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Personal investigador del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), centro mixto de la Universitat de València (UV) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha desarrollado CleanBar, una herramienta bioinformática para analizar las secuencias de ADN de muestras complejas desde la perspectiva de las células individuales. El trabajo dirigido por Maria Dzunkova, y publicado en la revista ISME Communications, se enfoca en observar cómo los fagos (virus de bacterias, a menudo utilizados para combatir bacterias patógenas multirresistentes), se multiplican dentro de cada célula bacteriana y revela que las infecciones no son uniformes en todas las células.
“Aplicada al estudio de las infecciones por los virus, ofrece una ventana directa para observar cómo estos se propagan en cada célula, cuántas copias producen y cómo varía la infección entre distintas bacterias de una misma población”, explica Vicente Arnau, programador de la aplicación, investigador del I2SysBio y profesor del Departamento de Informática de la UV.
La secuenciación de célula única es una tecnología que permite analizar el material genético de células individuales, en contraste con la secuenciación tradicional que analiza un promedio de muchas células de un tejido o de una muestra. Esta técnica permite desentrañar la heterogeneidad celular, identificar tipos celulares complejos y entender diferencias sutiles entre células. CleanBar es una aplicación de código abierto, fácil de instalar y que permite analizar ficheros de secuenciación de tamaños variables, desde miles a millones de secuencias, en un tiempo reducido.
Aplicado a la secuenciación microbiana, la secuenciación de célula única permite obtener el código genético de bacterias individuales presentes en una muestra e información de las interacciones bacterianas con plásmidos y bacteriófagos. Técnicamente, el proceso de identificación de cada célula (o bacteria) se consigue añadiendo a la célula una etiqueta de DNA única.
Existen varias tecnologías, pero la que es más accesible en cualquier laboratorio es la técnica llamada spint-and-pool barcoding (etiquetado por división y mezcla), recientemente desarrollada por la empresa biotecnológica lituana Atrandi Biosciences. En este tipo de etiquetado se añade un conjunto de 4 secuencias o etiquetas diferentes en la bancada de laboratorio utilizando una placa de 96 pocillos, sin necesidad de comprar ningún equipo caro, que permitirán diferenciar el ADN proveniente de cada una de ellas. A estas etiquetas se les llama barcodes.
“Posteriormente habrá que separar y agrupar las secuencias de ADN por sus barcodes y así obtendremos el ADN secuenciado de cada célula individual. En este trabajo hemos colaborado investigadores de 3 grupos distintos del I2SysBio, donde mostramos nuestro software CleanBar, una herramienta para separar las secuencias de ADN obtenidas atendiendo a los barcodes utilizados para identificar cada una de las bacterias de una muestra”, explica Vicente Arnau, quien añade que CleanBar es capaz, también, de detectar los barcodes en posiciones variables, con separaciones entre ellos diferentes a las previstas y además puede predecir clasificaciones erróneas, donde fallen uno o dos de los barcodes.
Este proyecto está financiado por el programa Gen-T de la Generalitat Valenciana (GV), el programa Investigo (GV) y por el Ministerio Español de Ciencia, Innovación y Universidades.
Referencia artículo: Vicente Arnau, Alicia Ortiz-Maiques, Juan Valero-Tebar, Lucas Mora-Quilis, Vaida Kurmauskaite, Lorea Campos Dopazo, Pilar Domingo-Calap, Mária Džunková, CleanBar: a versatile demultiplexing tool for split-and-pool barcoding in single-cell omics, ISME Communications, Volume 5, Issue 1, January 2025, ycaf134, https://doi.org/10.1093/ismeco/ycaf134
