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¿Por qué el SARS-Cov-2 no afecta a otros animales?

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¿Por qué el coronavirus no afecta a animales como perros y vacas? Sé que el SARS-CoV-2 es un virus zoonótico, es decir, puede afectar tanto a humanos como a otros animales. También sé que la composición del ADN y la estructura celular de casi todos los animales de la tierra es la misma.


Aunque la secuencia de ADN puede ser más del 90% similar entre dos especies, los aminoácidos individuales pueden marcar una gran diferencia en la interacción entre dos proteínas. En este caso, las proteínas más relevantes son la proteína de pico de coronavirus y la enzima ACE2 expresada en la superficie de las células diana. Incluso en la cantidad limitada de tiempo que ha existido y estudiado el SARS-CoV-2, los investigadores han encontrado mutaciones de un solo aminoácido en su proteína de pico que afectan significativamente la forma en que se une a ACE2. Al construir modelos animales para COVID-19 y para el SARS original, en algunos casos ha sido necesario introducir un gen ACE2 humano para permitir la infección. Sin embargo, vale la pena señalar que este no es siempre el caso; por ejemplo, los hurones y los hámsteres pueden infectarse con el SARS-CoV-2 sin ninguna modificación genética.

Este artículo ofrece un resumen del trabajo realizado hasta el momento: Muñoz-Fontela, C., Dowling, W.E., Funnell, S.G.P. et al. Modelos animales para COVID-19. Naturaleza 586, 509-515 (2020).


Pandemia de coronavirus vinculada a la destrucción de la vida silvestre y los ecosistemas del mundo

COVID-19 es el último ejemplo de cómo el impacto humano en áreas de biodiversidad y hábitats de vida silvestre está relacionado con la propagación de enfermedades infecciosas.

Después de que estalló el nuevo coronavirus en Wuhan, China, a fines de diciembre de 2019, los teóricos de la conspiración no tardaron en afirmar que se fabricó en un laboratorio cercano.

El consenso científico, por otro lado, es que el virus, SARS-CoV-2, es una enfermedad zoonótica que saltó de animal a humano. Lo más probable es que se haya originado en un murciélago, posiblemente antes de pasar por otro mamífero.

Si bien el virus ciertamente no fue diseñado en un laboratorio, esto no significa que no hayamos jugado un papel en la pandemia actual. El impacto humano en los hábitats naturales, la pérdida de biodiversidad y la degradación de los ecosistemas están haciendo que los eventos de propagación de virus sean mucho más probables, según ha encontrado un importante estudio nuevo de científicos de Australia y Estados Unidos.

El número de brotes de enfermedades infecciosas emergentes se ha más que triplicado cada década desde la década de 1980. Más de dos tercios de estas enfermedades se originan en animales y alrededor del 70% de ellas provienen de animales salvajes. Muchas de las enfermedades infecciosas con las que estamos familiarizados (ébola, VIH, gripe porcina y aviar) son zoonóticas.

Al contrario de lo que dicen los teóricos de la conspiración, el nuevo coronavirus no se creó en un laboratorio en Wuhan, pero la pandemia está relacionada con el comportamiento humano.

Con la ayuda de una población mundial hiperconectada, el SARS-CoV-2 y la enfermedad que causa, COVID-19, también ha demostrado la rapidez con la que los brotes modernos pueden convertirse en pandemias.

Si bien la velocidad a la que COVID-19 se ha extendido por todo el mundo ha conmocionado a muchos, los científicos han estado advirtiendo durante mucho tiempo sobre una pandemia de este tipo.

Al alterar los ecosistemas, hemos creado las condiciones que permiten que los virus animales se traspasen a las poblaciones humanas, dice Joachim Spangenberg, ecólogo y vicepresidente del Sustainable Europe Research Institute.

"Estamos creando esta situación, no los animales", dijo Spangenberg a DW.

Deforestación, invasión del hábitat

A medida que las personas se adentran en los territorios de los animales salvajes para talar bosques, criar ganado, cazar y extraer recursos, estamos cada vez más expuestos a los patógenos que normalmente nunca abandonan estos lugares y los cuerpos en los que habitan.

"Nos estamos acercando cada vez más a los animales salvajes", dice Yan Xiang, profesor de virología en el Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas, "y eso nos pone en contacto con estos virus".

Después del Amazonas, las arenas bituminosas de Canadá son responsables de la segunda tasa de deforestación más rápida del planeta.

"A medida que aumenta la densidad de la población humana y aumenta la invasión de los hábitats naturales, no solo de las personas sino también de nuestros animales domésticos, aumenta el número de resultados", David Hayman, profesor de ecología de enfermedades infecciosas en la Universidad de Massey en Nueva Zelanda, dijo a DW.

Pero, además de aumentar la probabilidad de transferencia, la alteración del ecosistema también tiene un impacto en la cantidad de virus que existen en la naturaleza y en cómo se comportan.

En el último siglo, los bosques tropicales, que albergan alrededor de dos tercios de los organismos vivos del mundo, se han reducido a la mitad. Esta profunda pérdida de hábitat tiene efectos en cadena en todo el ecosistema, incluso en las "partes que tendemos a olvidar: las infecciones", dice Hayman.

En algunos casos, los científicos han observado que cuando los animales en la parte superior de la cadena alimentaria desaparecen, los animales en la parte inferior de la cadena alimentaria, como las ratas y los ratones que portan más patógenos, tienden a llenar ese espacio.

"No se trata solo de cuántas especies tenemos en un ecosistema", dice Alice Latinne de la Wildlife Conservation Society, "se trata de qué especies".

"Cada especie juega un papel diferente en el ecosistema y, a veces, si simplemente reemplaza una especie por otra, esto puede tener un gran impacto en términos de riesgo de enfermedad. Y a veces no podemos predecirlo", dijo a DW.

Entre agosto de 2018 y julio de 2019, se talaron cerca de 10.000 kilómetros cuadrados de la Amazonía.

Los cambios en el hábitat también pueden obligar a los animales, y a sus patógenos, a ir a otra parte, incluidas las áreas pobladas por personas.

Latinne se basa en el ejemplo de la aparición del virus Nipah en Malasia a fines de la década de 1990, donde la deforestación llevó a los murciélagos frugívoros de su hábitat forestal a los árboles de mango en las granjas de cerdos. Los murciélagos a menudo portan patógenos que no los molestan, pero en este caso, cuando los cerdos entraron en contacto con los excrementos y la saliva de los murciélagos, se infectaron. Luego, los cerdos infectaron a los granjeros.

La evidencia que vincula la alteración de los ecosistemas con un mayor riesgo de transferencia de infecciones nuevas es la razón por la que, según Spangenberg, los expertos hablan sobre la importancia del concepto de "Una salud", la idea de que la salud de los animales, el ecosistema y los seres humanos están interrelacionados, y cuando uno lo está desequilibrado, otros siguen su ejemplo.

