Au cours de la dernière décennie, L’utilisation de la génomique en Inde a subi une transformation significative, à tel point que le diagnostic, la gestion et le traitement de nombreuses maladies, notamment la tuberculose, les cancers et celles provoquées par la résistance aux antimicrobiens, sont à l’aube d’une révolution.
Plus récemment, en janvier 2024, le Département de biotechnologie a déclaré avoir séquençage terminé 10 000 génomes de 99 groupes ethniques dans le cadre de son projet « Genome India ». Cette initiative nationale vise à développer un génome de référence pour la population indienne, ce qui aidera à concevoir des « puces génétiques » à l’échelle du génome et spécifiques à une maladie pour des diagnostics et des recherches à faible coût.
Plus tôt, en octobre 2020, le Conseil pour la recherche scientifique et industrielle (CSIR) aurait séquencé l’ensemble génomes de 1 008 individus en Inde représentant divers groupes ethniques en six mois. Cet effort faisait partie d’une mission appelée ‘Indigène” – pour créer un ensemble de données pilotes avec lequel les chercheurs pourraient analyser l’épidémiologie des maladies génétiques et aider à développer des approches de dépistage abordables, à optimiser le traitement et à minimiser les événements indésirables qui leur sont associés.
D’autres consortiums, plus spécifiques à des maladies, ont également vu le jour à travers le pays et des efforts sont en cours pour créer de nouveaux ensembles de données permettant de résoudre des problèmes de santé individuels, allant du fléau séculaire de la tuberculose aux cancers, en passant par les maladies génétiques rares chez les enfants et même la résistance aux antimicrobiens. . Les chercheurs ont également pu en extraire davantage de valeur en utilisant l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique, et en combinant leur contenu avec d’autres ensembles de données étendus sur les protéines (protéomique), l’expression des gènes dans les cellules (transcriptomique) et les changements chimiques qui régulent l’expression des gènes (épigénomique). ) pour développer une approche « multiomique » pour lutter contre les maladies.
Tuberculose
Un récent consortium s’intéresse à la tuberculose, une maladie qui continue de poser d’importants défis pour son éradication, en Inde et dans le monde. Le Consortium indien de surveillance génomique de la tuberculose (InTGS) comprend 10 sites Report India couvrant huit États pour la tuberculose, dans le but de séquencer environ 32 000 souches cliniques de tuberculose provenant de patients actifs et de développer un référentiel biologique centralisé de données cliniques. Mycobacterium tuberculosis souches en Inde.
D’autres objectifs majeurs concernant la tuberculose comprennent la cartographie de la diversité génétique des isolats pulmonaires et extra-pulmonaires de la bactérie tuberculeuse provenant de cas actifs nouvellement signalés en Inde, les résultats du traitement associés et la corrélation des mutations avec les modèles de résistance aux médicaments, selon Vinay Nandicoori. , directeur du CSIR-Centre de biologie cellulaire et moléculaire (CCMB), Hyderabad. L’objectif ultime du projet est de valider les mutations identifiées afin de développer une méthode basée sur la séquence pour déterminer la résistance aux médicaments, et de combiner les données épidémiologiques avec les résultats du séquençage du génome entier pour développer des solutions efficaces.
Des scientifiques issus d’un mélange d’instituts de recherche de premier plan ont ainsi réparti les différentes parties du projet. Dans un premier temps, des scientifiques de l’Institut Jawaharlal d’enseignement et de recherche médicaux postuniversitaires de Pondichéry ; l’Institut national de recherche sur la tuberculose, Centre de recherche médicale Bhagwan Mahavir, Hyderabad ; le Collège médical gouvernemental Byramjee Jeejeebhoy, Pune ; et l’hôpital PD Hinduja de Mumbai collectera les échantillons cliniques, y compris les métadonnées des patients. Ensuite, des scientifiques du Centre international de génie génétique et de biotechnologie de New Delhi isoleront le matériel génétique des échantillons et mettront en place un référentiel de souches. Dans la troisième étape, les scientifiques du CCMB et de l’Institut national de génomique biomédicale de Kalyani procéderont au séquençage du génome entier. Dans la quatrième et dernière étape, une équipe de l’Institut national d’immunologie de New Delhi effectuera une analyse des données de séquençage de l’ARN et développera des modèles d’IA et de ML pour prédire la résistance aux médicaments et prendre connaissance des métadonnées pour détecter les modèles de résistance, selon le Dr. .Nandicoori.
“C’est un projet énorme, énorme, énorme”, a-t-il ajouté. Le point de départ est de générer des données de référence – une tâche relativement négligée en Inde par rapport à plusieurs autres pays.
Maladies génétiques rares
L’Inde a également lancé une mission pan-pays sur les maladies génétiques rares chez l’enfant (PRaGeD), qui, malgré leur rareté, sont devenues un problème de santé publique courant. La mission PRaGeD prévoit de sensibiliser, d’effectuer des diagnostics génétiques, de découvrir et de caractériser de nouveaux gènes ou variantes, de fournir des conseils et de développer de nouvelles thérapies pour les maladies génétiques rares qui affligent les enfants indiens.
La mission intégrera les données d’IndiGen dans ses pipelines bioinformatiques internes qu’elle utilisera pour analyser les parties d’un génome codant pour des protéines (exome). Le CSIR-Centre d’empreintes génétiques et de diagnostics (CDFD) d’Hyderabad, en collaboration avec 15 centres à travers l’Inde, prévoit de recruter des patients et leurs familles atteints de maladies génétiques rares.
