La tecnica di sequenziamento genomico di nuova Generazione (Next Generation sequencing-NGS) e l’impiego in sanità pubblica

dna Negli ultimi anni la genomica (ramo della biologia molecolare che si occupa della struttura, funzione, evoluzione e mappatura del DNA), dall’iniziale utilizzo in clinica (genoma umano) e virologia, è entrata nei laboratori di microbiologia alimentare ed ambientale grazie alla tecnica di sequenziamento di nuova generazione (Next Generation Sequencing-NGS)

Le tecniche di sequenziamento , che comprendono il sequenziamento genomico totale (whole genome sequencing-WGS), la metagenomica e l’approccio multi-omico (es. transcriptomica, proteomica, mobilomica) , unite all’analisi ed interpretazione dei dati, possono fornire indicazioni utili ai programmi di monitoraggio dei patogeni alimentari, alla sorveglianza epidemiologica, alle indagini epidemiologiche dei focolai di infezione alimentare, nonché agli studi di valutazione del rischio. Poiché i dati genomici sono ereditati verticalmente, da cellula madre a cellula figlia, questi dati possono essere utilizzati per ricostruire la storia evolutiva degli agenti patogeni. La filogenetica costituisce un potente strumento utilizzato per comprendere il contesto evolutivo del ceppo associato ad un focolaio di infezione alimentare e per il rintraccio delle relative fonti.

L’analisi di Maurizio Ferri, Coordinatore Scientifico SIMeVeP

All’IZS AM il servizio europeo di Whole Genome Sequencing

scienze omiche L’Istituto Zooprofilattico Sperimentale dell’Abruzzo e del Molise, Centro di Referenza Nazionale per Sequenze Genomiche di Microrganismi Patogeni banca dati e analisi di bioinformatica , si è aggiudicato la gara europea promossa dall’ECDC e dall’EFSA per il servizio di “Whole Genome Sequencing” (WGS) il sequenziamento completo del genoma di microrganismi patogeni per l’uomo isolati nei Paesi membri dell’Unione Europea.

“Il nostro ruolo è fornire supporto tecnico-scientifico a tutti quegli Istituti e Laboratori europei che non possono effettuare questo tipo di analisi, oggi indispensabili per svolgere attività di sorveglianza e rintracciare possibili minacce per la salute dell’uomo e degli animali. Tra le motivazioni che hanno consentito di aggiudicarci il progetto mi piace sottolineare il riconoscimento della professionalità del nostro team di ricercatori, dell’esperienza maturata in questi anni nello studio e caratterizzazione degli agenti patogeni, nonché della capacità dei nostri laboratori di processare moltissimi campioni in tempi brevi: un aspetto di fondamentale importanza in corso di focolai di infezione”, spiega il DG D’Alterio, che aggiunge: “Non è da sottovalutare, poi, il risvolto economico del progetto che ci consente di investire in nuove tecnologie e in nuovo personale altamente qualificato”.

“Negli ultimi anni abbiamo lavorato in stretta collaborazione con i nostri Centri di Referenza nazionali e internazionali per Listeria, Campylobacter, Brucella, Bluetongue e West Nile per sostituire i metodi classici di identificazione, analisi e caratterizzazione di batteri e virus con metodi innovativi più rapidi ed efficaci. L’acquisto di sequenziatori di nuova generazione, di infrastrutture informatiche per l’analisi e la conservazione dei dati e il coinvolgimento di diverse figure professionali tra cui veterinari, biologi e bioinformatici, ci consente di dare risposte rapide e puntuali ai problemi di salute pubblica” ha detto il coordinare del gruppo di lavoro dell’IZS AM, dott. Cesare Cammà, responsabile del reparto Biologia Molecolare e Tecnologie Omiche e del Centro di Referenza.

Le attività sono già iniziate con il sequenziamento completo di microrganismi patogeni inviati dal National Public and Health Surveillance Laboratory della Lituania.

A cura della segreteria SIMeVeP

Il sequenziamento dell’intero genoma promettente nella lotta contro l’antibiotico resistenza

dna L’uso della tecnica del sequenziamento dell’intero genoma può migliorare il modo in cui si controlla l’antibiotico-resistenza (AMR in breve) in cibi e animali, annuncia l’EFSA in un nuovo rapporto pubblicato quest’oggi. In attesa della revisione della legislazione sul monitoraggio dell’AMR, che entrerà in vigore nel 2021, l’EFSA suggerisce che tale metodica potrebbe essere introdotta progressivamente nelle attività di monitoraggio degli Stati membri.

