Análisis genómico comparativo de aislamientos colombianos de helicobacter pylori : viruloma, resistoma, filogenia e identificación de profagos
Authors:   , Muñoz Delgado Angela Bibiana 
Published: July 2022

Helicobacter pylori es una bacteria patógena capaz de infectar el estómago humano. Se considera la infección bacteriana crónica más frecuente en todo el mundo. Todos los individuos infectados con H. pylori presentan gastritis crónica, y el 20% pueden progresar a enfermedades como úlcera péptica, adenocarcinoma o linfoma gástrico tipo MALT. Numerosos factores se han descrito como responsables de la progresión de la infección, dentro de ellos, varios factores de virulencia de H. pylori. Un desafío crítico que presenta la infección por H. pylori, son los altos niveles de resistencia a los antibióticos. Se han informado tasas de efectividad del tratamiento antibiótico tan bajas como del 57%, cuando la mínima aceptable para un tratamiento empírico es del 90%. Además de ser una bacteria virulenta y resistente a los antibióticos, H. pylori es una bacteria genéticamente diversa. Fenómeno que puede estar influenciado entre otras causas, por la presencia de elementos genómicos móviles, como los profagos. Esta diversidad bacteriana se ha asociado con el origen geográfico de las poblaciones y cuando se ha analizado en conjunto con la diversidad de los profagos, la mayoría de las observaciones indican una concordancia filogeográfica; sin embargo, algunos profagos de H. pylori se han asignado a poblaciones distintas de su anfitrión, mientras que otros han exhibido signos de recombinación entre poblaciones.
Teniendo en cuenta estos antecedentes, el objetivo de este trabajo fue caracterizar molecularmente genomas colombianos de H. pylori, incluyendo filogenia, resistoma, viruloma y caracterización de profagos. Para ello, se analizaron 221 genomas colombianos de H. pylori, los cuales incluyeron 29 genomas secuenciados en este estudio y 192 genomas recolectados de bases de datos públicas. Para la determinación del viruloma, se realizó la caracterización de los principales factores de virulencia de H. pylori: cagA (motivos EPIYA), cagPAI, vacA (regiones m, s e i), iceA, babA y genes de adherencia. Para conocer el resistoma, se realizó la búsqueda de mutaciones en los genes y/o proteínas relacionadas con resistencia a Claritromicina (CLA), Tetraciclina (TET), Levofloxacina (LEV), Amoxicilina (AMX) y Metronidazol (MTZ). Para el análisis de filogenia, se realizó caracterización por MLST (Multi-locus sequence typing) y análisis mediante SNP (polimorfismos de nucleótido simple), adicionalmente se realizó una caracterización del pangenoma colombiano de H. pylori utilizando el software Roary. La búsqueda y caracterización de profagos, se realizó utilizando los genes marcadores integrasa y holin, así como de la secuencia completa de los profagos. Se realizó una caracterización genómica y filogenética de los profagos colombianos de H. pylori.
El análisis de los genomas mostró que estos provenían de aislamientos de H. pylori obtenidos en diferentes regiones de Colombia entre los años 2000 y 2018. Al analizar el viruloma se logró evidenciar que el genotipo de virulencia más frecuentemente encontrado fue vacAs1b i1 m1 / babA2 / iceA2 / cagPAI parcialmente delecionado con cagA+ (EPIYA-ABC), un genotipo definido como de alta virulencia. El análisis de resistoma permitió evidenciar la presencia de mutaciones asociadas a resistencia a CLA en el 3,6% de los genomas analizados, a TET en el 3,61%, a AMX en el 7,23%, a LEV en el 10,26% y a MTZ en el 75,7%. Se encontraron 32 (14,4%) genomas con mutaciones ligadas a resistencia frente a más de un antibiótico. Estos análisis reflejan las características de virulencia y las mutaciones asociadas a resistencia de las cepas que han circulado en el país a lo largo de las dos últimas décadas.
El estudio de la estructura poblacional revelo la presencia de un grupo clonal compuesto exclusivamente por aislamientos colombianos. El análisis de pangenoma permitió evidenciar que el pangenoma colombiano de H. pylori es abierto y muy diverso, lo cual está relacionado con la amplia diversidad genética y la historia evolutiva de esta bacteria humana. Los análisis de búsqueda y caracterización de profagos permitieron encontrar profagos o parte de ellos en 11 de los genomas analizados, incluyendo los genomas secuenciados en este estudio y los colombianos disponibles en bases de datos públicas. Los análisis de filogenia para estos profagos mostraron evidencia de una nueva población filogenética formada exclusivamente por profagos de origen colombiano. Este nuevo grupo clonal fue denominado hpColombia.
Los resultados obtenidos aquí permiten ampliar el conocimiento de la genómica de aislamientos colombianos de H. pylori, dar a conocer la presencia de profagos en éstos, comprobar la presencia de un grupo clonal específico para los profagos colombianos de H. pylori y también para sus bacterias hospederas. Adicionalmente, los análisis realizados aquí permiten verificar que la genómica comparativa es una herramienta útil en la evaluación de varios elementos que contribuyen a la diversidad entre los genomas de H. pylori.