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Validación de un método seguro y sencillo para la elaboración de secuencias consenso del virus de la inmunodeficiencia humana a partir de los datos de secuenciación masiva 454
A safe an easy method for building consensus HIV sequences from 454 massively parallel sequencing data
Jose Ángel Fernández-Caballero Ricoa,
Autor para correspondencia
jose.angel.fernandez.caballero@gmail.com

Autor para correspondencia.
, Natalia Chueca Porcunaa, Marta Álvarez Estéveza, María del Mar Mosquera Gutiérrezb, María Ángeles Marcos Maesob, Federico Garcíaa
a Servicio de Microbiología Clínica, Hospital Universitario San Cecilio, Complejo Hospitalario Universitario Granada e Instituto de Investigación IBS, Granada, España
b Servicio de Microbiología Clínica, Centro de Diagnóstico Biomédico, Hospital Clínic, Universidad de Barcelona, Barcelona, España
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En nuestro pa&#237;s&#44; uno de los motivos de la instauraci&#243;n de NGS para la detecci&#243;n de resistencias a antirretrovirales ha sido la discontinuaci&#243;n de los m&#233;todos de secuenciaci&#243;n Sanger comerciales por alguno de los proveedores&#46;</p><p id="par0010" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Las secuencias de proteasa &#40;PR&#41; y transcriptasa reversa &#40;RT&#41; obtenidas de los ensayos para determinar resistencias se utilizan a menudo por parte de investigadores en estudios de epidemiolog&#237;a molecular&#44; mediante el empleo de t&#233;cnicas de filogen&#233;tica y filodin&#225;mica<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0095"><span class="elsevierStyleSup">4</span></a>&#46; Con la introducci&#243;n de las t&#233;cnicas de NGS&#44; esta informaci&#243;n se puede perder debido a que el manejo y el almacenamiento de las secuencias para este tipo de estudios son complejos&#59; adem&#225;s&#44; si las secuencias de NGS no se tratan apropiadamente&#44; pueden aportar resultados equivocados&#46; Para emplear las secuencias de NGS en estudios filogen&#233;ticos se requiere tanto una formaci&#243;n especial para el procesado de secuencias&#44; como de ordenadores de gran potencia para procesar el gran volumen de datos obtenidos<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0100"><span class="elsevierStyleSup">5</span></a>&#46; Para los estudios de epidemiolog&#237;a molecular&#44; una alternativa es generar una &#250;nica secuencia consenso de NGS&#44; pero algunos estudios no son claros u omiten el m&#233;todo utilizado para generarla<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0105"><span class="elsevierStyleSup">6</span></a>&#59; adem&#225;s&#44; no conocemos con certeza cu&#225;l es la representatividad de esta consenso de NGS de la secuencia obtenida por Sanger&#44; y c&#243;mo influyen los puntos de corte que utilicemos para generar dicho consenso&#46;</p><p id="par0015" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El objetivo de nuestro trabajo ha sido determinar cu&#225;l es el mejor umbral de corte para la obtenci&#243;n de una secuencia consenso NGS que sea representativa de la secuencia tipo Sanger y que pueda ser utilizada en estudios de epidemiolog&#237;a molecular&#46;</p></span><span id="sec0010" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0070">M&#233;todos</span><p id="par0020" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Para nuestro estudio hemos utilizado secuencias de 62 pacientes <span class="elsevierStyleItalic">na&#239;ve</span> del periodo 2014-2015&#44; nuevos diagn&#243;sticos VIH&#44; referidos para estudios de resistencias a antirretrovirales&#46; Las secuencias tipo Sanger se obtuvieron utilizando <span class="elsevierStyleItalic">Trugene</span><span class="elsevierStyleSup"><span class="elsevierStyleItalic">&#174;</span></span><span class="elsevierStyleItalic">HIV-1Genotyping</span> &#40;Siemens-&#91;NAD&#93;&#41;&#46; Para NGS utilizamos el kit <span class="elsevierStyleItalic">GSVType HIV-1 Drug Resistance Primer</span> &#40;Roche&#41; para 454 GS-Junior&#44; partiendo del mismo ARN&#46; Las secuencias consenso de NGS se generan mediante el software Mesquite v&#46; 2&#46;75&#44; seleccionando umbrales de corte del 10&#44; del 15 y del 20&#37;&#46; Previo a la utilizaci&#243;n de Mesquite se efect&#250;a un filtrado de las secuencias&#44; utilizando los comandos <span class="elsevierStyleItalic">fastq&#95;filter</span> del software Usearch seg&#250;n longitud deseada de amplic&#243;n y calidad de secuencia &#40;&#62;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>30<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>Q&#41;&#46; Mesquite<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0110"><span class="elsevierStyleSup">7</span></a> es un programa que funciona mediante iconos y pesta&#241;as&#44; siendo intuitivo&#46; Para su utilizaci&#243;n es necesario exportar las secuencias filtradas en formato <span