Del VIH al COVID-19, cómo se rastrea el origen de un brote pandémico y por qué es tan complicado

Para predecir y prevenir futuras pandemias, los investigadores deben encontrar el origen de los virus que las causan. Ésta no es una tarea trivial. El origen del VIH no estuvo claro hasta 20 años después de que se extendió por todo el mundo. Los científicos aún no conocen el origen del ébola, a pesar de que ha causado epidemias periódicas desde la década de 1970.

“A menudo me preguntan cómo los científicos rastrean los orígenes de un virus –indica Marilyn J. Roossinck, profesora de Fitopatología y Microbiología Ambiental de Penn State-. He encontrado muchos virus nuevos y algunos patógenos conocidos que infectan plantas silvestres sin causar ninguna enfermedad. Vegetal, animal o humano, los métodos son básicamente los mismos. Rastrear los orígenes de un virus implica una combinación de trabajo de campo extenso, pruebas de laboratorio exhaustivas y bastante suerte”.

Muchos virus y otros agentes patógenos que infectan a las personas se originan en animales. Estas enfermedades son zoonóticas, es decir que son causadas por virus animales que saltaron a las personas y se adaptaron para propagarse a través de la población.

Puede ser tentador comenzar la búsqueda del origen viral probando animales enfermos en el sitio de la primera infección humana conocida, pero los huéspedes salvajes a menudo no muestran ningún síntoma. Los virus y sus anfitriones se adaptan entre sí con el tiempo, por lo que los virus a menudo no causan síntomas obvios de enfermedad hasta que han saltado a una nueva especie anfitriona.

Otro problema es que las personas y los animales con los que se alimentan no están quietos. El lugar donde los investigadores encuentran a la primera persona infectada no es necesariamente cercano al sitio donde apareció el virus por primera vez.

En el caso de COVID-19, los murciélagos eran un primer lugar obvio para buscar. Son huéspedes conocidos de muchos coronavirus y son la fuente probable de otras enfermedades zoonóticas como el SARS y el MERS .

Para el SARS-CoV-2, el pariente más cercano que los científicos han encontrado hasta ahora es BatCoV RaTG13. Este virus es parte de una colección de coronavirus de murciélago descubiertos en 2011 y 2012 por virólogos del Instituto de Virología de Wuhan. Estos especialists buscaban coronavirus relacionados con el SARS en murciélagos después de la pandemia de SARS-CoV-1 en 2003. Recogieron muestras fecales y frotis de garganta de murciélagos en un sitio en la provincia de Yunnan a unos 1.500 kilómetros del laboratorio del instituto en Wuhan, donde trajeron muestras para su posterior estudio.

Para probar si los coronavirus de murciélago podrían propagarse a las personas, los investigadores infectaron células de riñón de mono y células derivadas de tumores humanos con las muestras de Yunnan. Descubrieron que varios de los virus de esta colección podrían replicarse en las células humanas, lo que significa que podrían transmitirse directamente de los murciélagos a los humanos sin un huésped intermedio. Sin embargo, los murciélagos y las personas no entran en contacto directo con mucha frecuencia, por lo que es bastante probable que haya un huésped intermedio.

El siguiente paso es determinar qué tan estrechamente relacionado está un presunto virus de vida silvestre con el que infecta a los humanos. Los científicos hacen esto descubriendo la secuencia genética del virus, lo que implica determinar el orden de los bloques de construcción básicos, o nucleótidos, que componen el genoma. Cuantos más nucleótidos comparten dos secuencias genéticas, más estrechamente relacionadas están.

La secuenciación genética del coronavirus de murciélago RaTG13 mostró que era más del 96% idéntico al SARS-CoV-2. Este nivel de similitud significa que RaTG13 es un pariente bastante cercano al SARS-CoV-2, lo que confirma que probablemente se originó en los murciélagos, pero aún está demasiado distante para ser un ancestro directo. Probablemente hubo otro huésped que contrajo el virus de los murciélagos y se lo transmitió a los humanos.

