Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Exploración de métodos de diagnóstico de resistencia y desarrollo de drogas a partir de la información contenida en el genoma de Mycobacterium tuberculosis |
| Título alternativo: | Exploration of resistance diagnostic methods and drug development from the information contained in the genome of Mycobacterium tuberculosis |
| Autor: | Castello, Florencia Andrea |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Cálculo (IC)
|
| Publicación en la Web: | 2022-10-27 |
| Fecha de defensa: | 2022-07-21 |
| Fecha en portada: | Julio de 2022 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Biológica |
| Director: | Fernández Do Porto, Darío A. |
| Consejero: | Craig, Patricio O. |
| Jurado: | Quiroga, María Florencia; Gómez, Sonia A.; Bustamante, Juan Pablo |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | MULTIRRESISTENCIA; TRATAMIENTO ANTIBIOTICO; TUBERCULOSIS; ANALISIS GENOMICO; MIPSMULTIRESISTANCE; ANTIBIOTIC TREATMENT; TUBERCULOSIS; GENOMIC ANALYSIS; MIPS |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7113_Castello |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7113_Castello.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7113_Castello |
| Ubicación: | Dep.QUI 007113 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Castello, Florencia Andrea. (2022). Exploración de métodos de diagnóstico de resistencia y desarrollo de drogas a partir de la información contenida en el genoma de Mycobacterium tuberculosis. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7113_Castello |
Resumen:
Se estima que un tercio de la población mundial está infectada con el agente causal de la tuberculosis (TB), Mycobaterium tuberculosis (Mtb). En nuestro país alrededor de 10.500 nuevos casos de TB son notificados anualmente, con cerca de 1.000 decesos anuales. La TB continúa siendo a la fecha una de las principales causas de mortalidad en el mundo. El genoma de Mtb se encuentra completamente secuenciado y tiene una longitud de 4,4 millones de pares de bases, codificando aproximadamente 4.000 genes. La mayor parte de los casos de TB en el mundo ocurren en países de bajos y medianos ingresos, donde muchos de los casos no son diagnosticados y tratados de manera correcta. El tratamiento se complica aún más con la existencia de cepas resistentes. Aunque las mismas suelen tratarse y resolverse con una terapia estándar con al menos 3 antibióticos diferentes durante 6-9 meses, la aparición de cepas multi-resistentes (MDR) y extremadamente resistentes (XDR) son un problema serio para los sistemas de salud. Argentina no está exenta de la aparición de éstas cepas, y se han reportado varios casos y evaluado terapias alternativas para su tratamiento. Las cepas bacterianas patógenas resistentes a diversos antibióticos son un problema de interés global. Aunque bacterias resistentes a algunos antibióticos ya han sido documentadas desde el principio del uso de estas sustancias, actualmente existen bacterias capaces de resistir a gran parte de las drogas disponibles. Identificar, caracterizar y desarrollar nuevos antibióticos es primordial para atacar esta problemática. La aplicación de herramientas moleculares ha llevado a aceptar que la infección producida por Mtb es más heterogénea que lo que se consideraba tradicionalmente. Habitualmente, la susceptibilidad y resistencia a los distintos fármacos utilizados para el tratamiento de la infección con Mtb se determina fenotípicamente, en base a la inhibición del crecimiento de la bacteria en presencia de un antibiótico. Su principal inconveniente es que se necesita entre 4 y 8 semanas desde la obtención de la muestra clínica para la obtención del resultado, con la consecuente demora en el inicio de un tratamiento adecuado. Un grupo novedoso de técnicas para determinar la sensibilidad a drogas de las micobacterias son las técnicas moleculares, que, en cambio, tienen por objetivo detectar mutaciones que confieran resistencia y que cuentan con la ventaja de la rapidez y son altamente sensibles y específicas, pero suelen ser caras y también requieren de personal altamente calificado. En este contexto, existe una necesidad apremiante de mejorar los métodos de diagnóstico de resistencia a antibióticos, que sean rápidos y económicos, que puedan ser aplicados en países en vías de desarrollo donde la incidencia de la TB es alta, combinando velocidad, sensibilidad, especificidad y bioseguridad. Con esta premisa, el presente trabajo tuvo como principal objetivo el diseño, programación, testeo y aplicación de protocolos de trabajo (pipelines) para el análisis de proteomas de organismos con diversos niveles de complejidad. El presente trabajo se centrará en el desarrollo de una herramienta capaz de predecir compuestos activos para combatir tuberculosis utilizando la base de datos ChEMBL (EMBL-EBI). Se programaron pipelines para analizar y obtener posibles ligandos para cada proteína expresada en el proteoma bacteriano usando como referencia Mtb. Cada pipeline fue organizado en forma modular, permitiendo iniciar el proceso desde el proteoma completo bacteriano obtenido por Uniprot, con la posibilidad de incorporar información procedente de fuentes diversas (PFam, PDB, ChEMBL, Zinc), combinandolas entre sı́, según el nivel de análisis que se necesite y la información de que se disponga. Paralelamente al proceso de desarrollo de los pipelines, se generaron nuevos módulos de análisis de secuencia para búsqueda de resistencias en muestras de Mtb. Para la puesta a punto de los mismos, se extrajo ADN de Mtb de muestras del de esputo de pacientes sensibles o resistentes a alguna de las drogas de primera o segunda línea de antibióticos de acción contra TB según ensayos fenotípicos in vitro. Los genomas fueron obtenidos mediante la técnica de Whole Genome Shotgun (WGS). El análisis bioinformático de las secuencias permitió contar con una herramienta con estimadores de calidad elevados (mayores al 90% para drogas de primera línea) de determinación de perfiles de susceptibilidad tanto en pacientes permitiendo hacer un seguimiento epidemiológico de las cepas y su evolución en cepas resistentes (MDR y XDR).
