BioMérieux y Oxford Nanopore abrirán nuevos caminos con el pacto de diagnóstico de enfermedades infecciosas

NUEVA YORK – El diagnóstico clínico de rutina de enfermedades infecciosas basado en la secuenciación de próxima generación se ha acercado a un verdadero punto de inflexión ya que dos de los jugadores más importantes en esos mercados, BioMérieux y Oxford Nanopore Technologies (ONT), respectivamente, anunciaron la semana pasada que están trabajando juntos para explorar nuevas aplicaciones.

El acuerdo no exclusivo, sincronizado con la apertura del Congreso Europeo de Microbiología Clínica y Enfermedades Infecciosas (ECCMID) en Copenhague, será la primera gran incursión en el diagnóstico de enfermedades infecciosas basado en NGS para ambas compañías. Se produce un año después de que Oxford Nanopore anunciara la formación de una subsidiaria de diagnóstico, con el diagnóstico de enfermedades infecciosas como uno de sus objetivos.

Mark Miller, vicepresidente ejecutivo y director médico de BioMérieux, dijo en una entrevista en ECCMID que una empresa internacional de diagnóstico in vitro como BioMérieux "no puede estar en este negocio e ignorar la secuenciación".

La asociación está comenzando con tres proyectos que varían en el cronograma, dijo Miller. El primer proyecto es para la vigilancia de enfermedades infecciosas y el monitoreo de brotes, con las empresas validando el software de interpretación epidemiológica Episeq de BioMérieux con datos generados por secuenciadores ONT. BioMérieux ya está algo familiarizado con este tema: en 2014, colaboró ​​con Illumina para validar y comercializar conjuntamente Episeq con las plataformas de secuenciación de Illumina para vigilancia e investigación clínica.

Este proyecto puede concluir en los próximos 12 meses, dijo Miller, y será un hito inicial que demuestre que las empresas pueden trabajar juntas con éxito y que la secuenciación de nanoporos es adecuada para identificar y tipificar organismos infecciosos.

En un proyecto a mediano plazo, los socios planean validar clínicamente y potencialmente prepararse para la presentación regulatoria de una plataforma basada en secuenciación para la prueba de resistencia a los medicamentos contra la tuberculosis.

ONT ya cuenta con un flujo de trabajo para la elaboración rápida de perfiles de tuberculosis resistente a los medicamentos, desarrollado en colaboración con Quadram Institute Bioscience, que BioMérieux ayudará a desarrollar aún más para uso en investigación primero, y luego para IVD agregando componentes de preparación de muestras e interpretación e informes de datos, y luego ayudando para generar los datos y la documentación necesarios "para llevarlo por ese camino IVD".

Emma Stanton, vicepresidenta clínica de ONT, dijo en un correo electrónico que con respecto a la TB, "las técnicas existentes brindan lecturas muy lentas de múltiples fármacos (cultivo) o lecturas rápidas de un solo fármaco (PCR). Nuestro objetivo es ofrecer lo mejor de ambos mundos. con este ensayo TB-MDR".

La PCR, señaló, está limitada en la cantidad de patógenos y marcadores de resistencia a los antimicrobianos que puede analizar. "Por ejemplo, la prueba [Cepheid] Xpert MTB/RIF PCR para la TB puede detectar [menos de] 100 mutaciones en un gen asociado con la resistencia a un fármaco contra la TB", dijo. "La secuenciación de nanoporos puede detectar [más de] 1400 mutaciones en 24 genes asociados con la resistencia a 16 medicamentos contra la tuberculosis".

A más largo plazo, BioMérieux y ONT explorarán el desarrollo de una prueba para identificar la presencia de bacterias y determinar la resistencia a los antibióticos en muestras de fluidos corporales normalmente estériles. Esto podría abarcar a los pacientes que presentan una infección del torrente sanguíneo, un absceso o líquido de un sitio infectado, como líquido peritoneal, líquido pleural, líquido sinovial o líquido cefalorraquídeo, "en cualquier lugar donde necesitemos identificación basada en secuenciación y determinación de resistencia", dijo Miller. "Eso requiere bastante trabajo en el lado de la preparación de muestras... [y] sensibilidad e interpretación. Se requerirán enormes bancos de datos para la interpretación de la información de secuenciación".

