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metadata.dc.type: Tese
Title: Desenvolvimento de uma plataforma de bioinformática integrada aplicada a identificação molecular de microrganismos patogênicos
metadata.dc.creator: Sarmento, Felipe José de Queiroz
metadata.dc.contributor.advisor1: Araújo, Demetrius Antônio Machado de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Andrade, Tiago Gomes de
metadata.dc.description.resumo: A maioria das pesquisas em epidemiologia molecular, diagnóstico molecular e genética evolutiva são confrontadas com o gerenciamento de grandes volumes de dados. Além disso, os dados utilizados em estudos de doenças patogênicas são complexos e geralmente derivam de instituições tais como hospitais ou laboratórios. Embora já existam propostas que conecte informações moleculares ao diagnóstico de patogenias, nenhuma delas utilizam ferramentas de bioinformática de alto desempenho incorporadas a um sistema e vinculada a um prontuário eletrônico do paciente. MolEpi foi desenvolvido como um sistema de gerenciamento de dados e informações dimensionado a saúde pública, incorporando informações clínicas e epidemiológicas sobre pacientes e dados moleculares de sequências do gene rRNA 16S de bactérias patogênicas. Para identificação destas bactérias foram utilizadas amostras biológicas (urina, secreções e purulentas de feridas, aspirado traqueal e sangue) e PCR seguida de sequenciamento e análise da região conservada codificadora de RNA ribossômico (rDNA) 16S. Este estratégia permite uma identificação bacteriana rápida, independente de conhecimento prévio da espécie de microrganismo em estudo. O MolEpi é um sistema facilmente atualizável com as sequências específicas de bancos como Genbank(NCBI), RDP-II (Ribosomal Database Project - MSU) e GreenGene (LBL). A partir da confirmação e validação das sequências dos isolados clínicos, estas podem ser utilizadas como referência na identificação de outros microrganismos desconhecidos. Neste sentido, foi estabelecido um banco de dados local, representativo do perfil de patógenos encontrados na unidade hospitalar de estudo e objeto de vigilância epidemiológica. Para o desenvolvimento do MolEpi, utilizamos a linguagem Java e banco de dados PostgreSQL8.3. Foi desenvolvido também o BACSearch, que possui os seguintes programas: para o processamento de sequências de rDNA 16S utilizamos os frameworks BioJava; para alinhamento múltiplo foi implementado o ClustalW2, MAFFT e o MUSCLE e para edição do alinhamento múltiplo e análise filogenética foi utilizado JalView R⃝2.4.0b2. O sistema foi validado com 200 espécimes clínicos identificadas e isoladas de sítios de infecção hospitalar. As sequências de DNA produzidas a partir destas amostras foram submetidas ao BLAST, utilizando a ferramenta desenvolvida, identificando Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Klebsiela pneumonie e Staphylococcus aureus como os principais patógenos correspondentes. Os dados sobre o padrão de resistência das espécies foram obtidos em laboratório de microbiologia e incorporados ao banco de dados. A aplicação do MolEpi ao Sistema Único de Saúde poderá fornecer diagnósticos mais rápidos, precisos, e interligados a uma rede de informações relevantes para o profissional de saúde.
Abstract: Various researches in molecular epidemiology, molecular diagnosis and evolutionary genetics related to pathogens are compared to managing large amounts of data derived from institutions such as, hospitals or laboratories. Although there already are some proposals to connect molecular information to the diagnosis of pathogens, none of them uses high performance bioinformatics tools which are embedded in a system and linked to a patient’s electronic record. The MolEpi tool has been developed as a system of data and information management addressed to public health, incorporating clinical and epidemiological information about patients, as well as molecular data of 16S rRNA sequences of pathogenic bacteria. In order to confirm which species of these bacteria were identified, biological samples (urine, secretions and purulent wounds, tracheal aspirate and blood) and subsequently incubation and growth of colonies in culture, and PCR was used followed by sequencing and analysis of the conserved coding region for 16S ribosomal RNA (rDNA). Such strategy enabled fast bacterial identification, regardless of prior knowledge of the species of microorganism under study. Moreover MolEpi is a system interconnected to repositories of specific sequences as Genbank (NCBI), RDP-II (Ribosomal Database Project - MSU) and GreenGene (LBL). In this way, once the sequences of clinical isolates are confirmed and validated, they can be used as reference in the identification of other unknown microorganisms. Thus, a local database was established, representing the profile of pathogens found in the hospital unity of study and which should be object of public health surveillance. In order to develop MolEpi, we used the Java programming language and the PostgreSQL8.3 object-relational database. It was also developed BACSearch, which has the following programs to handle the analysis of 16S rDNA sequences, we used the framework BioJava; to multiple alignment, ClustalW2, MAFFT and MUSCLE, and for editing of multiple alignment and phylogenetic analysis, the JalView2.4.0 was used. The system was validated with 200 clinical specimens isolated and identified from sites of nosocomial infection. The DNA sequences produced from these samples were subjected to BLAST by using the developed tool, which identified Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae and Morganella morganii as the main pathogens involved. Data on resistance patterns of the species were obtained in microbiology laboratory, and incorporated into the database. The application of MolEpi tool to the Health System can provide prompt and accurate diagnosis, connected to relevant network information which can be intended for health professionals.
Keywords: Bioinformática
Banco de dados de microrganismos
Integração de dados biológicos
Microrganismos patogênicos
Prontuário eletrônico do paciente
Bioinformatics
Database of microorganisms
Biological databases integration
Pathogenic microorganisms
Electronic patient health records
metadata.dc.subject.cnpq: CIENCIAS BIOLOGICAS
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal da Paraíba
metadata.dc.publisher.initials: UFPB
metadata.dc.publisher.department: Biotecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia
Citation: SARMENTO, Felipe José de Queiroz.Desenvolvimento de uma plataforma de bioinformática integrada aplicada a identificação molecular de microrganismos patogênicos. 2013.108 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2013.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/9943
Issue Date: 27-Feb-2013
Appears in Collections:Centro de Biotecnologia (CBIOTEC) - Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia

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