Debido a que algunos de los primeros casos de COVID-19 se encontraron en personas asociadas con el mercado de vida silvestre en Wuhan, se especuló que un animal salvaje de este mercado era el huésped intermedio entre los murciélagos y los humanos. Sin embargo, los investigadores nunca encontraron el coronavirus en animales del mercado.

Asimismo, cuando se identificó un coronavirus relacionado en pangolines confiscados en una operación contra el contrabando en el sur de China, muchos llegaron a la conclusión de que el SARS-CoV-2 había pasado de murciélagos a pangolines y a humanos. Sin embargo, se descubrió que el virus del pangolín era solo un 91% idéntico al SARS-CoV-2, por lo que es poco probable que sea un antepasado directo del virus humano.

Para determinar el origen del SARS-CoV-2, es necesario recolectar muchas más muestras silvestres. Esta es una tarea difícil: el muestreo de murciélagos requiere mucho tiempo y precauciones estrictas contra infecciones accidentales. Dado que los coronavirus relacionados con el SARS se encuentran en murciélagos en toda Asia, incluidos Tailandia y Japón, es un pajar muy grande para buscar una aguja muy pequeña.

Para resolver el rompecabezas de los orígenes y movimientos virales, los científicos no solo tienen que encontrar las piezas que faltan, sino también averiguar cómo encajan todas. Esto requiere recolectar muestras virales de infecciones humanas y comparar esas secuencias genéticas entre sí y con otros virus derivados de animales.

Para determinar cómo se relacionan estas muestras virales entre sí, los investigadores utilizan herramientas informáticas para construir el árbol genealógico del virus, o filogenia. Comparan las secuencias genéticas de cada muestra viral y construyen relaciones alineando y clasificando similitudes y diferencias genéticas.

El antepasado directo del virus, que comparte la mayor similitud genética, podría considerarse su progenitor. Las variantes que comparten la misma secuencia principal pero con suficientes cambios para diferenciarlas entre sí son como hermanos. En el caso del SARS-CoV-2, la variante sudafricana, B.1.351, y la variante del Reino Unido, B.1.1.7 , son hermanos.

La construcción de un árbol genealógico se complica por el hecho de que diferentes parámetros de análisis pueden dar resultados diferentes: el mismo conjunto de secuencias genéticas puede producir dos árboles genealógicos muy diferentes.

Para el SARS-CoV-2, el análisis filogenético resulta particularmente difícil. Aunque ahora hay disponibles decenas de miles de secuencias de SARS-CoV-2 , no se diferencian lo suficiente entre sí como para formar una imagen clara de cómo se relacionan.

¿Podría haberse liberado el SARS-CoV-2 de un laboratorio de investigación? Aunque la evidencia actual implica que este no es el caso, 18 virólogos prominentes sugirieron recientemente que esta cuestión debería investigarse más a fondo. Aunque se ha especulado acerca de la ingeniería del SARS-CoV-2 en un laboratorio, esta posibilidad parece muy poco probable. Al comparar la secuencia genética de RaTG13 salvaje con SARS-CoV-2, las diferencias se distribuyen aleatoriamente por todo el genoma. En un virus diseñado, habría bloques claros de cambios que representan secuencias introducidas de una fuente viral diferente.

Hay una secuencia única en el genoma del SARS-CoV-2 que codifica una parte de la proteína de pico que parece desempeñar un papel importante en la infección de las personas. Curiosamente, se encuentra una secuencia similar en el coronavirus MERS que causa una enfermedad similar a COVID-19 . Aunque no está claro cómo el SARS-CoV-2 adquirió estas secuencias, la evolución viral sugiere que surgieron de procesos naturales. Los virus acumulan cambios ya sea por intercambio genético con otros virus y sus huéspedes, o por errores aleatorios durante la replicación. Los virus que obtienen un cambio genético que les da una ventaja reproductiva generalmente continuarían transmitiéndolo a través de la replicación. El hecho de que MERS y SARS-CoV-2 compartan una secuencia similar en esta parte del genoma sugiere que evolucionó naturalmente en ambos y se propagó porque les ayuda a infectar células humanas.

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