Descriere

Creșterea anticipată a interacțiunilor om-patogen din cauza creșterii populației, încălzirii globale, și evoluției patogenilor face necesară și urgentă implementarea de progrese tehnologice continui pentru a asigura monitorizarea eficientă a agenților patogeni în vederea combaterii viitoarelor pandemii și altor provocări epidemiologice. În plus, dezvoltarea unor sisteme adaptive de avertizare timpurie care integrează monitorizarea genomică a apelor uzate este crucială pentru protejarea sănătății publice. Plecând de la implementarea cu succes a monitorizării apelor uzate pentru SARS-CoV-2 în mai multe țări, următorul pas esențial pentru conștientizarea situațională a dinamicii transmisiei și a morbidității patogenice comunitare este extinderea acestei abordări pentru detectarea variantelor virale emergente, rare, sau noi. Cu toate acestea, există o lipsă curentă de instrumente de bioinformatică fiabile și scalabile capabile să exploateze caracteristicile unice ale apelor uzate și factorii aferenți pentru identificarea precisă a tulpinilor de virus cunoscute și emergente și estimarea prevalenței acestora în populație. Acest proiect propune o abordare multidimensională și integrativă pentru o monitorizare genomică comprehensiva a patogenilor prin secvențierea genomică, analize fizico-chimice ale apelor uzate, optimizarea și validarea comparativă a instrumentelor informatice și prin intermediul unui portal comunitar pentru a colecta, evalua, și integra datele trimise de utilizatori. Această strategie va îmbunătăți metodologiile mobile actuale de prelevare și stocare a probelor, va optimiza protocoalele de biologie moleculară, genomică, și biochimie, și va integra analizele matricei apelor uzate cu datele metagenomice și factorii socio-economici. Un astfel de model poate constitui un prototip al sistemului național de monitorizare virală pentru a atenua riscurile pentru sanatate.

Obiectivul general este de a dezvolta un laborator nou, integrat și scalabil și o conductă de bioinformatică pentru identificarea și validarea genomurilor virale relevante din punct de vedere clinic, care să permită detectarea timpurie a liniilor de virus existente și emergente și estimarea prevalenței acestora în populație.

• OS1)  Efectuarea unei analize comparative cuprinzătoare a instrumentelor bioinformatice pentru a evalua performanța, acuratețea și eficiența reconstrucției haplotipurilor virale, a apelării variantelor și a estimării abundenței relative utilizând seturi de date simulate in-silico complete și dezvoltarea unui pachet software pentru analiza datelor de secvențiere a apelor uzate;
• OS2) Determinarea metodologiei de prelevare și a caracteristicilor fizico-chimice ale apelor uzate pentru supravegherea mobilă a agenților patogeni virali actuali și emergenti;
• OS3) Supravegherea prototipului a genomului viral și a identificării patogenului în apele uzate de către NGS;
• OS4) Integrarea Galaxy și validarea pachetului bioinformatic privind datele de secvențiere a apelor uzate. Dezvoltați un portal axat pe comunitate pentru supravegherea genomică pentru a monitoriza răspândirea, prevalența și incidența patogenului viral în populație.

A1. Construirea setului de date de simulare
A2. Instrumente bioinformatice de referință
A3. Dezvoltarea unui pachet bioinformatic cuprinzător pentru analiza metagenomică virală
A4. Colectarea probelor și dezvoltarea protocolului
A5. Examinarea caracteristicilor apelor uzate și factorii socio-demografici
A6. Modelarea și validarea asocierii dintre caracteristicile biologice, fizico-chimice ale apelor uzate și factorii socio-demografici care afectează încărcătura virală și diversitatea
A7. Prelucrarea probelor și extracția acidului nucleic
A8. Analiza calitativă și cantitativă a ARN-ului
A9. Pregătirea bibliotecii și secvențierea metagenomului viral
A10. Analize bioinformatice în aval
A11. Integrarea Galaxy și validarea pachetului bioinformatic folosind seturile de date existente
A12. Dezvoltarea unui portal comunitar pentru supravegherea genomică a virușilor pe bază de apă
A13. Dezvoltarea portalului de supraveghere a virusului genomic al apelor uzate
A14. Diseminarea rezultatelor și informarea publicului țintă
A15. Pregătirea doctoranzilor și a personalului
A16. Management de proiect, planificare și raportare