Evaluation of next generation sequency protocols for VIH complete genome sequencing

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: TROVÃO, Nídia Isabel Sequeira
Data de Publicação: 2011
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: deu
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/51111
Resumo: Vírus da imunodeficiência humana (VIH) é um retrovírus que deu origem a uma pandemia após transmissão zoonótica na primeira metade do século XX. A terapia actual, conhecida como terapia anti-retroviral altamente activa, pode retardar significativamente a progressão da doença. No entanto, apesar de mais de 25 anos de intensa investigação ainda não existe cura disponível. Todos os fármacos anti-retrovirais disponíveis são confrontados com o desafio colocado pelo alto potencial evolutivo do VIH. Isto implica que, independentemente do coquetel de fármacos administrados, resistência aos mesmos pode e vai desenvolver-se. Para gerir esses efeitos negativos, os pacientes devem ser vigiados regularmente, a fim de detectar o desenvolvimento de resistência a fármacos precocemente, de modo a que se possa ajustar oportunamente o regime terapêutico. É de notar que tanto as estirpes resistentes, que evoluíram de novo ou foram adquiridas por meio de transmissão, podem ter impacto negativo no resultado da terapia. Assim sendo, também os pacientes nunca sujeitos a terapia devem ser avaliados antes do início da mesma. Essa triagem geralmente envolve genotipagem da população viral através do sequenciamento directo dos produtos de RT-PCR. Infelizmente, essa abordagem não permite a detecção fiável de estirpes virais presentes em menos de 20% a 25% da população. A associação entre populações minoritárias codificantes de resistência a fármacos com a falha terapêutica, impulsionou as investigações para explorar a plataforma da Roche® 454, como tentativa de ganhar conhecimento mais preciso e em profundidade da população viral. Contudo, tais estudos estão limitados a determinadas regiões genómicas e por outro lado os procedimentos aplicados para fragmentação na plataforma da Roche® 454 requerem elevada quantidade de material primário. Esta tese impõe-se como parte de um projecto mais amplo, comparando os mais recentes protocolos de pré-processamento de amostras para sequenciação completa do genoma de VIH, proveniente de amostras clinicas de plasma e células mononucleares do sangue periférico, e identificação do reservatório mais adequado para detecção de resistência em pacientes recentemente infectados, como segundo objectivo. Assim sendo, este trabalho de investigação foca-se nos aspectos práticos correspondentes ao pré-processamento de amostras antes da geração de dados de sequência. Em detalhe, todos os procedimentos de laboratório, tanto para a estratégia de amplificação de sequência específica e de sequência aleatória foram realizadas. Para o primeiro, geramos 6 amplicões que se sobrepõem para cobrir o genoma inteiro do VIH-1. Depois de misturamos equimolarmente todos os amplicões para cada amostra, foram realizados dois métodos fragmentação enzimática. Estes serão comparados com o método convencional mecânico de fragmentação empregue pela Roche® 454. O sequenciamento com êxito de uma amostra e a conclusão de todos os procedimentos de pré-processamento são promissores para outras aplicações, mas uma avaliação abrangente dos dados de sequenciação a serem gerados é necessário fazer uma escolha informada entre as diferentes abordagens.
