Biodefense Oriented Genomic-Based Pathogen Classification Systems: Challenges and Opportunities

Sistemas de clasificación de patógenos basados ​​en la genómica orientados a la biodefensa: desafíos y oportunidades

Las contramedidas que prevendrán o disminuirán efectivamente el impacto de un ataque biológico dependerán de la generación y análisis rápidos y precisos de la información genómica. Debido a su creciente nivel de sensibilidad, la disminución rápida del costo y su capacidad para interrogar de manera efectiva los genomas de organismos previamente desconocidos, las tecnologías de secuenciación de próxima generación (NGS) están revolucionando las ciencias biológicas. Sin embargo, los datos microbianos de acumulación exponencial están superando igualmente el rendimiento computacional de las herramientas analíticas existentes en su capacidad para traducir la información del ADN en detección confiable, contramedidas profilácticas y terapéuticas. Ahora es evidente que el cuello de botella para el análisis de datos de secuencia de próxima generación no se resolverá simplemente ampliando nuestros recursos computacionales, sino que se logra implementando nuevos algoritmos orientados a la biodefensa que superan las vulnerabilidades existentes de velocidad, sensibilidad y precisión. Teniendo en cuenta estas circunstancias, este documento destaca los desafíos y las oportunidades que los interesados ​​en biodefensa deben tener en cuenta para explotar de manera más eficiente la información genómica y traducir estos datos en contramedidas integradas. El documento analiza diferentes métodos de análisis del genoma y explica conceptos de huellas dactilares de ADN, huellas dactilares con motivos, códigos de barras genómicos y firmas genómicas. Se discuten una serie de recomendaciones para promover la genómica y la bioinformática como una forma efectiva de disuasión y una valiosa plataforma científica para la rápida inserción tecnológica de contramedidas terapéuticas, profilácticas y de detección.

Introducción

Los patógenos naturales continúan persistiendo, emergiendo y reapareciendo en todo el mundo como amenazas violentas responsables de más de quince millones de muertes anuales. Se reconoce ampliamente su impacto en la salud y la economía mundiales. Por esta razón, el riesgo de un renovado desarrollo de armas biológicas y el uso intencional de microbios para dañar a los seres humanos, los animales y las plantas es uno de los problemas de seguridad más graves a los que se enfrentan los Estados Unidos. Esta amenaza se ve exacerbada por los avances científicos y tecnológicos que facilitan a los agentes estatales y no estatales el diseño y la síntesis de armas biológicas con una mayor virulencia y resistencia antimicrobiana, y capaces de evitar que se pierdan las capacidades de detección y caracterización [1].

En 2009, el gobierno de los Estados Unidos publicó una Estrategia Nacional para Contrarrestar las Amenazas Biológicas (NSCB) en la que se destaca una estrategia complementaria a las Directivas Presidenciales de Seguridad Nacional (HSPD) 8, 10 y 21 [2]. Según estos documentos, para obtener una visión oportuna y precisa de las amenazas biológicas actuales y emergentes es necesario: 1) La creación de una capacidad mundial de vigilancia para la detección de enfermedades, 2) La mejora de la inteligencia y la recopilación de datos relativos a la posible posesión, transferencia y utilización de armas biológicas, 3) El desarrollo y la ampliación de la capacidad de producir métodos forenses y de atribución para enjuiciar al autor o los autores de un ataque biológico, y 4) La comprensión de la dirección de los nuevos progresos científicos que pueden dar lugar a una nueva generación de amenazas biológicas.