La filodinámica bacteriana es el estudio de la inmunología , la epidemiología y la filogenética de los patógenos bacterianos para comprender mejor el papel evolutivo de estos patógenos. [1] [2] [3] El análisis filodinámico incluye el análisis de la diversidad genética , la selección natural y la dinámica poblacional de las filogenias de los patógenos de enfermedades infecciosas durante las pandemias y el estudio de la evolución intrahuésped de los virus. [4] La filodinámica combina el estudio del análisis filogenéticoprocesos ecológicos y evolutivos para comprender mejor los mecanismos que impulsan la incidencia espaciotemporal y los patrones filogenéticos de los patógenos bacterianos. [2] [4] La filodinámica bacteriana utiliza polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) en todo el genoma para comprender mejor el mecanismo evolutivo de los patógenos bacterianos. [5] Se han realizado muchos estudios filodinámicos en virus, específicamente virus de ARN (ver Filodinámica viral ) que tienen altas tasas de mutación. El campo de la filodinámica bacteriana ha aumentado sustancialmente debido al avance de la secuenciación de próxima generación y la cantidad de datos disponibles.
Los estudios pueden diseñarse para observar las interacciones dentro del huésped o entre huéspedes. Los estudios filodinámicos bacterianos generalmente se enfocan en las interacciones entre huéspedes con muestras de muchos huéspedes diferentes en una ubicación geográfica específica o en varias ubicaciones geográficas diferentes. [4] La parte más importante del diseño de un estudio es cómo organizar la estrategia de muestreo. [4] Por ejemplo, el número de puntos de tiempo muestreados, el intervalo de muestreo y el número de secuencias por punto de tiempo son cruciales para el análisis filodinámico. [4] El sesgo de muestreo causa problemas cuando se analizan muestras taxológicas diversas. [3] Por ejemplo, el muestreo de una ubicación geográfica limitada puede afectar el tamaño efectivo de la población. [6]
La secuenciación del genoma o las regiones genómicas y qué técnica de secuenciación utilizar es un escenario experimental importante para el análisis filodinámico. La secuenciación del genoma completo a menudo se realiza en genomas bacterianos, aunque dependiendo del diseño del estudio, se pueden utilizar muchos métodos diferentes para el análisis filodinámico. Los genomas bacterianos son mucho más grandes y tienen una tasa de evolución más lenta que los virus de ARN, lo que limita los estudios sobre la filodinámica bacteriana. El avance de la tecnología de secuenciación ha hecho posible la filodinámica bacteriana, pero es obligatoria la preparación adecuada de los genomas bacterianos completos.
Cuando se obtiene un nuevo conjunto de datos con muestras para el análisis filodinámico, las secuencias del nuevo conjunto de datos se alinean. [4] Con frecuencia se ejecuta una búsqueda BLAST para encontrar cepas similares del patógeno de interés. Las secuencias recopiladas de BLAST para una alineación necesitarán la información adecuada para agregarse a un conjunto de datos, como la fecha de recolección de la muestra y la ubicación geográfica de la muestra. Varios algoritmos de alineación de secuencias (p. ej., MUSCLE, [7] MAFFT , [8] y CLUSAL W [9] ) alinearán el conjunto de datos con todas las secuencias seleccionadas. Después de ejecutar un algoritmo de alineación de secuencias múltiples, se recomienda encarecidamente editar manualmente la alineación. [4] Los algoritmos de alineación de secuencias múltiples pueden dejar una gran cantidad de indeles en la alineación de secuencias cuando los indels no existen. [4] La edición manual de los indeles en el conjunto de datos permitirá un árbol filogenético más preciso. [4]