6º FORO INTERNACIONAL DE ALIMENTOS SANOS

DIRECCIÓN GENERAL DE INOCUIDAD AGROALIMENTARIA, ACUÍCOLA Y PESQUERASLP, Mayo, 2018

“USO DE LA SECUENCIACIÓN DE NUEVA GENERACIÓN EN LA INOCUIDAD AGROALIMENTARIA EN MÉXICO”

PRIORIDADES ESTRATÉGICAS

Regula los estándares sanitarios y fitosanitarios

Protege contra plagas y enfermedadesexóticas

Lucha contra plagas y enfermedadespresentes en el territorio mexicano

Genera confianza en la seguridad y calidad alimentaria

Promueve las exportaciones agrícolas, así como la cultura de la sanidad e inocuidad agroalimentaria

SENASICA es un órgano desconcentrado de la Secretaría deAgricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación que:

Dirección General de Inocuidad

Agroalimentaria, Acuícola y Pesquera

Dirección de Establecimientos Tipo

Inspección Federal

Dirección de Inocuidad Agroalimentaria,

Operación Orgánica y Plaguicidas de Uso

Agrícola

Dirección de Bioseguridad para

Organismos Genéticamente

Modificados

Dirección del Centro Nacional de Referencia

de Plaguicidas y Contaminantes

Centro Nacional de Referencia de Plaguicidas y

Contaminantes

Laboratorio de Diagnóstico para la

Detección de Organismos Patógenos

Centro Nacional De Referencia para la Detección de OGM

SENASICA

CONCEPTOS BÁSICOS

GENOMAS BACTERIANOS

• Cromosoma único y circular + material extracromosómico

• Diversos• Dinámicos (variación horizontal)

MUTACIONES, FUENTE DE VARIACIÓN VERTICAL

Secuencia original

Mutación puntual

Es la determinación del orden de las bases nucleotídicas que conforman el ADN de un organismo.

¿QUÉ ES LA SECUENCIACIÓN DE ADN?

https://www.genome.gov/27563183/secuenciacin-del-adn/

• La secuenciación representa la tecnología más relevante para el análisis de ADN.• Si conocemos la secuencia de ADN de un organismo (genoma), podemos

caracterizarlo, conocer toda su historia.

El orden de las notas determina la melodía

El orden de las bases nucleotídicas, así como su

interacción con el ambiente, determina al organismo

>CP003278.1 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhi str. P-stx-12, complete genome

AGAGATTACGTCTGGTTGCAAGAGATCATAACAGGGGAAATTGATTGAAAATAAATATATCGCCAGCAGCACATGAACAAGTTTCGGAATGTGATCAATTTAAAAATTTATTGACTTAGGCGGGCAGATACTTTAACCAATATAGGAATACAAGACAGACAAATAAAAATGACAGAGTACACAACATCCATGAACCGCATCAGCACCACCACCATTACCACCATCACCATTACCACAGGTAACGGTGCGGGCTGACGCGTACAGGAAACACAGAAAAAAGCCCGCACCTGAACAGTGCGGGCTTTTTTTTCGACCAGAGATCACGAGGTAACAACCATGCGAGTGTTGAAGTTCGGCGGTACATCAGTGGCAAATGCAGAACGTTTTCTGCGTGTTGCCGATATTCTGGAAAGCAATTCCAGGCAAGGGCAGGTAGCGACCGTACTTTCCGCCCCCGCGAAAATTACCAACCATCTGGTGGCGATGATTGAAAAAACTATCGGCGGCCAGGATGCTTTGCCGAATATCAGCGATGCCGAACGTATTTTTTCTGACCTGCTCGCAGGACTTGCCAGCGCGCAGCCGGGATTCCCGCTTGCACGGTTGAAAATGGTTGTCGAACAAGAATTCGCTCAGATCAAACATGTTTTGCATGGTATCAGCCTGCTGGGTCAGTGCCCGGATAGCATCAACGCCGCGCTGATTTGCCGTGGCGAAAAAATGTCGATCGCGATTATGGCGGGACTCCTGGAGGCGCGTGGACATCGCGTCACGGTGATCGATCCGGTAGAAAAACTGCTGGCGGTGGGCCATTACCTTGAATCTACCGTCGATATCGCGGAATCGACTCGCCGTATCGCCGCCAGCCAGATCCCGGCCGATCACATGATCCTGATGGCGGGCTTTACTGCCGGTAATGAAAAGGGTGAACTGGTGGTGCTGGGCCGTAATGGTTCCGACTATTCCGCCGCCGTGCTGGCCGCCTGTTTACGCGCTGACTGCTGTGAAATCTGGACTGACGTCGATGGCGTGTATACCTGTGACCCGCGCCAGGTGCCGGACGCCAGGCTGTTGAAATCGATGTCCTACCAGGAAGCGATGGAGCTCTCTTACTTCGGCGCTAAAGTCCTTCACCCTCGCACCATAACGCCTATCGCCCAGTTCCAGATCCCCTGTCTGATTAAAAATAC

¿CÓMO SE VE UN GENOMA?