Utilizzando il sequenziamento dell’intero genoma gli esperti sono in grado di individuare i geni resistenti nei batteri, diversamente da quanto accade con gli attuali metodi fenotipici, che testano la resistenza dei batteri ad antibiotici specifici. Tale approccio non solo ha il potenziale di prevedere l’AMR in modo più efficace, ma permette anche di generare una grande quantità di dati che possono essere usati per altri studi o analisi di tipo epidemiologico.

Il rapporto dell’EFSA sottolinea poi la necessità di monit

L’uso della tecnica del sequenziamento dell’intero genoma può migliorare il modo in cui si controlla l’antibiotico-resistenza (AMR in breve) in cibi e animali, annuncia l’EFSA in un nuovo rapporto pubblicato quest’oggi. In attesa della revisione della legislazione sul monitoraggio dell’AMR, che entrerà in vigore nel 2021, l’EFSA suggerisce che tale metodica potrebbe essere introdotta progressivamente nelle attività di monitoraggio degli Stati membri.

Il rapporto dell’EFSA sottolinea poi la necessità di monitorare l’antibiotico-resistenza nei frutti di mare, fenomeno su cui si sa poco, vista la recente espansione della produzione in acquacoltura e l’incremento dell’importazione di tali prodotti nell’UE.

Gli esperti sottolineano poi quanto sia importante comprendere come l’AMR insorga e si diffonda nell’ambiente in cui gli alimenti vengono prodotti o trasformati, un aspetto che richiede maggiori studi e su cui l’EFSA inizierà presto a lavorare.

Infine il rapporto fornisce raccomandazioni sulle dimensioni dei campioni e suggerisce il monitoraggio della resistenza a quegli antibiotici diventati importanti per la salute pubblica ma che non sono ancora sottoposti a monitoraggio. Ciò consentirà di individuare meglio eventuali nuovi meccanismi di resistenza. Il monitoraggio è una componente essenziale della lotta all’AMR e una delle priorità del piano d’azione dell’UE per contrastare l’antibiotico-resistenza.

L’EFSA ha analizzato il modo in cui il monitoraggio dell’antibiotico-resistenza è attualmente condotto nell’UE tenendo conto degli ultimi sviluppi scientifici e tecnologici.

Scientific Report: Technical specifications on harmonised monitoring of antimicrobial resistance in zoonotic and indicator bacteria from food-producing animals and food

Note informative

Nel 2017 la Commissione ha adottato un nuovo piano d’azione europeo contro l’AMR nel quadro dell’approccio “per un’unica salute”. Il piano si prefigge di ridurre l’insorgenza e la diffusione dell’AMR e rendere disponibili antimicrobici nuovi ed efficaci dentro e fuori l’UE. Nell’ambito di tale piano la Commissione si è impegnata a rivedere entro il 2021 la decisione di attuazione 2013/652/ UE relativa al monitoraggio e alla notifica di antibiotico-resistenza in alimenti e animali.

Fonte: EFSA

Il futuro del WGS – Whole Genome Sequencing

scienze omiche Da alcuni anni stiamo assistendo a uno sviluppo esponenziale della tecnologia di sequenziamento genomico totale o WGS (Next-or second generation sequencing-NGS) e al suo utilizzo per le attività di sorveglianza epidemiologica delle malattie infettive e, soprattutto, per le indagini su focolai d’infezione umana.

Si tratta di una tecnica di tipizzazione molecolare basate sul sequenziamento dell’RNA, DNA o dell’intero genoma batterico. Inserita tra le science “omiche” è paradigmatiche della cosiddetta epoca della “rivoluzione genomica”, le cui potenzialità sono già state illustrate su questo sito.

Maurizio Ferri, che già nel 2016 aveva partecipato al “Technical meeting on the impact of Whole Genome Sequencing (WGS) on food safety management-within a One Health Framework” organizzato alla Fao a Roma, ha partecipato all’incontro tecnico che si è svolto dal 16 al 18 Maggio 2018 presso il Centro Internazionale di Conferenze di Ginevra, Svizzera, organizzato dal WHO e dal comitato direttivo del GMI (Global Microbial Identifier), il consorzio internazionale che raggruppa più di 250 tra ricercatori, clinici, veterinari, epidemiologi che operano in più di 40 paesi con l’obiettivo di stabilire un’infrastruttura genomica globale e un database per le sequenze di DNA di microrganismi di rilevanza in sanità pubblica e sicurezza alimentare.

