el desarrollo de nuevos tratamientos para reducir la carga de la enfermedad.
En el presente estudio, los investigadores utilizaron GSMM y aprendizaje automático con análisis estructural 3D para identificar mutaciones genéticas que hacen que V. cholerae sea más transmisible y virulento.
Los investigadores analizaron 129 aislamientos de V. cholera de muestras fecales de personas hospitalizadas debido a diarrea en Bangladesh (regiones de Chittagong, Barisal, Khulna, Dhaka, Sylhet y Rajshahi) entre 2015 y 2021.
Los participantes proporcionaron datos clínicos que cubrían diarrea, dolor abdominal , frecuencia de deposiciones, deshidratación y vómitos, además de su edad y sexo.
Los investigadores cultivaron Vibrio cholera y luego lo serotipificaron con anticuerpos monoclonales.
La secuenciación del genoma completo (WGS) confirmó los aislamientos, que se sometieron a pruebas de sensibilidad a los antibióticos.
Además, los investigadores analizaron los datos de WGS de 1.140 aislamientos de V. cholera obtenidos de África, India, Yemen y Haití.
Los investigadores estudiaron la firma genética de la cepa BD-1.2. Los análisis genéticos incluyeron varios determinantes, genes accesorios, rasgos centrales y mutaciones o polimorfismos de un solo nucleótido (SNP).
Los investigadores realizaron un análisis pangenómico, que incluyó 218 aislamientos recolectados en Bangladesh entre 2004 y 2022, obtenidos del Archivo Europeo de Nucleótidos (ENA). También realizaron un análisis filogenético.
Los modelos de aprendizaje automático determinaron si existen correlaciones entre las mutaciones genéticas en la cepa BD-1.2 y los síntomas clínicos.
Los análisis de interacción proteína-proteína investigaron las proteínas que codifican genes relacionados con los síntomas clínicos mapeados en la base de datos STRING.
El análisis de ontología genética (GO) anotó la función de la proteína. El análisis 3D permitió el análisis estructural y de estabilidad de las proteínas.
El GSMM, el análisis de variabilidad de flujo (FVA) y el análisis de balance de flujo (FBA) evaluaron los efectos de las mutaciones genéticas en el crecimiento y el metabolismo de V. cholera en los modelos generalizados iAM-Vc960 y específicos de la cepa.