Comercio de vida silvestre

Los denominados "mercados húmedos" que venden productos, carne y animales vivos proporcionan otra incubadora para la aparición de enfermedades infecciosas. Los científicos creen que existe una gran posibilidad de que el SARS-CoV-2 haya surgido en un mercado húmedo en Wuhan, China.

Atornillar animales estresados ​​y enfermos en jaulas es, en muchos sentidos, el "escenario perfecto" para incubar nuevos patógenos, dice Spangenberg, y "una excelente manera de transferir enfermedades de una especie a otra". Por esa razón, muchos científicos, incluido Spangenberg, dicen que el mundo necesita, como mínimo, introducir regulaciones estrictas para los mercados de animales vivos.


¿Son los animales vulnerables al COVID-19?

Crédito: CC0 Public Domain

Si bien hasta ahora no hay evidencia de que las mascotas, el ganado o sus dueños puedan infectarse entre sí con COVID-19, también hay muy poca investigación sobre un posible cruce.

El nuevo coronavirus comenzó con un animal, luego mutó para transferirse a las personas, pero la investigación aún no ha demostrado si el virus ha regresado a los animales, dijo Scott Kenney, investigador de la Facultad de Alimentos, Agricultura y Medio Ambiente de la Universidad Estatal de Ohio. Ciencias (CFAES).

"Los virus están constantemente probando y evolucionando, tratando de encontrar otros huéspedes", dijo Kenney, que estudia los coronavirus, incluidos los que se cruzan de una especie a otra.

Se cree que el COVID-19 se propagó rápidamente entre personas de todo el mundo y se originó en los murciélagos, pero el virus del murciélago cambió, alterando las proteínas de la superficie para poder transferirse de manera eficiente de una persona a otra. Estas proteínas de superficie son diferentes en el virus del murciélago mutado, por lo que es menos probable que COVID-19 afecte a los murciélagos originales. Aún no se ha probado si otros animales son susceptibles al COVID-19, dijo.

Cuando los virus infectan a un animal, producen miles de millones de copias de sí mismos. Algunas de las copias tienden a cambiar ligeramente del virus original. Según Kenney, si bien la mayoría de estas copias irregulares mueren, ocasionalmente se produce un cambio que es beneficioso para el virus, como alterar su capacidad para infectar una especie diferente.

"Si la nueva especie está expuesta a este virus alterado, ahora puede hacer muchas más copias de sí mismo y potencialmente infectar a una especie completamente nueva", dijo.

Hasta ahora, la única investigación sobre COVID-19 y animales involucra estudios en China que mostraron que dos perros dieron positivo por COVID-19. Pero ninguno de los perros infectados tenía síntomas del virus, y los investigadores de esos estudios no creen que hayan transmitido la enfermedad a otros animales o personas.

Los coronavirus son una gran familia de virus, siendo el COVID-19 la última incorporación. Algunos coronavirus causan enfermedades en las personas, algunos causan enfermedades en ciertos animales y otros enferman tanto a las personas como a los animales. El síndrome respiratorio agudo severo (SARS) y el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS) fueron ambos coronavirus que comenzaron en animales y se trasladaron a las personas, lo que provocó brotes. Ninguno era tan experto en transmitir a las personas como COVID-19.

"COVID-19 ha logrado alcanzar un punto óptimo en la evolución del virus", dijo Kenney. "Las personas infectadas pueden estar muy enfermas o mostrar pocos signos, lo que lleva a una propagación muy rápida de la infección".

Los coronavirus son comunes entre los animales de granja. Si COVID-19 volviera a saltar especies y fuera receptivo a los animales, un animal probable en la granja para atraparlo serían los cerdos, dijo. Eso se debe a que los cerdos tienen una proteína similar a los humanos que el virus del SARS, un primo del coronavirus del COVID-19, usa para infectar a los humanos. Los estudios demuestran que también puede funcionar en los cerdos.

Entre los animales de granja, los cerdos parecen ser los más susceptibles a los coronavirus, capaces de contraer hasta seis coronavirus diferentes específicos de los cerdos.

"No estoy seguro de que nadie sepa realmente por qué", dijo. "Fuera de los murciélagos, los cerdos y los humanos parecen estar infectados por la mayor cantidad de coronavirus diferentes".

Se necesitan más estudios para comprender si esto se debe a algo en la fisiología o composición genética de los cerdos, o simplemente a que los humanos y los cerdos se encuentran con coronavirus con más frecuencia que otros animales. Eso da como resultado más propagaciones de virus.

Uno de los coronavirus más devastadores entre el ganado en los últimos años afectó solo a los cerdos: el virus de la diarrea epidémica porcina. Durante un brote de 2013, el virus mató a un número significativo de cerdos en los Estados Unidos y China, todos ellos cerdos jóvenes.

"El virus continúa apareciendo y causando problemas en muchos países del mundo", dijo Kenney.

Incluso si los agricultores han pasado mucho tiempo con cerdos u otro ganado, incluidos los animales con coronavirus, no tienen inmunidad al COVID-19, dijo. Por eso es importante tener cuidado.

"Siempre que esté cerca de un animal, debe tener una buena higiene. Hay muchas enfermedades, además de los coronavirus en los animales, que pueden transmitirse a los humanos y viceversa.


¿Por qué COVID-19 mata a algunos, no a otros? La respuesta puede estar en el sistema inmunológico humano

1 de 3 Dr. Anthony Fauci en un breifing de noticias de la Casa Blanca el martes 31 de marzo de 2020. Fauci, el principal experto en enfermedades infecciosas de la nación, que se ha convertido en un habitual en las sesiones informativas sobre el coronavirus del presidente Donald Trump, recibirá información mejorada seguridad personal después de recibir amenazas luego de sus repetidas súplicas a los estadounidenses para que ayuden a frenar la propagación de la pandemia mortal, dijeron las autoridades el miércoles 1 de abril de 2020. (Erin Schaff / The New York Times) Erin Schaff / New York Times Mostrar más Mostrar menos

2 de 3 Levi Garraway of Genentech Cortesía de Genentech / Mostrar más Mostrar menos

3 de 3 Carolyn S. Calfee, MD MAS, profesora en residencia de medicina y anestesia en UCSF, posa para un retrato el jueves 26 de marzo de 2020. San Francisco. Calif. Jana Asenbrennerova / Especial para The Chronicle Mostrar más Mostrar menos

Ya es bastante aterrador que un virus peligroso se esté multiplicando en todo el mundo, pero uno de los aspectos más aterradores de COVID-19 es la forma misteriosa en que afecta a sus víctimas, matando a algunas personas y dejando a otras con síntomas leves o nulos.

