Por qué es importante conocer el plano del SARS-CoV-2

El conocimiento de su composición genética es esencial para encontrar el nuevo tipo de coronavirus en las pruebas, comprender su propagación y desarrollar medicamentos y vacunas contra él.

Se están examinando varias muestras de pacientes para el nuevo coronavirus en el laboratorio del Instituto Bundeswehr de Microbiología

© Instituto de Microbiología de la Bundeswehr

A finales de enero, científicos del Instituto Bundeswehr de Microbiología decodificaron por primera vez el genoma del virus SARS-CoV-2. Previamente, en colaboración con la Berlin Charité y la Munich Clinic Schwabing, lo habían probado en los primeros pacientes en Alemania mediante un test. Hablamos con el virólogo Dr. Roman Wölfel, director del Instituto Bundeswehr:

Dr. Wölfel, ¿por qué era importante descifrar el genoma del SARS-Cov-2?

Para tratar y contener una nueva enfermedad, primero debemos saber cómo se propagan los patógenos en el cuerpo. Por otro lado, tenemos que averiguar cómo se transmiten de persona a persona. Para ambos, necesitamos información del genoma del virus, que obtenemos de cultivos celulares de frotis de garganta y luego examinamos su estructura.

¿Qué se puede concluir de la composición genética del virus?

En nuestro caso, en primer lugar, que el virus de los primeros pacientes con COVID-19 de Baviera era idéntico a un virus de un paciente de la ciudad china de Wuhan. Entonces tenía que venir más o menos directamente de allí. En general, se pueden rastrear cadenas de infección completas a través de tales comparaciones genéticas. Porque siempre que un virus se transmite de una persona a otra y se reproduce allí de nuevo, pueden producirse cambios en su estructura genética. Basándonos en estos cambios, podemos reconstruir la ruta de propagación.

¿Por qué ocurren los cambios?

Como cualquier virus, el SARS-CoV-2 no se puede multiplicar por sí mismo. Para reproducirse, penetra en la faringe y luego en las células pulmonares. Luego, el virus hace que estas células infectadas se encarguen de su reproducción.

A diferencia del genoma humano, que consta de ADN de doble hebra, el genoma del coronavirus está formado por componentes moleculares de ARN de hebra sencilla. Para poder multiplicar este ARN, el virus primero tiene que convertirlo en ADN en células humanas.

Se producen errores durante esta conversión. Puedes imaginarlo como si no estuvieras poniendo un manual de construcción en una fotocopiadora, sino que lo copiaras a mano: en el caso de errores graves, como omisiones que distorsionan el significado, el texto copiado no es comprensible o el virus no funciona . Los errores leves, comparables a los errores de coma, no suelen ser un problema. Luego están contenidos en todos los virus que la célula ahora produce en masa.

¿Y entonces?

Si estos virus ligeramente modificados infectan a una nueva persona, pueden volver a producirse errores a medida que se multiplican, que se suman a los antiguos. Entonces, si encontramos que dos virus en diferentes pacientes tienen errores de ortografía, pero en diferentes lugares, entonces sabemos: estas personas probablemente se infectaron de diferentes maneras, porque sus respectivos virus se desarrollaron de forma independiente durante un tiempo.

Cuantas más muestras de virus tengamos, mejor podremos crear gradualmente una especie de árbol genealógico de SARS-CoV-2 y reconstruir su propagación mundial.

PD Dr. Roman Wölfel, director del Instituto Bundeswehr de Microbiología en Múnich

© Instituto de Microbiología de la Bundeswehr

¿Esta diferencia en el desarrollo permite sacar conclusiones sobre la gravedad de la enfermedad?

No, esto funciona con algunos otros patógenos, pero con nuestro conocimiento actual no con el SARS-CoV-2. El hecho de que Covid-19 pueda tener diferentes grados de gravedad y que no todos los pacientes tengan los mismos síntomas probablemente se deba más al sistema inmunológico y a enfermedades previas individuales. Hasta donde sabemos, esto no tiene nada que ver con las variantes del virus.