RESISTENCIA A LOS ANTIMICROBIANOS

¿QUÉ SON LOS ANTIMICROBIANOS?

Son sustancias que destruyen a los microorganismos o impiden su multiplicación o desarrollo.

• Antibacterianos = antibióticos

• Antimicóticos

• Antiparasitarios

• Antivirales

• Antirretrovirales

¿CÓMO ACTÚAN LOS ANTIMICROBIANOS?

Los principales blancos de los antibióticos son:

• Pared celular bacteriana

• Membrana celular

• Síntesis protéica

• Síntesis de DNA y RNA

• Metabolismo del ácido fólico (vitamina B9)

Estos mecanismos son distintos o inexistentes en células eucariontes,por lo que los antibióticos son relativamente no tóxicos.

(Wright, 2010)

EJEMPLO: MECANISMO DE ACCIÓN DE LA PENICILINA

PENICILINA

La resistencia a los antimicrobianos describe un fenómenonatural en el que microorganismos como bacterias, virus,parásitos y hongos pierden sensibilidad a los efectos de losmedicamentos antimicrobianos, como los antibióticos, queanteriormente eran eficaces en el tratamiento de infecciones.

¿QUÉ ES LA RESISTENCIA A LOS ANTIMICROBIANOS (RAM)?

http://www.fao.org/zhc/detail-events/en/c/451065/

¿QUÉ ES LA RESISTENCIA A LOS ANTIMICROBIANOS (RAM)?

• Es un fenómeno natural que protege a los productores de antimicrobianosde sus propios productos.

• Tan antigua como los antimicrobianos, es la respuesta evolutiva a la presiónselectiva que resulta de la exposición a dichos compuestos.

• Los antimicrobianos seleccionan a las bacterias que han adquirido resistenciapor transferencia desde otras bacterias.

MECANISMOS DE RAM MÁS COMUNES

(Wright, 2010)

1. Modificar la moléculadel antimicrobiano.

2. Evitar que el antimicrobiano alcancesu blanco (reduciendola penetración o bombeándoloactivamente hacia el exterior.

3. Cambiar o bloquear los sitios blanco.

4. Mediante procesosadaptativos globales(celulares).

(Munita & Arias, 2016)

MECANISMO DE RESISTENCIA A LA PENICILINA

Genes que codifican para “Penicillin binding Proteins” mutantes, con menor afinidad por la penicilina. El antimicrobiano no las puede “bloquear”.

Desde 1928, año en que Alexander Flemingdescubrió la pencilina, los antibióticos hansalvado millones de vidas y han permitido elaumento de la esperanza de vida de al menos30 años. Su espectro de acción, se ha ampliadoconsiderablemente desde entonces.

Ganadería:• Terapia, control y prevención de enfermedades.• Promoción de crecimiento.

Acuacultura:• Prevención y control de la incidencia de

patógenos que afectan los sistemas de cultivo.

Cultivo de árboles frutales• Protección contra enfermedades p. ej. “tizón de

fuego”.Phillips et al, 2004.

Phillips et al., 2004

¿CUÁL ES EL PROBLEMA DE LA RAM?

DISPERSIÓN DE LA RAM

Diseminación horizontal y vertical de genes de resistencia.

Directas

• Aumento de:

– Mortandad

– Gravedad o duración de las enfermedades

• Reducción de:

– Productividad

– seguridad alimentaria.

CONSECUENCIAS DE LA RAM

Indirectas

• Aumento de:

– Costos de tratamiento

Predicción (FAO):

– 10,000 de muertes humanas/año

– Reducción del 2% al 3.5% PIB mundial

2016 Victoria rural, Australia. Hombre de 56 añosmuere por infección de Klebsiella pneumoniaeresistente a todos los antibióticos disponibles ensu país (Mandrawa et al., 2016).

2017 Nevada, EUA. Los Centros de Control yPrevensión de Enfermedades (CDC) reportanfallecimiento de mujer por bacteria resistente a26 antibióticos contraída en India (Chen et al.,2016).

2017 China. Wang y colaboradores reportan laemergencia de un “superbug” de Escherichiacoli, resistente a todos los antibióticos de útimorecurso (Wang et al., 2017).

Ventola (2015)

MULTIRESISTENCIA, UN NUEVO PROBLEMA

• Resistencia a más de una familia o grupo de antimicrobianos.• Resistencia de relevancia clínica.

