Son las principales preguntas en la mente de todos cuando un nuevo brote de la enfermedad que ocurre: de dónde vino el virus? ¿Cuando esto pasó? ¿Cuánto tiempo ha estado difundiendo en un determinado país o grupo de personas?
Estas preguntas han sido la base de la epidemiología, el estudio de la aparición y propagación de la enfermedad, desde los días en que los brotes fueron seguidos por cientos y cientos de cuestionarios contacto a la población con síntomas similares .
ohn Snow, ampliamente considerado como el uno de los primeros epidemiólogos (y algo de un héroe popular en los círculos científicos), llevó a cabo una de las investigaciones epidemiológicas primera conocidas durante un brote de cólera en Londres en 1854. Se fue de puerta en puerta, los casos de enfermedad de mapeo , y en última instancia identificado una bomba de agua en el centro del brote.
Estos mismos fundamentos de la llamada "epidemiología de infantería de cuero" se utilizan todos los días por los departamentos de salud, agencias gubernamentales y grupos de investigación en todo el mundo para identificar y realizar un seguimiento de los brotes.Gracias a mejoras en la velocidad y el coste de los análisis de ADN, estos métodos de edad cada vez más se están emparejado con la tecnología genómica.
Hoy en día, la secuenciación genética nos permite determinar cómo se desplaza una infección - incluso el rastreo que en todos los continentes - con una precisión increíble.
El reloj molecular - un cronómetro para la infección
Los virus y bacterias contienen ADN y ARN, lo que significa que pueden evolucionar. Como virus y bacterias hacen copias de sí mismos, sus cambios materiales moleculares. Esto se debe a la enzima que copias de ADN y ARN hace errores aleatorios como el virus o bacteria se replica.
Esta evolución es similar al desarrollo de los mamíferos más de la historia evolutiva, pero con una diferencia importante. La vida útil de una bacteria o un virus es corto, y que se replica rápidamente en cantidades asombrosas. Esto significa que podemos observar el cambio evolutivo en un lapso tan corto como sólo una pocas horas o días.
Este cambio constante se denomina un reloj molecular. Una vez que la infección se transmite a una nueva víctima, a partir de una nueva rama en el árbol genético de que la infección, el reloj comienza de nuevo y continúa hasta que marque el cuerpo de la víctima vence a la infección o hasta que la infección mata a la víctima.
Podemos observar este cambio directamente mediante la secuenciación de infecciones en personas diferentes y comparando cómo similares o diferentes que son. Este es un trabajo que se hace por mi laboratorio y muchos otros en todo el mundo. Suponemos que las infecciones con secuencias similares proceden de la misma ubicación en el mismo tiempo, dando pistas en cuando una infección entró en un área particular, o cómo una infección viajó de un grupo de personas a otro.
Para los virus con una muy alta tasa de mutación, el trabajo de investigación puede obtener más complicada. la infección de una sola persona va a evolucionar hasta el punto en que él o ella tiene muchas versiones diferentes del patógeno en el cuerpo, y sólo una copia, con una versión genética, en realidad puede infectar a otra persona. La investigación de este tipo de virus es necesaria la última tecnología en la tecnología de secuenciación de todo el genoma y la bioinformática, el análisis computacional requerido para interpretar grandes cantidades de datos de secuencias.
Rastrear brotes tanto antiguos como nuevos
El análisis genético tiene a los científicos llevan a la hipótesis de que Zika probablemente entró en Brasil durante una competición internacional de la canoa 2014, probablemente llevado por una persona de la Polinesia francesa u otra isla del Pacífico. El análisis genético también señalado que el cólera fue introducido en Haití por las fuerzas de paz después del terremoto de 2010, unido a través de los datos de secuenciación . Rastreo de cómo una infección mueve hacia ya través de un país o un grupo de personas ayuda a los funcionarios de salud pública determinar qué intervenciones pueden trabajar para prevenir la propagación futuro .
Genómica tienen mitos, incluso roto acerca de la enfermedad, tales como la historia tantas veces repetida del paciente cero , el hombre que supuestamente introdujo el VIH en los Estados Unidos en la década de 1980. Cálculos de reloj molecular han demostrado que este escenario sea incorrecta. Resulta que el VIH había estado circulando en los Estados Unidos desde finales de 1960, más de una década antes de que los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades (CDC) identificaron los primeros casos de SIDA.
Uno de mis ejemplos favoritos de la fuerza de trabajo de investigación genética es el estudio del virus del sarampión antes y después de la vacunación elimina en gran medida la enfermedad en los Estados Unidos. Antes del desarrollo de la vacuna contra el sarampión, el virus de la era común, se transmite de persona a persona dentro de los EE.UU. Después de la introducción de la vacuna en 1963, el virus en gran partedesapareció , con el ocasional resurgimiento en las zonas donde las tasas de vacunación son bajos.
La genética del virus nos dicen que casos de sarampión después de 1963 se deben principalmente a las personas con infecciones de viajar a los EE.UU. de otros países en lugar de diseminarse de persona a persona dentro de los EE.UU.
Cuando estaba disponible por primera vez la tecnología de secuenciación, que fue un proceso largo y costoso que podría aclarar los brotes sólo en retrospectiva. Ahora bien, es barato y suficientemente rápida para usar mientras que un brote está en curso. Durante el brote de sarampión que se inició a Disneyland en California en diciembre de 2014 , el CDC fue capaz de determinar rápidamente que comenzó con una cepa similar a los casos de sarampión en la Filipinas , donde los brotes de sarampión son más comunes.
Incluso podemos utilizar la genómica sobre una base de caso por caso para saber si una persona infectada otra, ya que las infecciones a ambos lados de un evento de transmisión serán más similares entre sí que a las muestras no relacionadas.
Esta tecnología ya ha sido útil para desenredar la propagación de asociados a un hospitalinfecciones , que se producen dentro de las redes notoriamente complejos de conexiones y factores de riesgo. Secuenciación del genoma completo permite a los investigadores rastrear estas infecciones a medida que se mueven de un paciente a otro. Esperemos que los futuros desarrollos nos permitirá identificar e interrumpir estas cadenas de transmisión en tiempo real.
Todavía necesitamos epidemiología de infantería de cuero pasada de moda
Incluso con todos los avances en la secuenciación en la última década, nuestra capacidad para llevar a cabo las investigaciones genéticas es sólo tan buena como nuestra infraestructura de salud pública. Las tecnologías más avanzadas son inútiles sin la vigilancia de la enfermedad en curso.
Una fuerza de trabajo de salud pública entrenado, financiado y sostenible debe estar en su lugar para identificar los brotes temprano, recoger muestras y responder rápidamente a interrumpir la transmisión. La epidemiología molecular funciona sólo en la medida en que las muestras son recogidas por los investigadores a utilizar para comparar y secuencias de contraste.
Cuando los brotes no se identifica rápidamente, o cuando las muestras correctas no se recogen, la investigación no será capaz de encontrar vínculos entre las personas en el brote y la fuente de la infección. Necesitamos tanto de vanguardia tecnología genética y los métodos epidemiológicos centenarios que siguen trabajando para detener la propagación de enfermedades infecciosas.
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