¿En qué medida ayuda el modelo genético del virus a comprender su propagación en el cuerpo?

La composición genética del virus proporciona la base para lo que actualmente es la prueba más importante para detectar el virus, la reacción en cadena de la polimerasa. Esto también nos permite usar sondas genéticas de muestras de pacientes para determinar cuándo y en qué parte del cuerpo medimos cuántos virus. Por otro lado, cierta información genética sobre el virus se puede utilizar en las muestras para determinar si el virus se está multiplicando, es decir, si es infeccioso o si probablemente solo hay un virus inactivo.

Para el primero, tomamos muestras de los primeros pacientes alemanes con COVID-19 durante varios días de varias partes del cuerpo, de la garganta, de la tos, de la orina, heces y sangre. Descubrimos que se podían detectar grandes cantidades de virus en la garganta durante los primeros cinco días. Muchos pacientes también tenían dolor de garganta. Debido a que los virus se multiplican en el tracto respiratorio superior durante esta fase, pueden transmitirse muy fácilmente a otras personas a través de gotitas.

En algunos pacientes, el virus luego migra a células pulmonares más profundas. Entonces se pueden detectar virus en la tos, pero su número disminuye significativamente en la garganta. Unos días después, se encuentran virus en las heces. En contraste con la garganta y los pulmones, actualmente no asumimos que el SARS-CoV-2 se multiplique fuertemente en el tracto gastrointestinal.

¿Cómo te enteras?

En las instrucciones de construcción del virus hay secciones que representan varios bloques de construcción diferentes del patógeno: cuando el virus se multiplica, se leen partes de la misma información genética de diferentes longitudes y se hacen diferentes bloques de construcción a partir de él. Estas copias de trabajo del segmento génico se denominan ARN subgenómico.

Entonces, solo encontramos este ARN subgenómico si el virus realmente se multiplica. En la garganta, este suele ser el caso dentro de los primeros cinco días después de la infección; luego encontramos el ARN subgenómico en los pulmones. Encontramos muy poco de este ARN subgenómico en las heces de los pacientes examinados. Por lo tanto, asumimos que no es probable que el SARS-CoV-2 se transmita a otras personas a través de la contaminación de las heces.

A su vez, hasta ahora no hemos encontrado ningún rastro de virus en sangre y orina, ni ARN subgenómico ni normal. Hay informes de casos individuales de China sobre evidencia positiva, pero hasta ahora no hay evidencia real de que el COVID-19 se pueda transmitir a través de la sangre.

¿Es posible la transmisión del SARS-CoV-2 si no se notan síntomas de la enfermedad?

Sí, este parece ser el caso de un cierto número de personas. La dificultad es encontrar a estas personas mientras aún son contagiosas. Cualquiera que esté bien no va al médico ni se hace la prueba. Solo las personas de contacto de personas enfermas o personal médico hacen esto.

¿Cuánto tiempo eres contagioso?

Eso depende del caso individual. Probablemente no todas las personas sean contagiosas durante el mismo período de tiempo. La mayoría de los pacientes que analizamos tenían producción de anticuerpos el día 14 después de que comenzaron los síntomas. Para algunos, comenzó después de siete días, para muchos alrededor del décimo día. Tan pronto como se producen anticuerpos contra el virus, su infecciosidad disminuye rápidamente.

¿Es debido a esta producción de anticuerpos la gravedad de una infección viral?

Diferentes factores juegan un papel que no todos conocemos en este momento. Algunas personas pueden tener variantes del receptor al que se adhieren los virus del SARS-CoV-2 para penetrar en las células. En algunas personas, los virus pueden atacar a las células con mayor facilidad, en otras son más difíciles. Aún otras personas han tenido otra infección de corona antes y, debido a la similitud de los virus, tienen cierta protección, si no absoluta.