Il resoconto è disponibile per il download gratuito

Scienze Omiche: Ministero salute istituisce coordinamento inter-istituzionale

L’11 luglio 2018 si è insediato, presso la Direzione generale della prevenzione sanitaria, il Coordinamento Inter-Istituzionale che ha il compito di attuare il “Piano per l’innovazione del sistema sanitario basata sulle scienze omiche”, approvato con Intesa Stato Regioni del 26 ottobre 2017. Ciò costituisce un punto di svolta nella pianificazione riguardante l’utilizzo della genomica (scienze omiche in generale) nel sistema sanitario nazionale.

Dopo il sequenziamento del genoma umano, la genetica molecolare e l’analisi genomica hanno acquisito un ruolo specifico per il progresso della medicina e dell’assistenza sanitaria e sono diventate una forza trainante nella ricerca e nella pratica medica. Il progresso in genomica ha assunto implicazioni cruciali per la salute pubblica perché offre l’opportunità di differenziare individui e gruppi con maggiori probabilità di sviluppare determinate condizioni patologiche.

Le iniziative di pianificazione sulla genomica si sono sviluppate a partire dal Piano nazionale della prevenzione 2010-2012 che ha identificato al punto 2.4 la “medicina predittiva” come una delle macroaree di intervento, fornendo indicazioni per realizzare un nuovo approccio alla prevenzione attraverso l’utilizzo appropriato, etico ed efficace dei test genetici in prevenzione. Inoltre nell’Intesa del 29 aprile 2010 (allegato 2) è stata identificata, tra le azioni da realizzare, la predisposizione di un Protocollo di utilizzo della Public health genomics predisposto dal Ministero della salute e rispetto al quale è stata sancita l‘intesa del 13 marzo 2013 su “Linee di indirizzo sulla genomica in sanità pubblica“.

Piano per l’innovazione del sistema sanitario basata sulle scienze omiche

Fonte: Ministero della salute

Su scienza omiche e sicurezza alimentare leggi anche: La Sicurezza Alimentare nell’Era “Omica” e della Bioinformatica, a cura di Maurizio Ferri

Whole Genome Sequencing per la sicurezza alimentare, stato dell’arte in UE

dna L’EFSA ha pubblicato due rapporti che forniscono un quadro delle modalità con cui la tecnica del sequenziamento dell’intero genoma (WGS) può essere utilizzata in ambito di sicurezza alimentare e in che misura tale tecnica è in uso in Europa.

Il WGS, utilizzato sempre più di frequente nei laboratori di sanità e sicurezza alimentare pubblica, viene però utilizzato in modi diversi in Paesi diversi e per scopi diversi.

Indagine sull’uso del WGS

I risultati di un’indagine condotta dall’EFSA e dalla Commissione europea nel 2016 in tema di use of WGS for food- and waterborne pathogens isolated from animals, food, feed and their environment in EU/EFTA countries riportano che:
•Alla fine del 2016 il WGS era già utilizzato nei laboratori di 17 Paesi su 30.
•Il motivo fondamentale per cui non si utilizza il WGS è l’assenza di specifiche competenze e risorse finanziarie.
•Il WGS è stato utilizzato principalmente come ausilio per indagini su focolai epidemici.

Progetto ENGAGE

La relazione conclusiva del progetto “Establishing next generation sequencing ability for genomics analysis in Europe” (ENGAGE) riporta una descrizione di tutte le principali tappe raggiunte, tra cui la messa a disposizione delle sequenze di batteri nel pubblico dominio, pubblicazioni scientifiche, analisi comparative, laboratori, corsi di formazione, e materiali per l’apprendimento online.

Obiettivo del progetto, cofinanziato dall’EFSA, è stato quello di incrementare la cooperazione scientifica tra i laboratori europei per utilizzare il WGS in ambito di sicurezza alimentare e tutela della salute pubblica.

Tutti i contenuti prodotti possono essere reperiti nel rapporto e nel sito web ENGAGE.

Fonte: EFSA