class="elsevierStyleItalic">pfam</span> y seleccionar el umbral de corte para la creaci&#243;n de la secuencia consenso&#44; export&#225;ndola en formato <span class="elsevierStyleItalic">fasta</span>&#46; Posteriormente&#44; las secuencias del gen <span class="elsevierStyleItalic">pol</span> &#40;PR 4-99&#59; RT 38-247&#41; se procesan&#44; alinean mediante MUSCLE en MEGA 6&#46;06 y se generan &#225;rboles filogen&#233;ticos mediante el m&#233;todo de m&#225;xima verosimilitud&#44; utilizando el modelo <span class="elsevierStyleItalic">General Time Reversible</span> &#40;GTR&#41; para el c&#225;lculo de las distancias evolutivas&#44; con una distribuci&#243;n gamma equivalente a 1&#44;89&#44; obtenido con FindModel DNA y utilizando remuestreo de <span class="elsevierStyleItalic">bootstrap</span> con 1&#46;000 r&#233;plicas para construir los &#225;rboles filogen&#233;ticos consenso&#46; Para definir una relaci&#243;n entre secuencias se tienen en cuenta solo las ramas pertenecientes a <span class="elsevierStyleItalic">clusters</span> con un valor de <span class="elsevierStyleItalic">bootstrap</span> superior al 75&#37;&#46; Finalmente&#44; los &#225;rboles son procesados en FigTree v&#46; 1&#46;4&#46;2&#46; El an&#225;lisis del subtipo viral se realiz&#243; utilizando REGA <span class="elsevierStyleItalic">HIV-1Subtyping Tool</span> v&#46; 3&#46;0&#46;</p></span><span id="sec0015" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0075">Resultados</span><p id="par0025" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Nuestro estudio ha incluido 62 pacientes VIH-1&#44; <span class="elsevierStyleItalic">na&#239;ve</span>&#44; mediana de edad de 37<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>a&#241;os &#40;IQR<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>30-45&#41;&#44; carga viral &#40;mediana&#41; 74&#46;900<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>cp&#47;ml &#40;IQR<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>20&#46;715-176&#46;250&#41;&#44; recuento de CD4 &#40;mediana&#41; 430<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>c&#233;lulas&#47;ml &#40;IQR<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>48&#44;5-567&#44;78&#41;&#59; el 82&#37; eran hombres&#46;</p><p id="par0030" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Para evaluar la concordancia entre las secuencias consenso de NGS con diferentes umbrales y la secuencia original de Sanger hemos analizado el n&#250;mero de secuencias que se asocian por pares entre s&#237;&#44; y los valores de <span class="elsevierStyleItalic">bootstrap</span> entre los pares&#46; Utilizando un umbral de corte al 10&#37; se observa que solo en 17&#47;62 &#40;27&#37;&#41; pacientes las secuencias Sanger est&#225;n pareadas con NGS de la misma muestra&#44; y en estas&#44; la mediana de <span class="elsevierStyleItalic">bootstrap</span> fue del 88&#37; &#40;IQR<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>83&#44;5-95&#44;5&#41;&#46; Aumentando el umbral al 15&#37;&#44; las secuencias se asocian por pares en 36&#47;62 &#40;58&#37;&#41; pacientes&#44; con una mediana de <span class="elsevierStyleItalic">bootstrap</span> del 94&#37; &#40;IQR<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>85&#44;5-98&#41;&#46; Al 20&#37;&#44; esto sucede en 61&#47;62 pacientes con una mediana de <span class="elsevierStyleItalic">bootstrap</span> del 99&#37; &#40;IQR<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>98-100&#41; &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0005">fig&#46; 1</a>&#41;&#59; para el caso en que la secuencia de NGS no se asocia con la secuencia de Sanger&#44; detectamos un gran n&#250;mero de diferencias entre bases&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0005"></elsevierMultimedia><p id="par0035" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La mayor&#237;a de los pacientes estaban infectados por subtipo<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>B &#40;77&#44;4&#37;&#41;&#44; seguido de CRF02&#95;AG &#40;12&#44;9&#37;&#41;&#44; A y F &#40;3&#44;2&#37;&#41; y C y G &#40;1&#44;6&#37;&#41;&#46; Utilizando consenso NGS umbral 10&#37; y 15&#37; se observan 2 casos discordantes respecto al subtipo Sanger&#58; un caso subtipo B-NGS y A1-Sanger&#44; y otro desde subtipo CRF03&#95;AB-NGS y A1-Sanger&#46; Estas diferencias desaparecen al utilizar las secuencias consenso NGS umbral 20&#37; &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#tbl0005">tabla 1</a>&#41;&#46; La <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0010">figura 2</a> muestra la gr&#225;fica <span class="elsevierStyleItalic">bootscan</span> del subtipado en la segunda muestra discordante&#46;</p><elsevierMultimedia ident="tbl0005"></elsevierMultimedia><elsevierMultimedia ident="fig0010"></elsevierMultimedia></span><span id="sec0020" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0080">Discusi&#243;n</span><p id="par0040" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Los