Para los fumadores que, según las estadísticas, se enferman más gravemente, los estudios muestran que el receptor de unión del virus aumenta. Al mismo tiempo, el humo del cigarrillo irrita permanentemente las células pulmonares y debilita el sistema inmunológico. Pero todo esto debe explorarse más de cerca.

¿Cómo funciona esta producción de anticuerpos?

En primer lugar, los llamados anticuerpos IgA se forman en la membrana mucosa de la boca y la garganta. Estos anticuerpos se unen al virus y evitan que infecte otras células. Después de ocho días, no pudimos aislar ningún virus en la garganta de los primeros pacientes examinados en Munich.

Después de los anticuerpos IgA, el sistema inmunológico produce anticuerpos IgG. Ofrecen una protección duradera y, al igual que la IgA, evitan que más células sean atacadas. Esta segunda variante de anticuerpo se forma alrededor del décimo y el decimocuarto día después del inicio de la enfermedad. En el caso de COVID-19, otros anticuerpos de la variante IgM solo son detectables en este momento. A diferencia de otras infecciones virales, los anticuerpos IgM parecen desempeñar solo un papel menor en las infecciones por SARS-CoV-2.

La prueba de la respuesta inmune de este cuerpo es importante para saber cuándo aquellos que han sanado están protegidos y ya no pueden infectar a otras personas. Los procedimientos de prueba correspondientes se están desarrollando y probando actualmente, también aquí en Munich.

Imagen de microscopio electrónico del coronavirus-2 del SARS del primer paciente con COVID-19 diagnosticado en Alemania

© Instituto de Microbiología de la Bundeswehr

¿La inmunización pasiva con anticuerpos jugará un papel importante en la protección contra COVID-19 en el futuro?

La inmunización pasiva, es decir, la transferencia de anticuerpos de una persona recuperada a otra, ofrece una protección rápida, pero no una protección duradera. Por tanto, el objetivo del desarrollo de una vacuna debe ser siempre desarrollar una vacuna activa. La protección solo es duradera si el propio cuerpo produce los anticuerpos y puede reactivarlos de las células de memoria incluso años después.

Pero eso lleva más tiempo: los investigadores deben decidir con qué parte del virus trabajarán. Debe aclarar las preguntas de seguridad: ¿alguien está reaccionando excesivamente, hay efectos secundarios graves que pueden anular el beneficio de la vacuna? Luego también está la cuestión de si la vacuna se puede producir en la cantidad y calidad adecuadas.

¿Eso también forma parte de su trabajo en el instituto?

No, nos ocupamos principalmente del diagnóstico de SARS-CoV-2. Actualmente realizamos alrededor de 200 pruebas de PCR por día. Las muestras provienen de soldados, personal hospitalario, bomberos y policías de la región. Es particularmente importante que el personal del hospital sepa: ¿Estoy muy infectado? Por un lado, para evitar contagiar a los pacientes, y por otro, para evitar entrar en cuarentena innecesariamente y estar ausente durante quince días.

¿Por qué la Bundeswehr se preocupa incluso por las enfermedades virales?

En nombre de las Fuerzas Armadas Alemanas, nuestro instituto se ocupa de enfermedades emergentes y peligrosas en todo el mundo e investiga y desarrolla opciones de diagnóstico y tratamiento adecuadas. El objetivo es identificar rápidamente patógenos como el ébola o la fiebre de Lassa que pueden enfermar nuestros soldados, por ejemplo, cuando están desplegados en el extranjero.Por eso estamos preparados para muchos patógenos.

El personal de nuestro instituto también formó parte de uno de los primeros equipos extranjeros que participó en el brote de ébola de 2014 en África Occidental. Sin embargo, lo nuevo de la situación actual para nosotros es que no somos nosotros los que viajamos al brote de la enfermedad, pero esta vez la pandemia se está extendiendo a nuestra propia puerta de entrada.