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Para gerir esses efeitos negativos, os pacientes devem ser vigiados regularmente, a fim de detectar o desenvolvimento de resistência a fármacos precocemente, de modo a que se possa ajustar oportunamente o regime terapêutico. É de notar que tanto as estirpes resistentes, que evoluíram de novo ou foram adquiridas por meio de transmissão, podem ter impacto negativo no resultado da terapia. Assim sendo, também os pacientes nunca sujeitos a terapia devem ser avaliados antes do início da mesma. Essa triagem geralmente envolve genotipagem da população viral através do sequenciamento directo dos produtos de RT-PCR. Infelizmente, essa abordagem não permite a detecção fiável de estirpes virais presentes em menos de 20% a 25% da população. A associação entre populações minoritárias codificantes de resistência a fármacos com a falha terapêutica, impulsionou as investigações para explorar a plataforma da Roche® 454, como tentativa de ganhar conhecimento mais preciso e em profundidade da população viral. Contudo, tais estudos estão limitados a determinadas regiões genómicas e por outro lado os procedimentos aplicados para fragmentação na plataforma da Roche® 454 requerem elevada quantidade de material primário. Esta tese impõe-se como parte de um projecto mais amplo, comparando os mais recentes protocolos de pré-processamento de amostras para sequenciação completa do genoma de VIH, proveniente de amostras clinicas de plasma e células mononucleares do sangue periférico, e identificação do reservatório mais adequado para detecção de resistência em pacientes recentemente infectados, como segundo objectivo. Assim sendo, este trabalho de investigação foca-se nos aspectos práticos correspondentes ao pré-processamento de amostras antes da geração de dados de sequência. Em detalhe, todos os procedimentos de laboratório, tanto para a estratégia de amplificação de sequência específica e de sequência aleatória foram realizadas. Para o primeiro, geramos 6 amplicões que se sobrepõem para cobrir o genoma inteiro do VIH-1. Depois de misturamos equimolarmente todos os amplicões para cada amostra, foram realizados dois métodos fragmentação enzimática. Estes serão comparados com o método convencional mecânico de fragmentação empregue pela Roche® 454. O sequenciamento com êxito de uma amostra e a conclusão de todos os procedimentos de pré-processamento são promissores para outras aplicações, mas uma avaliação abrangente dos dados de sequenciação a serem gerados é necessário fazer uma escolha informada entre as diferentes abordagens.Human immunodeficiency virus (HIV) is a retrovirus that gave rise to a worldwide epidemic after its successful zoonotic transmission in the first half of the twentieth century. Current therapy, referred to as Highly Active AntiRetroviral Therapy (HAART), can significantly delay disease progression. However, despite more than 25 years of intensive research there is still no cure available. All available antiretroviral drugs are faced with the insurmountable challenge posed by the high evolutionary potential of HIV. This implies that regardless the administered drug cocktail, drug resistance can and will develop. To manage these negative effects, patients should be screened on a regular basis in order to detect the development of drug resistance in an early phase, so the therapy regimen can be timely adjusted. Importantly, both drug resistant variants that have evolved de novo or were acquired through transmission can negatively impact on therapy outcome. Thus, also therapy-naive patients should be screened before therapy onset. This screening usually involves genotyping of the viral population through the direct sequencing of the RT-PCR products. Unfortunately, this approach does not allow the reliable detection of viral variants present in less then at about 20%-25% of the population. The association of such minor variants harboring drug resistance mutations with therapy failure fueled investigations to exploit the recently developed Roche® 454 NGS platform in an attempt to gain a more accurate in-depth view of the viral population. These inquiries are characterized by two major drawbacks: their focus on limited genomic regions and the need for large amounts of input material characteristic for the proprietary Roche® 454 fragmentation approach. As part of a larger project on the comparison of currently available sample preprocessing protocols for complete genome sequencing of clinical HIV plasma and PBMC samples, and the identification of the most suitable viral reservoir for resistance testing in newly infected patients as a secondary objective, this thesis focuses on the corresponding practical aspects of pre-processing prior to sequence data generation. Specifically, all wet-lab procedures for both the sequence-specific and random priming amplification strategies were carried out. For the former, we generated 6 overlapping amplicons to cover the entire HIV-1 genome. After equimolar pooling of all amplicons for each sample, we performed two enzymatic fragmentation methods. These will be compared to conventional mechanical 454 shearing. The successful sequencing of one sample and the completion of all sample pre-processing procedures is promising for further applications but a comprehensive evaluation of the sequence data to be generated is necessary to make an informed choice among the different approaches.Instituto de Higiene e Medicina TropicalLEMERY, PhilippePIEDADE, JoãoRUNTROVÃO, Nídia Isabel Sequeira2018-11-08T11:27:57Z201120112011-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10362/51111deuinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-03-11T04:25:37Zoai:run.unl.pt:10362/51111Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T03:32:25.091892Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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