Es un rompecabezas que ha desconcertado a los profesionales médicos y ha provocado una serie de estudios en el Área de la Bahía y en todo el mundo para tratar de averiguar qué está sucediendo. Las primeras pruebas son aleccionadoras.

Los especialistas en enfermedades infecciosas creen cada vez más que la desconcertante aleatoriedad de quién se enferma más puede tener menos que ver con el SARS-CoV-2, el virus que causa la enfermedad, que con algunas personas con respuestas inmunes demasiado sólidas a la infección.

El dilema ha adquirido una nueva urgencia, dado que muchas de las víctimas más afectadas no son ancianos ni padecen enfermedades preexistentes, sino personas jóvenes, sanas y activas. Ese hecho preocupante fue destacado esta semana por el Dr. Anthony Fauci, director del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas y miembro del grupo de trabajo del presidente Trump & rsquos sobre coronavirus.

"Hay tantas personas a las que les va bien y luego a algunas personas que simplemente, bingo, se ponen un respirador, se ponen en ECMO (una máquina de soporte vital) y se mueren", dijo Fauci durante una entrevista con el corresponsal médico de CNN, el Dr. Sanjay Gupta. . Quiero decir, la dicotomía entre eso, hay algo ahí, Sanjay, que nos falta desde el punto de vista de la patogenia. Y no creo que sea así solo si usted es anciano o si tiene condiciones subyacentes. Hay algo más que está sucediendo allí que, con suerte, finalmente averiguamos.

El número de muertos es, sin duda, más alto entre los ancianos y las personas con afecciones médicas subyacentes, pero la dificultad respiratoria extrema que causa esas muertes e inflamación mdash, el llenado de los pulmones con líquido, neumonía y mdash parece ser menos selectiva.

"Algunos de los síntomas son causados ​​por la respuesta inflamatoria al virus", dijo Levi Garraway, director médico de Genentech, que está realizando ensayos con un medicamento llamado Actemra, que fue diseñado para controlar las respuestas inmunitarias hiperactivas. & ldquoLa respuesta puede ser buena, pero en algunos casos puede haber una respuesta excesiva. Eso puede llevar a sus propios problemas. & Rdquo

La mayoría de las enfermedades autoinmunes, como la artritis reumatoide, el lupus y la esclerosis múltiple, son el resultado de una respuesta inmunitaria hiperactiva. Aunque se desconocen las causas de la mayoría de las enfermedades autoinmunes, se cree que algún tipo de bacteria, virus o fármaco engaña al cuerpo y hace que los glóbulos blancos piensen que las células sanas son invasoras y las atacan.

Los expertos teorizan que fueron las fuertes respuestas del sistema inmunológico de las víctimas las que causaron tantas muertes durante la pandemia de gripe española de 1918, que en realidad mató a más jóvenes sanos de 20 a 40 años que cualquier otra persona.

El coronavirus que se propaga por todo el mundo parece desencadenar una reacción de tipo autoinmune similar en ciertas personas, dicen los expertos.

La Dra. Carolyn Calfee, profesora de medicina y anestesia en UCSF, está investigando esas reacciones y tratando de comprender en qué se diferencia este coronavirus de otras infecciones.

Una cosa común en prácticamente todos los casos críticos, dijo, es la aparición del síndrome de dificultad respiratoria aguda, o SDRA, que se caracteriza por una fuga de líquido hacia los pulmones. Es por eso que muchas víctimas necesitan un ventilador para respirar.

Calfee, un experto en la afección, dijo que el SDRA es causado por una inflamación en los pulmones, similar a una quemadura o ampolla en la piel.

& ldquoImagina lo que sucede cuando te quemas el brazo. Bueno, cuando tienes una lesión aguda en los sacos de aire de los pulmones, sucede algo similar ”, dijo Calfee. & ldquoLa barrera limpia y agradable entre los sacos de aire y la sangre se vuelve goteante y se inflama y los fluidos comienzan a verterse en los pulmones. & rdquo

Lo que es extraño, dijo, es cuán repentinamente se materializa el SDRA en los pacientes con COVID-19 y lo difícil que es eliminarlo.

Dijo que los pacientes pueden experimentar síntomas relativamente leves, parecidos a los de la gripe, durante una semana antes de que comiencen los síntomas del SDRA, y su aparición suele ser repentina, sin previo aviso. Y luego, a menudo se requiere de una semana a varias semanas en un ventilador y mdash un tiempo inusualmente largo para un paciente con una enfermedad respiratoria y mdash para que los pacientes se recuperen, si es que lo hacen.

Calfee y sus colegas están recolectando muestras de sangre y líquido pulmonar para tratar de averiguar qué tienen los sistemas inmunológicos de algunas personas y rsquos que les provoca reacciones tan graves. Este tipo de estudios son la clave para decenas de laboratorios universitarios e institutos biológicos de todo el mundo que intentan desarrollar medicamentos y una vacuna.

La Dra. Melanie Ott, investigadora principal del Instituto Gladstone de Virología e Inmunología en San Francisco y rsquos Mission Bay, dijo que los casos extremos de coronavirus son el resultado de una interacción única entre el virus y su huésped humano.

Los virus como el SARS-CoV-2, explicó, son microbios parásitos que no pueden reproducirse o vivir mucho tiempo fuera de un animal.

"Necesita entrar y secuestrar la maquinaria, que es lo que la hace tan peligrosa porque se lleva la maquinaria anfitriona", dijo Ott. & ldquoPropaga su genoma en una célula huésped. & rdquo


Muchas especies son susceptibles a la infección porque contienen una proteína conocida como enzima convertidora de angiotensina 2 o ACE2.

Eso es porque el virus en sí está cubierto de proyecciones puntiagudas que pueden adherirse a las proteínas ACE2 en la superficie de las células animales. Los "picos" de coronavirus se bloquean en su lugar y secuestran la célula para replicarse.

Utilizando bases de datos y modelos informáticos, los investigadores han examinado los genes de las especies para averiguar si el SARS-CoV-2 puede utilizar la proteína ACE2 en sus células. Un estudio reciente, publicado en la revista Microbes and Infection el 19 de marzo, mostró que el SARS-CoV-2 podría adherirse al receptor ACE2 de muchas especies diferentes, incluidos murciélagos, gatos de algalia y cerdos, y predijo que también podría hacerlo. hacerlo en cabras, ovejas, caballos, pangolines, linces y palomas.

La investigación realizada por el Instituto de Investigación Veterinaria de Harbin en China sugiere que el virus se replica mal en pollos, patos y cerdos.

El primer caso confirmado de coronavirus en un animal en los EE. UU. Se documentó el 5 de abril, cuando se descubrió que Nadia, una tigre malaya de 4 años del zoológico del Bronx, había contraído el virus, probablemente de un cuidador infectado pero asintomático. Más tarde se descubrió que muchos de los grandes felinos del zoológico habían contraído el virus, pero la mayoría mostraba síntomas leves y se esperaba que se recuperaran.