“L’étude vise à identifier de nouveaux gènes pour divers phénotypes héréditaires connus et inexpliqués (traits observables), mais également à aider le patient et sa famille dans la gestion de la maladie et le diagnostic prénatal”, Ashwin Dalal, chef de groupe pour le diagnostic et scientifique au CDFD. L’équipe caractérisera également de nouveaux gènes ou leurs variantes afin de déterminer leur fonction ou leur rôle dans la maladie, à l’aide de lignées cellulaires et/ou d’organismes modèles tels que les souris, les mouches des fruits et le poisson zèbre.
L’utilisation du séquençage de nouvelle génération, l’un des derniers outils pour gérer les maladies rares et évaluer la probabilité de développer plusieurs maladies chroniques, en particulier lorsque les tests conventionnels donnent des résultats négatifs, est également au menu de la mission. « La mise en œuvre de tests génétiques néonatals à l’échelle nationale peut contribuer à la gestion de maladies génétiques rares grâce à des diagnostics plus rapides et plus précis », a déclaré le Dr Dalal.
Cancers
L’Indian Cancer Genome Consortium (ICGC-India), qui fait partie du plus grand Consortium international sur le génome du cancer (ICGC) et soutenu par le Département de biotechnologie, prévoit de caractériser les anomalies génomiques dans différents types de cancers chez les patients indiens et d’identifier les variations génétiques spécifiques à la population. qui sont liés au risque de cancer et à la réponse au traitement. De tels projets de séquençage du génome à l’échelle de la population peuvent faciliter la découverte de nouveaux biomarqueurs, de nouvelles cibles de traitement potentielles et de stratégies de traitement personnalisées, selon Dinesh Gupta, chef de groupe de bioinformatique translationnelle au Centre international de génie génétique et de biotechnologie de New Delhi.
Plusieurs institutions indiennes ont créé des référentiels de données génomiques de type ICGC pour faciliter la recherche sur le cancer et les initiatives de médecine de précision qui répondent à la constitution génétique du peuple indien, a déclaré le Dr Gupta. Un autre exemple est le projet Indian Cancer Genome Atlas, une initiative philanthropique public-privé à but non lucratif qui tente de créer un catalogue complet des altérations génomiques de divers types de cancer répandus en Inde. Cela pourrait aider les chercheurs à identifier de nouveaux biomarqueurs et cibles thérapeutiques. L’Atlas collecte et génère des données génomiques détaillées avec des données cliniques liées.
Les essais cliniques sur le cancer commencent également à intégrer la génomique dans le pays, a ajouté le Dr Gupta. Les centres de cancérologie indiens classent les patients à l’aide du profilage génomique pour des essais cliniques basés sur leurs sous-types moléculaires et associent les répondeurs potentiels à des thérapies ciblées.
Résistance aux antimicrobiens
La génomique et la métagénomique s’avèrent utiles pour analyser la résistance aux antimicrobiens et comprendre la possibilité d’une propagation rapide de toute fonction de résistance aux antibiotiques entre espèces bactériennes. Certains microbes, tels que les bactéries responsables de la tuberculose, se développent très lentement, même dans des conditions de laboratoire, a expliqué Bhabhatosh Das, professeur agrégé à l’Institut translationnel des sciences et technologies de la santé de Faridabad. « Les cliniciens prescrivent donc des antibiotiques sans connaître le profil de résistance réel des agents infectieux. »
Dans de tels cas, le séquençage du génome est très utile car il peut fournir des informations sur le profil de résistance des microbes sans que les chercheurs aient à les cultiver en laboratoire, a-t-il déclaré. « De telles informations aident les cliniciens à faire un usage judicieux des antibiotiques. » Dans la tuberculose, les signatures de résistance spécifiques à un agent pathogène « devraient ajouter une immense valeur au diagnostic de la résistance aux antimicrobiens et à la sélection de combinaisons médicamenteuses appropriées pour une thérapie antimicrobienne réussie ».
IA, ML et multi-omique
Pendant ce temps, les algorithmes d’intelligence artificielle (IA) et d’apprentissage automatique (ML) prêtent main-forte à la génomique dans l’analyse de vastes ensembles de données. Ces technologies peuvent aider à prédire le risque d’un individu de développer un cancer, à développer des outils de diagnostic permettant de détecter précocement certains cancers, de les classer et d’élaborer des stratégies de traitement, a déclaré le Dr Gupta.
Les chercheurs ont également déclaré utiliser l’IA et l’apprentissage automatique pour faciliter l’analyse des données de séquençage du génome dans les cas de maladies génétiques rares. Une seule instance de séquençage de l’exome entier d’un individu peut produire 5 Go de données et le séquençage du génome entier peut en produire 90 Go, a expliqué le Dr Dalal : « L’analyse d’un séquençage aussi massif est impossible sans l’utilisation d’outils informatiques. » Les techniciens utilisent des approches basées sur l’IA et l’apprentissage automatique dans les pipelines bioinformatiques internes ainsi qu’une partie des outils commerciaux pour analyser les données de séquençage afin d’identifier les variantes pathogènes.
Avec l’expansion rapide de l’IA, il est désormais facile d’accéder au multi-omics et d’analyser rapidement les produits Big Data, même avec uniquement des installations informatiques standard, selon le Dr Das, ajoutant que le multi-omics est aujourd’hui une technologie émergente dans le domaine de l’intelligence artificielle. science clinique en Inde.
TV Padma est journaliste scientifique à New Delhi.