Abstract:
It is estimated that one third of the world's population is infected with the causative agent of tuberculosis (TB), Mycobacterium tuberculosis (Mtb). In our country, around 10,500 new cases of TB are notified annually, with around 1,000 deaths per year. TB continues to be one of the main causes of mortality in the world to date. The Mtb genome is fully sequenced and is 4.4 million base pairs long, encoding approximately 4,000 genes. Most of the TB cases in the world occur in low- and middle-income countries, where many of the cases are not diagnosed and treated correctly. Treatment is further complicated by the existence of resistant strains. Although they are usually treated and resolved with standard therapy with at least 3 different antibiotics for 6-9 months, the appearance of multi-resistant (MDR) and extremely resistant (XDR) strains is a serious problem for health systems. Argentina is not exempt from the appearance of these strains, and several cases have been reported and alternative therapies evaluated for their treatment. Pathogenic bacterial strains resistant to various antibiotics are a problem of global concern. Although bacteria resistant to some antibiotics have already been documented since the beginning of the use of these substances, there are currently bacteria capable of resisting most of the available drugs. Identifying, characterising and developing new antibiotics is essential to attack this problem. The application of molecular tools has led to the acceptance that the infection produced by Mtb is more heterogeneous than what will traditionally be ameliorated. Susceptibility and resistance to the different drugs used to treat Mtb infection are usually determined phenotypically, based on the inhibition of bacterial growth in the presence of an antibiotic. Its main drawback is that it takes between 4 and 8 weeks from obtaining the clinical sample to obtain the result, with the consequent delay in starting appropriate treatment. A novel group of techniques to determine the susceptibility to drugs of mycobacteria are molecular techniques, which, instead, aim to detect that they confer resistance and have the advantage of speed and are highly sensitive and specific, but tend to be expensive and also require highly qualified personnel. In this context, there is a pressing need to improve rapid and inexpensive antibiotic resistance diagnostic methods that can be applied in developing countries where the incidence of TB is high, combining speed, sensitivity, specificity and biosecurity. With this premise, the present work had as its main objective the design, programming, testing and application of work protocols (pipelines) for the analysis of proteomes of organisms with different levels of complexity. In the case of this work, the search will be focused on the ChEMBL database (EMBL-EBI). Pipelines were programmed to analyse and obtain possible ligands for each protein expressed in the bacterial proteome using Mtb as a reference. Each pipeline was organised in a modular way, allowing the process to start from the complete bacterial proteome obtained by Uniprot, with the possibility of incorporating information from various sources (PFam, PDB, ChEMBL, Zinc), combining them with each other, according to the level of analysis. what is needed and what information is available. Parallel to the pipeline development process, new sequence analysis modules were generated to search for resistance in Mtb samples. To fine-tune them, Mtb DNA was extracted from sputum samples of patients sensitive or resistant to any of the drugs of first or second line of antibiotics with action against TB according to in vitro phenotypic assays. The genomes were obtained using the Whole Genome Shotgun (WGS) technique. The bioinformatic analysis of the sequences allowed us to have a tool with high quality estimators (greater than 90% for first-line drugs) for determining susceptibility profiles in both patients, allowing an epidemiological follow-up of the strains and their evolution in resistant strains. (MDR and XDR).
Citación:
---------- APA ----------
Castello, Florencia Andrea. (2022). Exploración de métodos de diagnóstico de resistencia y desarrollo de drogas a partir de la información contenida en el genoma de Mycobacterium tuberculosis. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7113_Castello
---------- CHICAGO ----------
Castello, Florencia Andrea. "Exploración de métodos de diagnóstico de resistencia y desarrollo de drogas a partir de la información contenida en el genoma de Mycobacterium tuberculosis". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2022.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7113_Castello
Estadísticas:
Descargas totales desde :
Descargas mensuales
https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7113_Castello.pdf