1. Introducción

Antes de 2003, los únicos coronavirus patógenos conocidos eran el hCoV-229E y el hCoV-OC43, ambos responsables de enfermedades respiratorias triviales con síntomas similares a los del resfriado común [1]. [ 2,3]. La rápida propagación mundial de la nueva enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) ha puesto la salud pública mundial en serias dificultades desde principios de 2020. COVID-19 es una enfermedad respiratoria que afecta principalmente a los pulmones y causa síntomas de diversos grados de morbilidad [ 4]. Hasta la fecha, esta infección causada por el nuevo coronavirus SARS-CoV-2 afectó a más de 120 millones de personas en todo el mundo & # x02014

30 millones en los EE.UU. y más de 3 millones en Italia & # x02014 causando un alto número de muertes [5]. A pesar de una vacunación a gran escala en curso en todo el mundo, los problemas asociados con esta enfermedad viral están lejos de resolverse, en particular debido a la insurgencia y difusión de nuevas cepas y, en algunos casos, la insuficiencia de los servicios de salud. Por lo tanto, la necesidad de encontrar nuevas estrategias terapéuticas para el tratamiento rápido, eficaz y asequible de esta peligrosa infección se está volviendo crucial.

El agente causante de COVID-19 es el SARS-CoV-2, un virus de ARN monocatenario (+ ssRNA) que pertenece a la Coronaviridae familia capaz de propagarse entre humanos y animales [6]. El genoma del SARS-CoV-2 está representado por dos marcos de lectura abiertos que codifican dos poliproteínas grandes, pp1a y pp1ab. Después de la escisión proteolítica, estos se traducen en proteínas no estructurales maduras (NSP). Las enzimas implicadas en esta conversión son dos cisteína proteasas, a saber, la proteasa de tipo papaína PL pro y la proteasa de tipo quimotripsina 3CL pro, esta última más comúnmente conocida como M pro. Son indispensables para la proliferación e infectividad del virus, ya que permiten la maduración de las poliproteínas virales y, en consecuencia, su ensamblaje en nuevos viriones. Se cree comúnmente que encontrar nuevas terapias específicas destinadas a inhibir estos procesos proteolíticos puede ser de gran utilidad en la lucha contra COVID-19, así como en la prevención de epidemias virales posteriores.

El ciclo de replicación de SARS-CoV-2 se muestra en la Figura 1. La entrada del virus en la célula pulmonar está regulada por la interacción de la proteína espiga (proteína S) con el receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE-2), ubicado en la superficie del neumocito [7]. La proteína S se procesa primero mediante una escisión proteolítica que involucra los sitios S1 / S2 (o S2 & # x02018) de una serina proteasa ubicada en la superficie de la célula humana, llamada TMPRSS-2 [8]. TMPRSS-2 pertenece a una familia de serina proteasas transmembrana y está esencialmente involucrado en la entrada del virus en la célula huésped. La escisión proteolítica realizada por TMPRSS-2 sobre la proteína S viral permite la exposición del sitio de unión de la superficie externa del virus al receptor ACE-2, lo que permite la entrada. Es de destacar que la afinidad de la proteína S del SARS-CoV-2 por el receptor ACE-2 es aproximadamente 10 veces mayor que la del SARS-CoV [9]. Por tanto, el virus penetra en la célula huésped mediante endocitosis mediada por receptores o fusión con la membrana plasmática [10]. Hoffmann M. y col. demostró cómo camostat, un inhibidor de TMPRSS2 que contiene una guanidina terminal dotada de propiedades antiinflamatorias y antifibróticas, puede bloquear la infección por SARS-CoV-2 en las células pulmonares [8], lo que sugiere que dirigirse a esta proteasa puede ser una de las estrategias potenciales para descubrir y desarrollar nuevos inhibidores de la fusión anti-COVID-19 [11].

Vista esquemática del ciclo de replicación del SARS-CoV-2.

Varias enzimas proteolíticas importantes están involucradas en la replicación y la capacidad infecciosa de SARS-CoV-2, incluyendo SARS-CoV-2 M pro, SARS-CoV-2 PL pro y TMPRSS-2. Sin embargo, sólo se han desarrollado eficazmente moléculas capaces de inhibir selectivamente la actividad pro del SARS-CoV-2 M. A pesar de su importante papel, las otras dos enzimas proteolíticas virales son difíciles de apuntar debido a su alto grado de similitud con las proteasas humanas y los consiguientes inconvenientes relacionados con los fenómenos de inhibición inespecífica. Por lo tanto, esta revisión se centra en la estructura del SARS-CoV-2 M pro y el descubrimiento de sus inhibidores (fármacos reutilizados o compuestos recién sintetizados) para el tratamiento de COVID-19. Además, se discutirán brevemente los principales ensayos enzimáticos y métodos basados ​​en células para sus evaluaciones biológicas.


Encontrar la mejor toma

Con el objetivo de prevenir una futura pandemia como el COVID-19, los científicos están buscando formas de inmunizar a las personas contra muchos, si no todos, los coronavirus. Varias estrategias para estas vacunas contra el pancoronavirus se centran en el pico, la proteína de superficie común a todos los miembros de la familia viral.

La joya de la corona, Spike, inicia una infección cuando parte de su cabeza (S1) se une a un receptor celular humano y una enzima humana corta el pico para que su tallo (S2) pueda fusionarse con la célula. El pico varía entre los coronavirus y las regiones más conservadas de su cabeza o tallo pueden servir como una vacuna protectora en general.

Pico quimérico Una vacuna de ARN mensajero (ARNm) que combina secuencias de genes de pico de SARS-CoV, SARS-CoV-2 y otros coronavirus puede producir una mezcla de dominios de proteínas que pueden conferir una amplia protección inmunitaria.

Nanopartículas RBD Debido a que los anticuerpos contra el dominio de unión al receptor de spike (RBD) pueden ser clave para la protección de la vacuna, los científicos están ensamblando RBD de múltiples coronavirus en nanopartículas o nanocajas.

Vacunas en serie Un enfoque de vacuna contra el pancoronavirus proporcionaría una serie de proteínas de pico diferentes, cada una en su configuración de trímero natural en una partícula portadora.

Virus completo Los fabricantes de vacunas han utilizado durante mucho tiempo virus inactivados o debilitados. La combinación de múltiples coronavirus de uno o más géneros podría estimular una protección inmunológica más amplia.

Asuntos familiares Los coronavirus se agrupan en cuatro géneros. Infectan a muchas especies, aunque la mayoría se han encontrado en murciélagos. De los siete que se sabe que infectan a las personas, cuatro causan resfriados leves y tres pueden ser letales.

