Desenvolvimento de protocolos computacionais escalonáveis para a análise completa de genomas bacterianos e sua aplicação em um estudo comparativo e retrospectivo de cepas multirresistentes de Brasília

Abstract

Os avan¸cos nas tecnologias de sequenciamento de DNA remodelaram a genˆomica bacteriana, permitindo montagens em n´ıvel de cromossomo por uma fra¸c˜ao de custo e tempo. No entanto, a plena realiza¸c˜ao deste potencial depende de recursos computacionais para analisar os dados. Por isso, desenvolvemos trˆes pipelines eficientes e padronizados que compreendem o controle de qualidade de dados brutos de sequenciamento, montagem de genoma e extensa anota¸c˜ao gen´etica com relat´orios gr´aficos. Em particular, fornecemos um m´odulo de anota¸c˜ao especializado para bact´erias envolvidas em infec¸c˜oes relacionadas `a assistˆencia `a sa´ude (IRAS), que identifica genes de resistˆencia a antimicrobianos (ARG), fatores de virulˆencia, profagos e elementos integrativos. Somado a isso, desenvolveu-se uma aplica¸c˜ao web para integraliza¸c˜ao de todos os resultados do pipeline de anota¸c˜ao. Para demonstrar seu uso, sequenciamos e analisamos trˆes cepas de Klebsiella pneumoniae ST11 provenientes do Hospital Universit´ario de Bras´ılia. Detectamos a presen¸ca dos genes blaNDM-1, blaCTX-M-15, blaTEM-1 e blaOXA beta-lactamases nos trˆes isolados, bem como v´arios outros ARGs distribu´ıdos entre cromossomos e plasm´ıdeos. Al´em disso, tamb´em foram detectados genes de virulˆencia frequentemente relacionados a linhagens hiper virulentas, como Salmochelina. Por fim, realizamos uma an´alise genˆomica comparativa retrospectiva utilizando outras linhagens de CRKP isoladas de Bras´ılia e de outras localidades brasileiras. De modo geral, os resultados indicam que o fen´otipo de resistˆencia est´a mudando, com isolados recentes exibindo a coexistˆencia de m´ultiplas carbapenemases, e que elementos gen´eticos m´oveis podem estar desempenhando papel chave nessas observa¸c˜oes. Al´em disso, os resultados reiteram alertas quanto a emergˆencia de clones de alto risco apresentando a convergˆencia de genes de virulˆencia e resistˆencia, ressaltando a urgˆencia em adotar a vigilˆancia genˆomica de rotina para combater a dissemina¸c˜ao dessas caracter´ısticas de alto risco.