Genopo es una nueva aplicación móvil que permite analizar el genoma del virus SARS-CoV-2 en un Smartphone en menos de media hora.
Los dispositivos de nanoporos de última generación han permitido a los científicos leer o “secuenciar” el material genético de una muestra biológica fuera de un laboratorio. Sin embargo, para analizar los datos en bruto todavía es necesario una máquina con una alta potencia de cálculo, hasta ahora.
La aplicación Genopo, desarrollada por el Instituto Garvan de Investigación Médica, en colaboración con la Universidad de Peradeniya en Sri Lanka, hace que la genómica sea más accesible a regiones remotas o con pocos recursos, así como a la atención primaria.
“No todo el mundo tiene acceso a los recursos informáticos de alta potencia necesarios para el análisis del ADN y el ARN, pero la mayoría de las personas tienen acceso a un teléfono inteligente”, dice el coautor principal, Dr. Ira Deveson, que dirige el Grupo de Tecnologías Genómicas del Centro de Genómica Clínica de Garvan en Kinghorn.
“El análisis genómico rápido y en tiempo real es hoy más crucial que nunca como método central para rastrear la propagación del coronavirus. Nuestra aplicación hace que el análisis genómico sea más accesible, literalmente, poniendo la tecnología en los bolsillos de los científicos de todo el mundo”.
Los investigadores dieron a conocer la aplicación Genopo en la revista Communications Biology.
Análisis del genoma al alcance de todos
Con el tamaño de una memoria USB, dispositivos portátiles como el secuenciador MinION de Oxford Nanopore Technologies pueden generar rápidamente secuencias genómicas a partir de una muestra en cualquier lugar.Esta tecnología se ha utilizado para la vigilancia del Ébola en África occidental, para hacer perfiles de las comunidades microbianas en el Ártico y para determinar la evolución del coronavirus durante la actual pandemia.
Sin embargo, el análisis de datos de la secuenciación del genoma requiere una gran potencia de cálculo. Los científicos tienen que componer las numerosas cadenas de letras genéticas de los datos en bruto en una sola secuencia e identificar los casos de variación genética que arrojan luz sobre la forma en que evoluciona un virus.
Ahora, se puede hacer un análisis genómico en tiempo real sin necesidad de un equipo especializado
“Hasta ahora, el análisis genómico ha requerido de la potencia de procesamiento de ordenadores de gama alta o servicios de nube. Nos propusimos cambiar eso”, explica el autor co-senior Hasindu Gamaarachchi, Ingeniero de Sistemas Informáticos de Genómica en el Instituto Garvan.
Para permitir la secuenciación y el análisis genómico in situ, en tiempo real y sin necesidad de una gran infraestructura de laboratorio, desarrollamos una aplicación que pudiera ejecutar flujos de trabajo bioinformáticos en conjuntos de datos de secuenciación de nanoporos que se puedan descargan en un teléfono inteligente.
El proceso de reingeniería, encabezado por la primera autora Hiruna Samarakoon, requería superar una serie de retos técnicos debido a las limitaciones de recursos de los teléfonos inteligentes. La aplicación Genopo combina una serie de herramientas bioinformáticas disponibles en una única aplicación Android, miniaturizada para trabajar con la potencia de procesamiento de un dispositivo Android que cualquiera podemos tener.
Pruebas de Coronavirus
Los investigadores probaron Genopo con los datos en bruto de secuenciación de las muestras de virus aisladas de nueve pacientes de Sydney infectados con SARS-CoV-2, lo que implicó extraer y amplificar el ARN del virus de una muestra de hisopo, secuenciar el ADN amplificado con un dispositivo MinION y analizar los datos en un teléfono inteligente. Los investigadores probaron su aplicación en diferentes dispositivos Android, incluyendo modelos de Nokia, Huawei, LG y Sony.La aplicación Genopo tardó una media de 27 minutos en determinar la secuencia completa del genoma del SARS-CoV-2 a partir de los datos en bruto, lo que según los investigadores abre la posibilidad de hacer análisis genómicos en el punto de atención, en tiempo real.
Los investigadores también demostraron que Genopo puede utilizarse para hacer un perfil de la metilación del ADN -una modificación que cambia la actividad de los genes- en una muestra del genoma humano.
“Estamos ante una arquitectura flexible y eficiente que es adecuada para ejecutar muchas tareas bioinformáticas populares y dar cabida a genomas pequeños o grandes”, dice el Dr. Deveson. “Esperamos que esto haga que la genómica sea mucho más accesible a los investigadores para desbloquear la información en el ADN o ARN en beneficio de la salud humana, incluso en la actual pandemia”.
Genopo es una aplicación gratuita y de código abierto disponible en Google Play.
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