Una vacuna ideal contra el pancoronavirus nos protegería de sus cuatro géneros: alfa, beta, gamma y delta, pero la mayoría de los investigadores tienen objetivos más modestos. “Cuanto más se avanza, más difícil se vuelve” una vacuna, dice el inmunólogo Dennis Burton de Scripps Research, que a menudo colabora con Ward.

No se sabe que los coronavirus gamma y delta, que se encuentran principalmente en aves y cerdos, infecten a los humanos, por lo que los desarrolladores de vacunas les han prestado poca atención. Hay más interés en los alfa coronavirus porque dos causan resfriados en los seres humanos. Pero son las beta las que atraen el mayor esfuerzo, y en particular los sarbecovirus, un subconjunto que incluye el SARS-CoV-2 y el SARS-CoV, pero no el MERS más genéticamente distinto y sus parientes. Los sarbecovirus son los objetivos de Ward y Burton es optimista. “Ya sabemos que se pueden obtener anticuerpos bastante buenos que actúan contra el SARS-CoV y el -2”, dice.

Ralph Baric de la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill, que ha estudiado los coronavirus durante 35 años, ve a este subgrupo como la principal amenaza. "El hecho de que el SARS-CoV-2 esté aquí no significa que vaya a proporcionar algún tipo de protección seria contra otro sarbecovirus que salga de los reservorios zoonóticos", dice. Y si un "SARS-CoV-3" saltó sobre una persona infectada con el virus pandémico actual y creó algo más letal al intercambiar regiones genéticas, y los coronavirus se recombinan con frecuencia, eso es la realización de una película de terror de Hollywood.

Ward y otros en este campo incipiente están siguiendo el ejemplo de los éxitos de las vacunas, desde la poliomielitis hasta el virus del papiloma humano, que dependen de la combinación de componentes de múltiples formas de un patógeno: hasta 23 formas de una molécula de azúcar en una vacuna contra la enfermedad neumocócica. por ejemplo, para aumentar la amplitud de la protección. Aunque Ward todavía se encuentra en las primeras etapas del proceso de diseño, tratando de identificar los objetivos virales conservados que quiere que alcance una vacuna, la bióloga estructural Pamela Bjorkman del Instituto de Tecnología de California está un poco más adelante. Su equipo ha evaluado recientemente vacunas candidatas contra el pancoronavirus en ratones.

Bjorkman y sus colaboradores eligieron una porción de pico de una variedad de beta coronavirus: SARS-CoV y SARS-CoV-2, un virus aislado de un pangolín y cinco virus de murciélago. Utilizaron el dominio de unión al receptor (RBD) de cada virus, la región de la punta que inicia una infección al acoplarse a la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), una proteína de las células humanas. El RBD es el objetivo aparente de la mayoría de los anticuerpos que frustran el SARS-CoV-2.

Las comparaciones de los genes de ARN que codifican los picos mostraron que la sección superior del RBD variaba mucho, pero la parte inferior se conservaba en los diferentes virus. De modo que los investigadores crearon ocho multímeros (pequeñas proteínas) a partir de las secuencias de ARN conservadas. Luego, fijaron combinaciones de ellos en la superficie de una nanopartícula construida a partir de una proteína bacteriana para crear varias vacunas en "mosaico". En teoría, un mosaico produciría anticuerpos que protegen contra los virus conocidos y, dado que las secuencias se conservan, la vacuna también podría proteger contra parientes lejanos de esos virus.

El año pasado, Bjorkman y sus colegas inyectaron a ratones algunas de sus vacunas en mosaico. Informan en la edición del 12 de febrero de Ciencias que en las placas de laboratorio, los anticuerpos recolectados de los ratones neutralizaron poderosamente la infectividad de una amplia gama de sarbecovirus, incluidos los que no se usaron para fabricar la vacuna.

Graham, quien trabajó en vacunas contra el pancoronavirus incluso antes de la pandemia, razona que todo el trímero de pico podría estimular una protección inmunológica mejor o más amplia que solo los RBD. Su equipo tomó trímeros de picos de SARS-CoV-2 y dos beta coronavirus que causan resfriados humanos y los colocó en nanocajas maleables, hechas de dos proteínas diferentes desarrolladas por el biólogo computacional Neil King de la Universidad de Washington (UW), Seattle. El grupo NIAID también está utilizando un segundo andamiaje: nanopartículas creadas a partir de ferritina, una proteína de la sangre que normalmente secuestra y libera hierro.

En una tercera estrategia, Graham prevé dar a las personas una serie de vacunas, cada una de las cuales contiene trímeros de un miembro diferente del género beta, para crear una amplia defensa contra los virus. "Es lo que hacemos ahora mismo para la influenza, básicamente, solo que ocurre durante toda la vida en lugar de más deliberadamente en un período de tiempo más corto", dice. (La vacuna contra la gripe contiene proteínas de superficie de tres o cuatro cepas de ese virus y, a medida que muta, los fabricantes de vacunas cambian los ingredientes anualmente).

Al colocar proteínas de pico en nanopartículas, los desarrolladores de vacunas pretenden seguir el estilo de los restaurantes de lujo, donde la presentación importa casi tanto como la comida en el plato. El objetivo es satisfacer los gustos de las células B, las células inmunitarias que bombean los anticuerpos. Las células identifican a los extranjeros usando proteínas en forma de Y llamadas inmunoglobulinas en sus superficies. (Cuando se secretan, las mismas proteínas son anticuerpos). Las células B responden con más fuerza cuando cada brazo se adhiere a un epítopo diferente. King dice que las nanocajas son ideales para presentar epítopos de esta manera. “Podemos controlar el espaciado y la geometría [de las piezas virales] de una manera mucho más precisa que nadie antes”, dice.

El entrecruzamiento de células B resultante prepara a legiones de células para escupir lo que los investigadores han denominado "superanticuerpos" por su potencia notablemente alta. Estos superanticuerpos se suman a la amplitud de protección de una vacuna porque incluso cuando no son una combinación perfecta para una cepa, aún conservan algo de actividad neutralizante.

El biólogo estructural Andrew Ward estudia los rincones y grietas de una proteína de pico de coronavirus en busca de características comunes a los picos en otros miembros de la familia del virus.

El grupo de Baric está explorando una forma diferente de presentar diversos antígenos. En lugar de colocarlos en andamios, el equipo usa ARNm que codifica una proteína quimérica que mezcla y combina diferentes partes de la espiga de primos distantes del sarbecovirus humano y de murciélago. "Spike es realmente plástico, por lo que es una especie de diseño modular", dice Baric. "Puede mover los componentes sin ningún problema". Four of these mRNA spike chimeras solidly protected mice from a variety of challenges with human and bat sarbecoviruses, Baric and colleagues reported in a bioRxiv preprint posted on 12 March.