estudios filogen&#233;ticos en VIH<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0115"><span class="elsevierStyleSup">8&#44;9</span></a>&#44; en concreto los estudios de parentesco&#44; din&#225;mica de la epidemia VIH y de subtipado molecular utilizando la secuencia del gen <span class="elsevierStyleItalic">pol</span>&#44; se han utilizado entre otros fines para conocer redes y nodos de transmisi&#243;n del VIH&#44; as&#237; como redes migratorias de los diferentes subtipos&#46; Para estos objetivos la mayor&#237;a de los estudios publicados&#44; a nivel internacional<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0125"><span class="elsevierStyleSup">10</span></a> y a nivel local<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0130"><span class="elsevierStyleSup">11&#44;12</span></a>&#44; han utilizado la secuenciaci&#243;n de tipo Sanger&#46; Algunos de estos estudios han utilizado toda la informaci&#243;n obtenida mediante NGS<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0140"><span class="elsevierStyleSup">13</span></a>&#44; pero por lo general se intenta generar una &#250;nica secuencia consenso&#44; habitualmente mediante comandos inform&#225;ticos complejos&#46; La transici&#243;n desde la secuenciaci&#243;n Sanger a NGS para el estudio del gen <span class="elsevierStyleItalic">pol</span> en el an&#225;lisis de mutaciones de resistencia ha provocado un cambio en el tipo de secuencias que manejamos en los servicios de microbiolog&#237;a cl&#237;nica y parad&#243;jicamente puede suponer un freno para los estudios locales de epidemiolog&#237;a molecular de VIH en nuestro pa&#237;s&#46; En nuestro trabajo proponemos la utilizaci&#243;n de Mesquite&#44; un software intuitivo&#44; de f&#225;cil manejo y sin necesidad de comandos&#44; que simplifica la obtenci&#243;n de la secuencia consenso a partir de secuencias obtenidas mediante NGS&#44; demostrando que utilizando un umbral del 20&#37; para generar esta consenso obtenemos una informaci&#243;n segura&#44; fiable y de id&#233;nticas caracter&#237;sticas que la secuencia Sanger&#44; que puede ser utilizada en estudios de epidemiolog&#237;a molecular&#44; obviando la problem&#225;tica actual de las secuencias obtenidas mediante NGS&#46;</p><p id="par0045" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Como podemos observar en nuestro estudio&#44; para poder utilizar con seguridad las secuencias consenso en estudios de epidemiolog&#237;a molecular en VIH&#44; y para que la secuencia sea representativa de la secuencia tipo Sanger&#44; debemos elevar el umbral de corte hasta el 20&#37;&#46; Solo as&#237; hemos conseguido una mediana de <span class="elsevierStyleItalic">bootstrap</span> del 99&#37; &#40;IQR<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>98-100&#41; entre las secuencias consenso de NGS y la tipo Sanger&#46; Con umbrales del 10 o del 15&#37; el porcentaje de secuencias que se asocian por pares NGS-Sanger y la mediana de <span class="elsevierStyleItalic">bootstrap</span> son insuficientes&#46; Adem&#225;s&#44; la variabilidad llega a ser tal que hasta en la asignaci&#243;n del subtipo viral se cometen errores&#44; hecho que se corrige con el consenso al 20&#37;&#46; Estas discrepancias son debidas a la multitud de bases ambiguas generadas con umbral 10 y 15&#37;&#44; con una disminuci&#243;n del soporte estad&#237;stico para la correcta adjudicaci&#243;n del subtipo viral&#46;</p><p id="par0050" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Una parte importante en los estudios de epidemiolog&#237;a molecular es el proceso de alineaci&#243;n de secuencias&#44; teniendo como objetivo aproximar posiciones hom&#243;logas en base a la verdadera historia evolutiva de las secuencias<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0145"><span class="elsevierStyleSup">14</span></a>&#46; El problema de la utilizaci&#243;n de secuencias consenso NGS<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>10&#37; y 15&#37; en tales estudios radica en la presencia de regiones ambiguas&#44; presentando una incertidumbre sustancial&#44; evitando la robustez de an&#225;lisis estad&#237;sticos tanto filogen&#233;ticos<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0150"><span class="elsevierStyleSup">15</span></a> como de subtipado&#44; obteniendo resultados que no se corresponden a lo esperado&#46;</p><p id="par0055" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Es importante indicar que la metodolog&#237;a que presentamos aqu&#237; es apropiada para obtener secuencias consenso para su uso en estudios de epidemiolog&#237;a molecular de VIH&#44; pero no para el an&#225;lisis de mutaciones de resistencia&#46; La mayor sensibilidad de NGS para detectar variantes minoritarias y su utilidad cl&#237;nica han sido estudiadas con detalle<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0080"><span class="elsevierStyleSup">1-4</span></a>&#46; NGS proporciona una