Mètodes computacionals per a la identificació de virus emergents analitzats per seqüenciació en massa en aigua i aliments

Abstract

[cat] Segons l'Organització Mundial de la Salut (OMS), les malalties d'origen alimentari són un problema de salut pública en expansió. Actualment l'aigua es considera un recurs limitat, afectat per les variacions extremes en les condicions climàtiques, fent necessari en algunes regions realitzar polítiques de canvi en el seu ús que poden haver generat noves vies de transmissió de patògens vírics fins ara no presents. Un d'aquests canvis és la utilització d'aigües regenerades com a font d'aigua i nutrients que poden reaprofitar-se en les indústries, recàrrega de aqüífers, rec de jardins i rec de productes frescos, com per exemple les hortalisses. La població humana i els animals excreten una gran diversitat de virus patògens a les seves orines i femtes; com a resultat, l'aigua residual que es genera representa un dels principals vehicles per a la disseminació de patògens a les aigües superficials, subterrànies o costaneres, i com a conseqüència en aliments. La contaminació del medi ambient suposa un risc greu de salut pública. . Tot i les mesures destinades a millorar la qualitat de l'aigua i la seguretat alimentària, a nivell mundial s'identifiquen de manera recurrent brots causats per virus transmesos per aigua o aliments. També a escala global, les malalties transmeses per l'aigua o aliments constitueixen un problema que en els darrers 20 anys, lluny de disminuir per la millora de les condicions higièniques de molts països, s'ha complicat considerablement. Entre els principals factors responsables d'aquesta tendència podem destacar els següents: creixement i envelliment de la població humana; comerç internacional de vegetals, carns, aliments exòtics i animals de granja entre països amb estàndards microbiològics diferents; canvis en certes pràctiques agrícoles per abaratir costos; i com a rerefons el canvi climàtic. Per poder tenir una visualització global de la diversitat viral present en les diferents mostres ambientals es van realitzar estudis de metagenòmica de genomes complets, amb la tecnologia Miseq de Illumina. Més concretament es van analitzar 3 tipus de matrius diferents, aigua residual d’entrada de la planta de tractament, sèrum humà de pacients positius per hepatitis però sense agent etiològic identificat i finalment julivert regat amb aigua de riu la quals també es va analitzar. El objectiu de la tesis va ser treballar les seqüències obtingudes amb la seqüenciació eliminant seqüencies de baixa qualitat, redundants i de baixa complexitat associades a seqüències repetitives . Posteriorment s’ha realitzat l’ensamblat amb els programes CLCBio i Velvet-MetaVelvet. Posteriorment a l’ensamblat es va passar a caracteritzar i anotar taxonòmicament els diferents conjunts de seqüències obtingudes realitzant cerques amb el blast utilitzant 3 bases de dades diferents de genomes virals complets, seqüències virals i proteïnes virals. Per la visualització dels resultats de la seqüenciació d’una manera intuïtiva i integrada s’han desenvolupat taules estàtiques, taules dinàmiques i krones, dins d’un entorn web per poder gestionar-ho tot. En les mostres d’aigua residual urbana s’ha identificat més de 36 famílies entre les que cal destacar algunes d'elles que poden afectar a l'home com Adenoviridae, Hepeviridae, Circoviridae, Astroviridae, Picobirnaviridae, Polyomaviridae, Astroviridae i Anelloviridae En els anàlisis realitzats en ostres de sèrum de pacients amb hepatitis aguada sense agent causal identificat s’ha detectat virus pertanyents a les famílies Calicivirus, Astrovirus i Anellovirus que podrien ser els causants. I finalment en les mostres de riu i julivert regat amb aigua de riu s’han identificat patògens humans , mostrant el risc elevat que representa la utilització d’aigua amb contaminació viral en irrigació de productes frescos que es consumeixen en crus.

[eng] Treated wastewater is increasingly recognized as a resource of water nutrients and is reused in industry, for landscape irrigation, aquifer recharge and, especially in Mediterranean Europe, also for irrigation of fresh produce for human consumption. Wastewater contains many potential well known pathogenic bacteria and viruses; but also other potential emerging bacterial and viral pathogens largely unknown. Although ICTV recognized 2243 viral species to date, the most recent estimates determine that we have identified and characterized less than 0.1% of the viruses present on this planet. However this number itself is likely a gross underestimate. For instance,approximately 40% of all diarrhea, being the third leading infectious cause of death worldwide, cases are unknown etiology. In this thesis was to study three diferent samples, wastewater, serum samples from paciens with hepatitis without identified aetiological agents and parsley irrigated with river water. All the sampes are sequenced with the tecnology of illumina MiSeq. The aim of the thesis was to work the sequences obtained with the sequencing deleting the sequences with low quality, redundant and low complexity associated to repetitive sequences. The next step is the assembly with use two differents programs CLCBio and Velvet-MetaVelvet. After the assembly, we proceeded to characterize and annotate the different sets of sequences obtained using Blast with 3 databases one of complete viral genomes, another of viral sequences and the last of viral proteins. For visualization of the results of the sequencing in an intuitive and integrated way we have developed static tables, dynamic tables and Krones, within a web environment to be able to manage everything. In urban wastewater samples, more than 36 families have been identified, including a few that may affect humans such as Adenoviridae, Hepeviridae, circoviridae, astroviridae, Picobirnaviridae, Polyomaviridae, astroviridae and Anelloviridae In serum samples has detected virus belonging to the families Calicivirus, Astrovirus and anellovirus that could be the cause. And finally, in the samples of river and parsley watered with river water, humasn pathogens have been identified, showing the high risk represented by the use of water with viral contamination in irrigation of fresh products consumed in the raw