Cada vez que hay un brote importante de una enfermedad, una de las primeras preguntas que hacen los científicos y el público es: "¿De dónde vino esto?"

Para predecir y prevenir futuras pandemias como COVID-19, los investigadores deben encontrar el origen de los virus que las causan. Ésta no es una tarea trivial. La origen del VIH no quedó 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 causó epidemias periódicas desde la década de 1970.

Como miembro del experto en ecología viralA menudo me preguntan cómo los científicos rastrean los orígenes de un virus. En mi trabajo, 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.

Los virus pasan de huéspedes animales salvajes a humanos

Muchos virus y otros agentes patógenos que infectan a las personas se originan en animales. Estas enfermedades son zoonótico, lo que significa que son causados ​​por virus animales que saltaron a las personas y se adaptaron para propagarse a través de la población humana.

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 la enfermedad hasta que saltó a una nueva especie huésped. Los investigadores no pueden simplemente buscar animales enfermos.

Otro problema es que las personas y sus animales de alimentación no están estacionarios. El lugar donde los investigadores encuentran a la primera persona infectada no es necesariamente cercano al lugar donde apareció el virus por primera vez. Un desafío en el rastreo del origen viral es la amplia gama de muestras humanas y animales que deben recolectarse y analizarse. LLuis Alvarez / DigitalVision a través de Getty Images

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

Para el SARS-CoV-2, el virus que causa COVID-19, el pariente más cercano que los científicos han encontrado hasta ahora es BatCoVRaTG13. Este virus es parte de una colección de coronavirus de murciélago descubiertos en 2011 y 2012 por virólogos del Instituto de Virología de Wuhan. Los virólogos buscaban coronavirus relacionados con el SARS en murciélagos después de la Pandemia de SARS-CoV-1 en 2003. Recolectaron muestras fecales y frotis de garganta de murciélagos en un sitio en la provincia de Yunnan a unas 932 millas (1,500 kilómetros) del laboratorio del instituto en Wuhan, donde llevaron 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.

Encontrar a los parientes más cercanos

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 averiguando 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 demostró que había terminado 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 el SARS-CoV-2 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. Para encontrar el huésped intermedio entre los murciélagos y los humanos, los investigadores tienen que lanzar una gran red y tomar muestras de muchos animales diferentes. Foto AP / Silvia Izquierdo

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 encontré el coronavirus en animales del mercado.

Asimismo, cuando se identificó un coronavirus relacionado en pangolines confiscado 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 los murciélagos a los pangolines y a los humanos. La virus del pangolín Sin embargo, se encontró que 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 requiere 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.

Creación de un árbol genealógico para el SARS-CoV-2

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. Los investigadores 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, el Variante sudafricana, B.1.351, y 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. Las secuencias de nucleótidos de seis virus ficticios se muestran en la parte superior. A continuación se muestran dos árboles genealógicos de estos virus creados con dos programas diferentes. El árbol de la izquierda usa solo un porcentaje de identidad, mientras que el árbol de la derecha también considera si las dos secuencias comparten caracteres similares. marilyn roossinck, CC BY-ND

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

El debate actual: ¿host salvaje o desbordamiento de laboratorio?

¿Podría haberse liberado el SARS-CoV-2 de un laboratorio de investigación? Aunque evidencia actual implica que este no es el caso, 18 prominentes virólogos sugirieron recientemente que esta pregunta debería ser investigado más a fondo.

Aunque se ha especulado sobre 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.

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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. Virus acumular cambios ya sea por intercambio genético con otros virus y sus huéspedes, o por errores aleatorios durante la replicación. Virus que obtienen un cambio genético que les da una ventaja reproductiva normalmente continuaría transmitiéndolo mediante 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.

A dónde ir desde aquí?

Averiguar el origen del SARS-CoV-2 podría darnos pistas para comprender y predecir pandemias futuras, pero es posible que nunca sepamos exactamente de dónde vino. Independientemente de cómo el SARS-CoV-2 saltó a los humanos, ahora está aquí y probablemente esté aquí para quedarse. En el futuro, los investigadores deben seguir monitoreando su propagación y vacunar a la mayor cantidad posible de personas.

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