Along with calculated strategies, luck can also aid the quest for a pancoronavirus vaccine. Barton Haynes and his team at Duke University, working with Baric’s group, recently designed a vaccine that contains a SARS-CoV-2 RBD in a ferritin nanoparticle. Intended as a booster dose for mRNA COVID-19 vaccines, it turned out to be far more versatile. In monkeys, it worked as intended against SARS-CoV-2. But much to the researchers’ surprise, antibodies taken from the vaccinated monkeys also neutralized SARS-CoV and two related bat coronaviruses in lab studies.

A clue to this surprisingly broad protection came when the team isolated an antibody from a person who had recovered from SARS many years ago. It, too, could neutralize a wide range of sarbecoviruses—and it turned out to bind tightly to the same RBD used in their COVID-19 vaccine booster. A structural analysis of the antibody bound to the RBD shows it latches onto the domain’s side, not the top region favored by most vaccine-induced neutralizing antibodies.

Because this antibody doesn’t interfere with ones that attach to the top, Haynes thinks a vaccine designed to trigger it and more common neutralizing antibodies could provide a one-two punch to multiple viruses. He expects clinical trials of this idea could begin within 6 months.

Some groups have turned their sights far from the RBD, in molecular terms. Spike has both a head, which includes the RBD, and a stem—known as S2—that varies little between coronaviruses. “The S2 subunit is by far the most conserved portion of coronavirus spike,” says Jason McLellan, a structural biologist at the University of Texas, Austin, who co-authored the failed grant proposal with Ward.

After spike lands on a human cellular receptor, a human enzyme slices off the head, or S1, to expose the stem. That then, yes, spikes the cell and initiates the fusion that allows the virus to unload its genetic cargo. Immune responses against S2 can derail that key process, even though the stem isn’t always visible enough normally to initiate them.

A few years ago, McLellan developed a vaccine from the S2 of the MERS virus that protects mice from the virus as effectively as vaccines that feature the full spike. The antibodies produced by the vaccine also bind to, but do not neutralize, SARS-CoV, SARS-CoV-2, and a human cold beta coronavirus. McLellan’s lab is now conducting cryo-EM of antibody-stem conjugates, using S2 from SARS-CoV-2, to develop a vaccine for beta coronaviruses. “Our initial immunogens target all of S2, but we might want to refine that and target smaller portions,” McLellan says.

Like most developers of a pancoronavirus vaccine, McClellan is trying to rally antibody-producing B cells. A few groups, however, hope to also rouse the immune system’s other great army: T cells, which protect the body by destroying infected cells. On 18 May 2020 in Naturaleza, Vir Biotechnology working with UW structural biologist David Veesler described an antibody, isolated from someone who had SARS in 2003, that neutralized infectivity of both SARS-CoV and SARS-CoV-2—but with help from T cells.

Chances are, in the next 10 to 50 years, we may have another outbreak like SARS-CoV-2.

Andrew Ward, Scripps Research

Although the antibody binds to the RBDs of spike of each virus, it does not block them from attaching to ACE2, cryo-EM showed. The groups instead found it may bind to the surface of immune warriors that educate T cells to destroy already infected cells. This “vaccinal effect” was first described more than 15 years ago in cancer research when scientists found that certain monoclonal antibodies can trigger killer T cells to eliminate tumors.

T cells are also central to the vaccine quest of Bette Korber, a computational biologist at Los Alamos National Laboratory. She designs algorithms to scour the genome sequences of beta coronaviruses, looking for regions of viral proteins that can trigger T cell responses, and that vary little among the different coronaviruses. Those conserved T cell epitopes, Korber says, might make a good vaccine.

She hopes to initially combine this T cell approach with a B cell strategy that would protect against all SARS-CoV-2 variants. It draws on an analysis of close to 1 million sequences of the virus now in databases to understand the “evolutionary space” of the pathogen—what changes could help it evade antibody responses and what mutations it cannot afford.

“You need to show the immune system what it needs to recognize to have breadth,” says Korber, who has applied similar techniques to designing vaccines for HIV, flu, and Ebola. Her collaborators plan to convert the sequences she selects into mRNA vaccines.

Finally, there’s an old-school approach to a pancoronavirus vaccine, one that should call into battle both B and T cells. NIAID’s veteran flu researchers Matthew Memoli and Jeffery Taubenberger want to combine inactivated versions of representative coronaviruses from the four known lineages in the beta genus. Vaccines based on the entire virus help the immune system take “multiple shots at the target,” Memoli explains, rather than focusing all the responses on spike or bits of it.

“Some antigens give you antibodies, some antigens may give you more T cell responses, some antigens may do both. Some antigens may be better at inducing mucosal immunity than systemic immunity,” he says. “The reality is that the best vaccine is going to deliver antigens that induce all of these responses.”

How can developers of pancoronavirus vaccines prove their shots protect against a hypothetical SARS-CoV-3? Baric highlights one hurdle: “You have to have a good panel of challenge viruses to actually begin to test these vaccines” in the lab. The U.S. government considers SARS-CoV, MERS, and many coronaviruses to be “select agents,” subjecting labs that handle them to greater restrictions. Baric notes that his lab is one of the few that has the biosecurity needed to grow and experiment with those coronaviruses.

Another regulation could ease the path. Created by the U.S. Food and Drug Administration in the wake of 9/11, when there was increased worry about engineered viruses or other biothreats, the “animal rule” says a therapy or vaccine can receive approval without an efficacy trial if the study cannot ethically or practically be done in humans. A pancoronavirus vaccine might establish its bona fides under that rule if it works in mice or monkey challenge studies against a variety of known coronaviruses, appears safe in humans, and is capable of triggering broadly neutralizing antibodies or other relevant immune responses in people.

If a pancoronavirus vaccine gets authorized, would countries create stockpiles to quickly extinguish an outbreak of a new virus? Or would they instead plan to rapidly start to produce the vaccine from its blueprint once that fresh threat is seen? Those are issues CEPI’s initiative will explore, but there’s a third, simpler option many in the field propose: using it in the current pandemic, as the ultimate booster shot to prevent potentially waning immunity and protect against the menacing new variants of SARS-CoV-2 that keep emerging.

Efforts have already begun to develop second generation COVID-19 vaccines that could protect against those variants. But Haynes says this is a game of “whack-a-mole” that has no end in sight. “You’re just waiting on the next variant to come up.” He and others instead propose that a pancoronavirus vaccine could do double duty. If it can handle other members of the coronavirus family tree, it should have no problem dealing with variations of SARS-CoV-2, which are minor in comparison.

“Over time, it may be that the boosting will be with a vaccine that is more broadly protective,” says Luciana Borio, who led a White House unit on medical and biodefense preparedness and now works for a venture capital firm, In-Q-Tel, whose portfolio includes biotech companies.

