In het kort
Next Generation Sequencing (NGS) is een techniek om een volledig of specifiek gedeelte van een genoom te bepalen (i.e. de volledige genetische samenstelling van een organisme), dankzij de parallelle karakterisering van veel DNA-sequenties. Deze techniek maakt het ook mogelijk om pathogenen snel te herkennen (i.e. de agentia die verantwoordelijk zijn voor aandoeningen zoals bacteriën, kiemen, enz.) via hun genetische informatie. Zo wordt een efficiëntere respons mogelijk gemaakt op een brede waaier van overdraagbare ziektedreigingen. Daarom heeft Sciensano deze belangrijke technologie overgenomen in zijn laboratoria en geïnvesteerd in de vereiste computerinfrastructuur en expertise om de grote gegevensverzamelingen die worden gegenereerd door NGS, tijdig te beheren, te analyseren en te interpreteren. Dit project heeft het mogelijk gemaakt om geavanceerde technologieën zoals NGS te integreren in zowel routinesurveillance als dringende gevallen om een proactief beleid voor volksgezondheid ten voordele van alle burgers te ondersteunen.
Projectbeschrijving
Naar verwachting zullen Next Generation Sequencing (NGS)-technologieën een cruciale rol spelen bij pathogeensurveillance en onderzoek naar voedselinfecties met nooit eerder geziene mogelijkheden voor de karakterisering van het pathogeen via zijn genetische informatie.
Terwijl Whole Genome Sequencing (WGS) is uitgegroeid tot een gebruikelijk hulpmiddel voor onderzoeksdoeleinden, blijft het een uitdaging om dit te implementeren in de routine voor pathogeenkarakterisering in erkende laboratoria.
Ten eerste moeten de erkende laboratoria (NRL, NRC) deze sleuteltechnologieën aankopen en investeren in de vereiste computerinfrastructuur en expertise in bio-informatica om de gegenereerde grote gegevensverzamelingen tijdig te beheren, te analyseren en te interpreteren.
Ten tweede moeten bij de implementatie van elke nieuwe technologie voor routinedoeleinden harmoniseringscriteria in aanmerking worden genomen, waaronder criteria voor de validatie van de methode bij minimale performance, naast de initiële ontwikkeling en optimalisering.
Daarom, om NGS-technologieën te introduceren in onze volksgezondheidspraktijk en in het bijzonder in de erkende laboratoria, werd dit project opgestart door Sciensano.
Sequencing met een MiSEQ Illumina-instrument
Op het niveau van het wet lab heeft het biotechplatform van onze dienst Transversale activiteiten in toegepaste genomica (TAG) een MiSEQ Illumina-instrument aangekocht. In de loop van dit project werden standaard operationele procedures uitgewerkt en extensief gevalideerd voor de sequencing van Nextera XT voorbereide DNA-bibliotheken van de genomische inhoud van een pathogeen. Als gevolg daarvan worden alle verkregen fastq-gegevensverzamelingen nu gevalideerd tegenover aanvaardingscriteria voor geselecteerde parameters op uitvoeringsniveau en monsterkwaliteitsniveau en in de loop van 2019 zullen ze worden geleverd aan de erkende laboratoria van Sciensano onder accreditatie ISO17025.
Ontwikkeling van specifieke expertise en infrastructuur op het vlak van bio-informatica
Bijkomend heeft het bio-informaticaplatform binnen onze dienst Transversale activiteiten in toegepaste genomica (TAG) bio-informatici en een software-ingenieur aangetrokken om de specifieke infrastructuur en instrumenten voor bio-informatica op te zetten om NGS-gegevens te analyseren met focus op gebruikersvriendelijke instrumenten (drukknoppijplijnen) voor standaardgebruik door erkende laboratoria van Sciensano. De pijplijnen zijn ontwikkeld voor de standaardanalyse van verschillende geïsoleerde pathogenen van belang (Neisseria meningitidis, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, influenza, Mycobacterium tuberculosis, …) om een WGS-gebaseerd alternatief te voorzien, vergeleken met conventioneel gebruikte moleculaire typering en karakteriseringstechnieken. Deze pijplijnen maken gebruik van Illumina WGS-gegevens om verschillende taken uit te voeren, zoals geautomatiseerde kwaliteitscontrole, de novo assemblage, antimicrobiële resistentiekarakterisering en typering volgens internationaal gebruikte schema’s en standaarden, terwijl prestatiecriteria zoals herhaalbaarheid, reproduceerbaarheid en nauwkeurigheid eveneens werden gevalideerd.
Dit project bewees de toegevoegde waarde en haalbaarheid van het gebruik van WGS met de bedoeling te worden geadapteerd en geïntegreerd in het standaardgebruik voor zowel bewaking als noodgevallen ter ondersteuning van een proactief gezondheidsbeleid.
Dit project heeft ook de integratie van Sciensano in nieuwe internationale netwerken en de ontwikkeling van nieuwe opportuniteiten voor onderzoeksprojecten met interne en externe fondsen gefaciliteerd.