¿QUÉ ESTÁ HACIENDO MÉXICO ANTE EL PROBLEMA DE RAM?

En el marco del desarrollo del Plan Nacional deResistencia Antimicrobiana, el Centro Nacional deDiagnóstico en Salud Animal (CENASA), adscrito ala Dirección General de Salud Animal (DGSA) y laSubdirección de Secuenciación y Bioinformáticadel Centro Nacional de Referencia de Plaguicidas yContaminantes (CNRPyC) del SENASICA, seencuentra realizando la Secuenciación de GenomaCompleto (WGS) de cepas de interésagroalimentario.

Posteriormente mediante análisis bioinformáticosse lleva a cabo la asignación de serotipo ydetección de genes de resistencia antimicrobiana.

1. PLAN NACIONAL DE RESISTENCIA ANTIMICROBIANA (RAM)

PLAN NACIONAL DE RESISTENCIA ANTIMICROBIANA (RAM)

Muestreo en Campo

Rastros TIF

Aislamiento e identificación fenotípica de

las cepas

LDDOP: Recepción y

conservación

Envío de cepas y

Metadatos al CNRPyC

SSB

Secuenciación y análisis

bioinformático

Secuenciación de Genoma Completo

(WGS)

MiSeq/NextSeqIllumina

Análisis Bioinformático

Emisión de Reportes de Resultados

Base de Datos

Ensamble de LecturasMLST y RAM por SRST2Serotipificaciónpor SeqSero

Flujo de Trabajo

28 Establecimientos TIF20 Estados de la República

Hasta el momento se han secuenciado 239muestras de las 395 muestras remitidas porel CENASA al Laboratorio de Diagnósticopara la Detección de Organismos Patógenos(LDDOP), de los géneros Salmonella,Escherichia y Enterococcus.

MUESTRAS PARA SECUENCIACIÓN DE GENOMA COMPLETO

GéneroMuestras

secuenciadas

Salmonella enterica

17

Escherichia coli 222

Software: SRST2 y ARIBA

IDENTIFICACIÓN DE GENES DE RESISTENCIA A ANTIMICROBIANOS

DB ARG-ANNOT

(Antibiotic Resistance

Gene-ANNOTation)

CARD (Comprehensive

Antibiotic Resistance Database)

CATEGORÍAS DE ANTIMICROBIANOS PARA LOS QUE SE HAN ENCONTRADO GENES DE RAM 10/15

• Acido FusÍdico

• Aminoglucósidos

• Betalactámicos

• Fluoroquinolonas

• Fosfomicina

• Glicopéptidos

• Macrólidos-Lincosamidas-Estreptograminas

• Nitroimidazol

• Oxazolidinonas

• Fenicoles

• Rifampicina

• Sulfonamidas

• Tetraciclinas

• Trimetoprima

• Colistina

DISTRIBUCIÓN DE GENES DE RAM EN AISLADOS DE Salmonella sp.

85 genes totales / 30 distintos

DISTRIBUCIÓN DE GENES DE RAM EN AISLADOS DE Escherichia coli

3466 genes totales /120 distintos

NÚMERO DE GENES DE RAM DISTINTOS IDENTIFICADOS POR GÉNERO BACTERIANOSalmonella sp. 33 genes

Escherichia coli 120 genes

0

5

10

15

20

25

30

35

40N

úm

ero

de

ge

ne

s d

isti

nto

s id

en

rifi

cad

os

Clase de Antimicrobiano

E. coli

Salmonella

GENES DE RAM IDENTIFICADOS EN LOS AISLADOS DE Salmonella sp.

GENERACIÓN DE LA BASE DE DATOS DE GENES DE RAM

2. GENÓMICA Y FILOGEOGRAFÍA DE SALMONELLA EN MÉXICO

1557aislados de Salmonella

secuenciados

Año 2018

1783aislados de Salmonellarecibidos

75 SEROTIPOS IDENTIFICADOS

6260 GENES IDENTIFICADOS 594 CEPAS POTENCIALMENTE MULTIRESISTENTES

ANÁLISIS FILOGENÉTICOS. EJ. Salmonella Agona

ATLAS DE Salmonella en el SIS

3. MÉXICO, CENTRO COLABORADOR EN MATERIA DE RAM (OMS/OPS)

Datos de contacto de la Subdirección de Secuenciación y Bioinformática

Subdirectora Zhaila Isaura Santana Hernándezzhaila.santana@senasica.gob.mx

59051000Ext. 53040

Jefa de DepartamentoC. Fabiola Hernández Pérez

59051000Ext. 54825

dgiaap.iica44@senasica.gob.mx

MÉXICO PRÓSPERO PARA

TODOS

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

senasica.gob.mx