That might help end the current pandemic and forestall the next one. “A broadly protective vaccine has the goal of preventing a pandemic from happening,” Memoli says. “The issue we have is right now is if a completely new virus appears, we have nothing.”


Anderson Explains Role of Nanoparticles in Vaccines

If and when effective vaccines for Covid-19 are developed, some will surely rely on a nanoparticle delivery system whose origins lie in decades of painstaking groundwork.

Offering a tour of that effort on July 15 was Dr. Dan Anderson of MIT, who gave the ninth lecture in NIH’s Covid-19 scientific interest group lecture series.

The poster child for the talk was the mRNA vaccine that had just been reported on in the Revista de Medicina de Nueva Inglaterra the Moderna candidate, whose promising early results were described, relies on nanoparticle delivery.

“One of the heroes of this story is the nanoparticle,” said Anderson, professor of chemical engineering and of health sciences and technology at the MIT Koch Institute for Integrative Cancer Research.

“Encapsulating RNA in a package that can travel through the bloodstream and reach target cells is quite a challenge,” he explained. “Endocytosis is how it gets into the cell. Then it has to escape the endosome and release its payload. Decades of work have gone into this. It isn’t easy.”

Years of experiments on animal models have shown that injected nanoparticles usually end up in the organs that filter blood—liver, spleen, bone marrow and kidney.

But, as Anderson pointed out, “RNA or DNA is simply not a great drug. It does not cross cellular membranes. We need expression of these constructs to get function.”

An important precursor to nanoparticle vaccinology is basic research on small interfering RNA (siRNA), a breakthrough that won the 2006 Nobel prize. siRNAs can seek and destroy complementary strands of RNA. “In essence, we can turn off any gene we want,” Anderson said.

He described three key steps to turn nucleic acids into drugs: sequence selection, chemical modification and encapsulation.

“The first question with nanoparticles is, what do you build it out of?” Early biomaterials, such as the artificial heart, were made of material found in ladies’ girdles—polyether urethane. The tubing used for dialysis originated in sausage casing (cellulose acetate). The first vascular grafts came from the world of clothing—the synthetic fabric Dacron.

“Can we permanently turn genes off in vivo?” asked Anderson.

Since nothing off the shelf suggests a nanoparticle, scientists have engaged in what Anderson called the rational design of biomaterials. Biodegradable sutures, developed in the 1970s, are an example of this approach.

“How do we build the perfect material if we don’t know the design criteria?” preguntó.

Anderson and his colleagues believe the best approach is to test lots of options, using four basic building blocks: a helper phospholipid, cholesterol, polyethylene glycol lipids and immune lipids.

“Every nano vaccine manufacturer is focused on figuring out the structure of ionizable lipids,” he said.

Anderson has 15 years of experience with DNA delivery systems that harken back to such early compounds as DOTMA, DOTAP, DOPE and DOGS.

“The key question is, how do we increase the diversity of these compounds?” él dijo. “It’s a chemistry problem. The goal is a cationic lipid.”

One early success in developing RNA therapeutics was use of siRNA to silence the TTR gene, which, when misfolded, causes transthyretin-mediated amyloidosis, a serious liver disease.

The treatment was effective in primates, which Anderson said “surprised us. It was not as hard as we thought to make lipids that could do this.”

The first siRNA lipid nanoparticle was approved for human use in August 2018, in a drug called patisiran.

“This was proof to the field that these particles…actually can be translated and approved as medicine,” Anderson noted. “This inspired us…These types of particles could have broader use.”

They decided to take advantage of endogenous lipid-trafficking pathways in the body. These pathways feature chylomicrons, which is where the fats in the last Snickers bar you ate ended up.

While liver is a relatively easy target for nanoparticles, other targets include endothelium and perhaps even immune cells, including peripheral blood leukocytes. That would enable nanotherapy for some infectious diseases, Anderson said.

Moderating the Q&A session was Dr. Kaitlyn Sadtler, chief of the section on immunoengineering at NIBIB. Prior to her arrival at NIH, she was a postdoctoral fellow at MIT with Anderson.

His team has been able to silence 5 genes in the lung en vivo using nanoparticles, and he cited a report of 20 genes being knocked down by a single particle.

At the moment, all cells within the liver in animal models can be targeted, as can the endothelium of many organs, including kidney, liver, spleen, heart, skeletal muscle and lung. Also amenable to nanotherapy are leukocyte populations including monocytes, macrophages and dendritic cells, along with a variety of tumors, and even some T and B cells in primates.

Anderson said his MIT colleague, Nobel laureate Dr. Phillip Sharp, has labeled the new technology “modular pharmacology.”

The Moderna vaccine described in the recent NEJM article uses mRNA to activate, not silence, a gene, as with siRNA. “It’s even more challenging than siRNA,” said Anderson. “It’s much bigger.”

It is not enough, he warned, to create an mRNA that encodes an antigen to SARS-CoV-2. “You also need to activate the immune system and have the antigen present for the correct amount of time in order to get the appropriate response.”

In a mouse study, mRNA led to large amounts of circulating protein produced in the liver, as modeled with the kidney hormone EPO. DARPA scientists have been investigating mRNA therapies that can produce antibodies against infectious agents used on the battlefield.

mRNA delivery is not limited to the liver, Anderson said. “Nanoformulations can be generated to express mRNA in different tissues.”

Nanoparticle mists could be inhaled, as with a nebulizer. “We can get very high expression in lung epithelium in animals,” he reported. One company is exploring this approach for patients with cystic fibrosis.

Anderson concluded with a discussion of genome editing using the CRISPR-Cas9 system, which permanently modifies DNA for some beneficial purpose.

“Can we permanently turn genes off en vivo? " preguntó. Using chemically modified guide RNA to direct such editing, Anderson thinks better versions of the system can be developed, leveraging knowledge gained in studies of antisense molecules.

Scientists are currently trying to craft a nanoparticle that can permanently lower cholesterol one candidate resulted in a 35 percent reduction in mice.

“I invite the creative scientists at NIH to propose gene targets, to either partially or fully knock them out, in infectious diseases,” Anderson said.

Already, a single-particle Ebola vaccine has been made whose payload targets three strains of Ebola, Anderson noted. “It offered complete protection in mice from a lethal dose of the virus.”

He imagines second-generation vaccines delivered by nanoparticle that will target cancer and Covid-19, as more is learned about lipid formulations and the best pathways to target.


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If Covid-19 was like the flu, you’d expect the outbreaks in different places to be mostly the same size. But Dr. Kucharski and his colleagues found a wide variation. The best way to explain this pattern, they found, was that 10 percent of infected people were responsible for 80 percent of new infections. Which meant that most people passed on the virus to few, if any, others.

Dr. Kucharski and his colleagues published their study in April as a preprint, a report that has not been reviewed by other scientists and published in a scientific journal. Other epidemiologists have calculated the dispersion parameter with other methods, ending up with similar estimates.