La asociación refleja una tendencia del mercado de explorar el potencial de la secuenciación para proporcionar mucha más información de diagnóstico que el estándar de oro de las pruebas moleculares, PCR, lo que la hace particularmente atractiva para aplicaciones como las pruebas de resistencia a los antimicrobianos que requieren más que un sí o un no como respuesta.

"Muchos de los médicos con los que he hablado en ECCMID este año pueden ver aplicaciones potenciales para la secuenciación de nanoporos en una variedad de áreas clínicas", dijo Stanton de ONT. "Aprecian la identificación rápida y precisa de los patógenos microbianos y la resistencia a los antimicrobianos asociada directamente de las muestras clínicas... La capacidad de analizar de manera rentable pequeñas cantidades de muestras de pacientes en horas y al mismo tiempo proporcionar información más completa que otras pruebas rápidas (p. ej., PCR) es común a todas las aplicaciones mencionadas".

Para sus tres proyectos, las compañías "desarrollarán soluciones utilizando la gama de productos Oxford Nanopore y BioMérieux en función de lo que sea apropiado para satisfacer las necesidades del área de enfoque en particular", agregó Stanton, señalando, sin embargo, que es probable que GridIon de ONT La plataforma de secuenciación será un "dispositivo líder para estos análisis".

Las tres necesidades de los laboratorios clínicos

Cuando BioMérieux comenzó a explorar formas de sumergirse más profundamente en la secuenciación de enfermedades infecciosas, "sabíamos que los laboratorios clínicos requieren tres cosas importantes, ya sea secuenciación o no: quieren precisión, velocidad y asequibilidad", dijo Miller. "Y cuando comenzamos a analizar la secuenciación internamente para el diagnóstico de enfermedades infecciosas... esos tres factores siguieron surgiendo".

En los últimos años, ONT ha logrado grandes avances en el cumplimiento de todos esos criterios, dijo, y BioMérieux "comenzó a darse cuenta de que, en términos de una solución IVD clínica para enfermedades infecciosas, el sistema ONT es mucho más adecuado para los laboratorios. Reconocemos la excelencia de Illumina, pero para los criterios clave para una enfermedad infecciosa IVD, nanopore es mucho más adecuado".

En términos de competir con otras plataformas de secuenciación, no es ningún secreto que ONT se ha quedado atrás en la precisión de lectura sin procesar. Pero, señaló Miller, la compañía sigue mejorando en esta área, aunque puede que no sea una característica tan crucial para muchas aplicaciones de diagnóstico de enfermedades infecciosas.

"En las enfermedades infecciosas... todo se reduce a '¿es lo suficientemente bueno para esta aplicación?'", dijo Miller. "Para muchas aplicaciones, no necesita una profundidad increíble [y] una cobertura... necesita una cobertura específica 'suficientemente buena', lo que nanopore hace estupendamente en un corto período de tiempo".

En un simposio patrocinado por ONT en ECCMID, Alban Ramette, investigador principal del Instituto de Enfermedades Infecciosas de la Universidad de Berna en Suiza, se hizo eco de algunos de estos puntos mientras presentaba algunos datos de evaluación comparativa iniciales que su grupo de investigación ha generado como usuario de acceso temprano. del Rapid Barcoding Kit 24 v 14 de ONT en un secuenciador ONT no especificado.

Ramette, quien señaló que su grupo es un proveedor de servicios ONT que a menudo combina la secuenciación de nanoporos con otras plataformas de secuenciación, dijo que para la epidemiología genómica en un entorno clínico, el estándar de oro sigue siendo MiSeq de Illumina. Sin embargo, la tecnología de lectura larga como la ONT gana la mayoría de las comparaciones directas en términos de tiempo, costo y flexibilidad, aunque se queda atrás en precisión.

Al probar el kit de código de barras ONT más nuevo para analizar Corynebacterium diphtheriae y Enterococcus resistente a la vancomicina, el grupo de Ramette observó en promedio un error cada 100 bases, o una puntuación de calidad (puntuación Q) de alrededor de 20, muy mejorada con respecto a la secuenciación ONT anterior, anotó. , pero aún significativamente más bajo que Illumina, que afirma en su sitio web que, en general, la gran mayoría de sus puntajes Q son 30 o más.