informaci&#243;n muy valiosa respecto de la proporci&#243;n relativa de una mutaci&#243;n con respecto al total de virus circulantes&#44; informaci&#243;n que se perder&#237;a al obtener la secuencia consenso&#46;</p><p id="par0060" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En resumen&#44; en nuestro trabajo presentamos una metodolog&#237;a que permite generar secuencias consenso que son representativas de la secuencia Sanger para su uso en estudios de epidemiolog&#237;a molecular&#44; siendo necesario efectuar un procesado de las secuencias y utilizar puntos de corte de al menos el 20&#37;&#46;</p></span><span id="sec0025" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0085">Financiaci&#243;n</span><p id="par0065" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Fondo de Investigaci&#243;n Sanitaria &#40;PI12&#47;01053&#44; PI15&#47;00713&#41;&#44; RD12&#47;0017&#47;006 &#40;Plan Nacional de I&#43;D&#43;I&#44; Fondo Europeo de Desarrollo Regional-FEDER&#41;&#46; Federico Garc&#237;a disfruta de un Programa de Intensificaci&#243;n de la Actividad de Investigaci&#243;n del Servicio Andaluz de Salud&#46; Jos&#233; &#193;ngel Fern&#225;ndez-Caballero disfruta de un contrato de la RD12&#47;0017&#47;006&#46;</p></span><span id="sec0030" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0090">Conflicto de intereses</span><p id="par0070" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Los autores declaran no tener ning&#250;n conflicto de intereses&#46;</p></span></span>"
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                  \t\t\t\t" class=""><thead title="thead"><tr title="table-row"><th class="td" title="table-head  " align="" valign="top" scope="col">&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</th><th class="td" title="table-head  " colspan="7" align="center" valign="top" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">Subtipo HIV</th></tr><tr title="table-row"><th class="td" title="table-head  " align="" valign="top" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</th><th class="td" title="table-head  " align="left" valign="top" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">B&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</th><th class="td" title="table-head  " align="left" valign="top" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">G&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</th><th class="td" title="table-head  " align="left" valign="top" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">F&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</th><th class="td" title="table-head  " align="left" valign="top" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">C&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</th><th class="td" title="table-head  " align="left" valign="top" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">A&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</th><th class="td" title="table-head  " align="left" valign="top" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">crf02&#95;AG&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</th><th class="td" title="table-head  " align="left" valign="top" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">crf03&#95;AB&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</th></tr></thead><tbody title="tbody"><tr title="table-row"><td class="td-with-role" title="table-entry ; entry_with_role_rowhead " align="left" valign="top">Sanger&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="table-entry  " align="char" valign="top">48&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="table-entry  " align="char" valign="top">1&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="table-entry  " align="char" valign="top">49&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="table-entry  " align="char" valign="top">1&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="table-entry  " align="char" valign="top">49&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="table-entry  " align="char" valign="top">1&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="table-entry  " align="char" valign="top">48&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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Información del artículo
ISSN: 0213005X
Idioma original: Español
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2022 Julio 45 13 58
2022 Junio 35 16 51
2022 Mayo 38 16 54
2022 Abril 34 14 48
2022 Marzo 57 22 79
2022 Febrero 58 18 76
2022 Enero 93 14 107
2021 Diciembre 83 23 106
2021 Noviembre 43 11 54
2021 Octubre 69 15 84
2021 Septiembre 37 13 50
2021 Agosto 48 10 58
2021 Julio 45 16 61
2021 Junio 37 8 45
2021 Mayo 53 7 60
2021 Abril 101 15 116
2021 Marzo 57 17 74
2021 Febrero 72 8 80
2021 Enero 51 6 57
2020 Diciembre 43 35 78
2020 Noviembre 62 16 78
2020 Octubre 31 8 39
2020 Septiembre 58 13 71
2020 Agosto 52 8 60
2020 Julio 37 6 43
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