Monitoramento em tempo real de arbovírus, mosquitos e possíveis hospedeiros na cidade de São Paulo

A mesma tecnologia usada para sequenciar o vírus SARS-CoV-2 em tempo recorde no início da pandemia de COVID-19 foi testada, com sucesso, no monitoramento de arboviroses, ou seja, de doenças transmitidas principalmente por mosquitos.

Em artigo publicado na revista Microbiology Society, pesquisadores do Instituto Pasteur (antiga Superintendência de Controle de Endemias – Sucen) e colegas da Universidade de São Paulo (USP) e da Universidade de Birmingham (Reino Unido) descreveram o uso de uma tecnologia para sequenciamento de RNA de vírus e de DNA de mosquitos ingurgitados (cheios de sangue) coletados na cidade de São Paulo. Dessa forma, segundo os autores, é possível compreender como os arbovírus circulam e obter indícios de futuros surtos de dengue, zika, chikungunya e febre amarela, entre outras doenças.

“Esse estudo foi a prova de conceito de que é possível usar essa tecnologia de metagenômica [que permite sequenciar o material genéticos de todos os organismos presentes em uma amostra ao mesmo tempo, sem isolá-los] para amostras de invertebrados. Ela vinha sendo mais usada em amostras de vertebrados [humanos e outros primatas, por exemplo]. É um protocolo que pode revelar de modo simultâneo a diversidade viral, as espécies de mosquitos e os hábitos alimentares desses insetos. Também tem o potencial de aumentar a compreensão da diversidade genética dos insetos e da dinâmica de transmissão das arboviroses”, afirma Karin Kirchgatter, pesquisadora do Instituto Pasteur que coordenou o estudo ao lado de Nicholas J. Loman, de Birmingham.

O protocolo foi desenvolvido por pesquisadores do Centro Conjunto Brasil-Reino Unido para Descoberta, Diagnóstico, Genômica e Epidemiologia de Arbovírus (CADDE), apoiado pela FAPESP. O rastreamento de arboviroses foi possível graças à adaptação de uma técnica de metagenômica rápida desenvolvida durante o doutorado de Ingra Morales Claro, bolsista da FAPESP.

O trabalho teve colaboração da professora da USP Ester Sabino, que também esteve à frente do primeiro sequenciamento de SARS-CoV-2 no país, em março de 2020, e dos primeiros casos da nova variante gama, surgidos em Manaus (AM) cerca de um ano depois.

“Fazer esse teste de rastreamento é importante, pois o uso dessa tecnologia também se mostrou rápido e eficiente para a investigação em arboviroses. O teste que realizamos não é a vigilância em si, mas uma parte importante. A isso aliamos diversas informações, como dados epidemiológicos, que possibilitam antever como está a situação para possíveis novos surtos de doença”, afirma Sabino.

Como funciona

A tecnologia denominada nanopore sequencing permite a análise direta e em tempo real de longos fragmentos de DNA ou RNA. Ela funciona monitorando as mudanças em uma corrente elétrica à medida que os ácidos nucleicos – as moléculas que constituem o material genético – passam por um nanoporo de proteína. O sinal resultante é decodificado para fornecer a sequência específica de DNA ou RNA. O resultado pode ser comparado imediatamente a banco de dados de sequenciamento genético, identificando informações variadas, como, por exemplo, qual espécie corresponde ao material estudado.

“Ainda não é uma técnica barata, pois até agora nenhuma tecnologia gênica pode ser considerada barata. Mas, com o tempo e a ampliação do uso, a expectativa é que os custos da tecnologia caiam”, afirma Jeremy Mirza, pesquisador da Universidade de Birmingham, integrante do CADDE e coautor do estudo.

A metagenômica em tempo real pode ser usada para a detecção de vírus emergentes ou em amostras de pacientes infectados por patógenos desconhecidos, não sendo necessário o uso de reagentes desenvolvidos especificamente para um determinado microrganismo, como ocorre em testes convencionais.

A partir desse protocolo desenvolvido para arboviroses foi possível, de uma só vez, identificar vetores, patógenos virais e seus hospedeiros por meio de um dispositivo portátil e que, futuramente, poderá ser usado no monitoramento de patógenos em áreas remotas. Pela primeira vez, realizou-se o monitoramento desses vírus em mosquitos e, paralelamente, a identificação da espécie de mosquito e da fonte de repasto sanguíneo (organismo do qual a fêmea se alimentou).

“Testamos a tecnologia com amostras coletadas no Zoológico de São Paulo, um hotspot de biodiversidade e, portanto, uma área interessante para esse tipo de estudo. A diversidade dos vetores e das fontes de repasto sanguíneo é enorme. Tem uma circulação grande de humanos e é uma área de migração de muitas aves. Sem contar que é um local controlado, onde se sabe quais são os animais presentes. Isso possibilita rastrear o deslocamento do mosquito dentro do parque em função do sangue detectado”, explica Kirchgatter.

No trabalho, os pesquisadores utilizaram amostras de mosquitos ingurgitados coletados em 2015 no Zoológico de São Paulo e que já haviam sido analisadas por meio de técnicas tradicionais. “Com isso, foi possível comparar os resultados e o tempo gasto em cada etapa do processo. As análises que realizamos em 2015 foram feitas individualmente em cada mosquito. Após a identificação por taxonomia clássica, foi feito o sequenciamento de regiões específicas de cada exemplar e, em seguida, as sequências foram comparadas manualmente. Isso levou semanas. Com a nova metodologia, é possível fazer a identificação molecular em tempo real. Isso permite detectar e correlacionar as espécies de mosquitos, suas preferências alimentares e identificar os vírus presentes no inseto”, afirma Lilian de Oliveira Guimarães, pesquisadora do Instituto Pasteur que foi bolsista de pós-doutorado da FAPESP.

Segundo os autores, os bons resultados do teste da tecnologia no rastreamento de arbovírus em mosquitos abrem caminho para novos estudos e descobertas. No artigo, destacam que a junção das informações confere uma oportunidade única de vincular novos arbovírus aos mosquitos vetores desses patógenos.

“Além disso, permite a identificação de animais com potencial de serem infectados por esses vírus, mensurando o risco de propagação para as populações humanas. Por ser uma tecnologia portátil, pode possibilitar a descoberta de arbovírus desconhecidos em ambientes remotos. Finalmente, o método pode constituir a base de um sistema de detecção de alerta precoce, identificando arbovírus antes de se espalharem para as populações humanas, podendo ser usado como ferramenta em sistemas sentinela para prevenir futuros surtos de arbovírus”, avaliam os pesquisadores.

O artigo Tracking arboviruses, their transmission vectors and potential hosts by nanopore sequencing of mosquitoes pode ser lido em: www.microbiologyresearch.org/content/journal/mgen/10.1099/mgen.0.001184.