Ramette también dijo que el tiempo promedio de preparación de la biblioteca con los kits ONT ha sido de aproximadamente una hora para 24 muestras, con tiempos de secuenciación que oscilan entre seis y 72 horas, según la aplicación y la profundidad de secuenciación necesaria. Mientras tanto, el grupo calculó un costo promedio por muestra de $30 a $35.

Al considerar estas métricas para uso de diagnóstico clínico, seis horas es un número muy atractivo para una tecnología que brinda el tipo de información que proporciona la secuenciación de lectura larga, pero 72 horas no es tan impresionante en comparación con secuenciadores de lectura corta como Illumina.

Miller de BioMérieux señaló, sin embargo, que las capacidades de informes en tiempo real de ONT pueden cambiar las reglas del juego, reduciendo drásticamente el tiempo total necesario cuando se usa en un entorno de IVD.

"Su capacidad en tiempo real es muy importante", dijo. "En realidad, puede detener las ejecuciones cuando obtiene suficiente información, lo cual es muy exclusivo para ellos. Aunque una ejecución completa para una gran profundidad puede llevar uno o dos días, es posible que no necesite todo eso para ciertas aplicaciones en enfermedades infecciosas. puede detenerlo después de tres horas, cinco horas... lo que empieza a ser muy interesante para los laboratorios clínicos".

Mientras tanto, el costo general puede mitigarse por el hecho de que las celdas de flujo utilizadas en los secuenciadores ONT han demostrado el potencial de reutilización después de lavarse. "Ciertamente, hay formas de... reutilizar las celdas de flujo que muchos investigadores y usuarios actuales han demostrado que pueden reducir drásticamente el costo", dijo Miller. "En este momento, no puedo respaldar cuántas veces se debe reutilizar una celda de flujo, y ellos tampoco, porque depende de la utilización o la aplicación, pero hay pruebas suficientes de que se pueden reutilizar las celdas de flujo lo suficiente como para comenzar realmente reduciendo el costo para entrar en ese rango muy asequible para IVD".

Ramette se hizo eco de esta noción en su charla ECCMID, y señaló que su grupo aún no ha probado esto para la secuenciación del genoma completo, pero para la secuenciación de amplicones, ha podido usar celdas de flujo "cinco o seis veces".

Stanton de ONT no comentó específicamente sobre el lavado de las celdas de flujo, pero señaló en su correo electrónico que "nuestros productos de diagnóstico se configurarán con un cartucho que puede procesar muestras con un número predefinido de pruebas. Estos serán asequibles y accesibles para uso clínico en todo el mundo, incluidos [ países de bajos y medianos ingresos]."

Sin embargo, podría ser un desafío para un producto IVD que se puede reutilizar para múltiples pruebas para pasar la prueba con las agencias reguladoras, y Miller dijo que la secuenciación en general será un desafío regulatorio porque todavía no hay ninguna Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. -IVD de enfermedades infecciosas basados ​​en secuenciación aprobados, aunque las pruebas NGS de Clear Labs (usando secuenciación ONT) e Illumina obtuvieron la Autorización de uso de emergencia durante la pandemia de COVID-19.

"Por lo tanto, este será un territorio nuevo, y creemos que esa es la fuerza de BioMérieux, y por eso estamos tan entusiasmados con el acuerdo: la complementariedad es tan obvia", dijo Miller. "Va a haber largas discusiones". La secuenciación en la actualidad se usa principalmente para resolver discrepancias entre otros tipos de diagnósticos de enfermedades infecciosas, anotó.

"Entonces, ¿qué sucede cuando llega con un diagnóstico basado en la secuenciación? ¿Qué se utilizará para la resolución de discrepancias y la comparación de predicados?" dijo Miller. "Las agencias reguladoras deberán decirnos con qué quieren que comparemos la secuenciación cuando siempre se ha utilizado como estándar de referencia para la comparación. Es emocionante, pero es una nueva frontera".