In Georgia, for example, Dr. Nelson and her colleagues analyzed over 9,500 Covid-19 cases from March to May. They created a model for the spread of the virus through five counties and estimated how many people each person infected.

In a preprint published last week, the researchers found many superspreading events. Just 2 percent of people were responsible for 20 percent of transmissions.

Now researchers are trying to figure out why so few people spread the virus to so many. They’re trying to answer three questions: Who are the superspreaders? When does superspreading take place? And where?

As for the first question, doctors have observed that viruses can multiply to bigger numbers inside some people than others. It’s possible that some people become virus chimneys, blasting out clouds of pathogens with each breath.

Some people also have more opportunity to get sick, and to then make other people sick. A bus driver or a nursing home worker may sit at a hub in the social network, while most people are less likely to come into contact with others — especially in a lockdown.

Dr. Nelson suspects the biological differences between people are less significant. “I think the circumstances are a lot more important,” she said. Dr. Lloyd-Smith agreed. “I think it’s more centered on the events.”

A lot of transmission seems to happen in a narrow window of time starting a couple days after infection, even before symptoms emerge. If people aren’t around a lot of people during that window, they can’t pass it along.

And certain places seem to lend themselves to superspreading. A busy bar, for example, is full of people talking loudly. Any one of them could spew out viruses without ever coughing. And without good ventilation, the viruses can linger in the air for hours.

A study from Japan this month found clusters of coronavirus cases in health care facilities, nursing homes, day care centers, restaurants, bars, workplaces, and musical events such as live concerts and karaoke parties.

This pattern of superspreading could explain the puzzling lag in Italy between the arrival of the virus and the rise of the epidemic. And geneticists have found a similar lag in other countries: The first viruses to crop up in a given region don’t give rise to the epidemics that come weeks later.

Many countries and states have fought outbreaks with lockdowns, which have managed to draw down Covid-19’s reproductive number. But as governments move toward reopening, they shouldn’t get complacent and forget the virus’s potential for superspreading.

“You can really go from thinking you’ve got things under control to having an out-of-control outbreak in a matter of a week,” Dr. Lloyd-Smith said.

Singapore’s health authorities earned praise early on for holding down the epidemic by carefully tracing cases of Covid-19. But they didn’t appreciate that huge dormitories where migrant workers lived were prime spots for superspreading events. Now they are wrestling with a resurgence of the virus.

On the other hand, knowing that Covid-19 is a superspreading pandemic could be a good thing. “It bodes well for control,” Dr. Nelson said.

Since most transmission happens only in a small number of similar situations, it may be possible to come up with smart strategies to stop them from happening. It may be possible to avoid crippling, across-the-board lockdowns by targeting the superspreading events.

“By curbing the activities in quite a small proportion of our life, we could actually reduce most of the risk,” said Dr. Kucharski.


How the novel coronavirus is mutating, and if you should be concerned

Representational Image | Los comunes

Bengaluru/New Delhi: As the coronavirus outbreak continues to spread across the world, the cyberspace has been abuzz with claims that the Covid-19 strain in India is a less virulent mutation than the one travelling abroad. BJP leader and Rajya Sabha MP Subramanian Swamy and gastroenterologist D. Nageshwar Reddy are among those who have made such claims.

While Swamy quoted an “American friend” in a tweet last week to say the Covid-19 “strain in India” can be “defeated more effectively by our body’s natural defense mechanism than the strains abroad”, Reddy in an interview floated similar claims without quoting any research.

My US based friend,a scientist Ramesh Swamy informs me that a US researcher has found: “the #COVID19 strain in India is a less virulent mutation. Uniquely it is able to be targetted and defeated more effectively by our body’s natural defensive mechanism than the strains abroad.”

&mdash Subramanian Swamy (@Swamy39) March 24, 2020

Some users responded to Swamy’s tweet posting a link to a study that they claimed supported his notion. But this study, which is yet to be peer reviewed, has faults of its own, including use of limited data.

A number of experts in the field have termed such assertions baseless. Dr Gagandeep Kang, executive director at the Translational Health Science & Technology Institute in Faridabad, called Reddy’s comments “appalling & misleading”.

This is appalling & misleading (unless I missed something). The 2 *shared* Indian sequences are from 2 Wuhan returnees end-Jan. They are near identical to sequenced strains from Wuhan. Nothing special here, move on. Trust the right scientists. @PriyankaPulla @ShekharGupta https://t.co/M4cFaz8g9n

&mdash G Kang (@GKangInd) March 30, 2020

As such claims circulate online, ThePrint highlights the science of virus mutation and whether you should be worried.

Is there an Indian strain?

The overarching problem is the use of the term ‘Indian SARS-CoV-2 strain’ that is in itself misleading.

A ’strain’ is a sub-type of a virus, characterised by different cell surface proteins, eliciting a different immune response from other strains. A mutation, however, is very minor genetic errors in genome sequences made during replication that doesn’t fundamentally change the nature or behaviour of the virus.

So far, only two isolates from India have been genetically sequenced. Both are from coronavirus patients in Kerala who had arrived from China’s Wuhan in late January. The strains are nearly identical to the ones sequenced in Wuhan and cannot be identified as a separate “Indian strain”.

Anu Raghunathan, a scientist at the Council of Scientific and Industrial Research’s (CSIR) National Chemical Laboratory in Pune, told ThePrint that the researchers of the aforementioned study used computational biology to analyse the genomic data from different strains around the world.

The initial attempt of the team from the International Centre for Genetic Engineering and Biology, New Delhi, at analysing the virus strain is not sufficient to conclude that all Indian strains would have only “one unique mutation”, said Raghunathan.

The mutations themselves are composed of changes in base pairs.

The novel corona virus’s genome is made up of 30,000 base pairs, while a human genome contains over 3 billion. The small numbers make it easy for scientists to track changes and new lineages as they evolve.

To understand what these mutations mean for India, the country will have to sequence a much larger set of the viral isolates from the patients here.

Rakesh K. Mishra, director of CSIR’s Centre for Cellular and Molecular Biology in Hyderabad, told ThePrint that his institute has the capacity to run the genome sequencing of the isolates from at least 500 people within a couple of weeks. This can help scientists decide the correct course of action for treating the disease.

For example, if a virus mutates too fast, vaccines being developed now will potentially become useless, and pharmaceuticals will have to constantly keep up with the mutations by developing new vaccines all the time, a financially unviable prospect.

How viruses mutate

Regularly switching up the genetic code is an essential part of how a virus evolves. Some viruses, such as the coronaviruses that cause flu, change their genetic code extremely rapidly. This is the main reason why it’s so difficult to find a vaccine for coronaviruses. They evolve quickly, making vaccines defunct.

The flu vaccine, now available and recommended especially for older people, needs to be taken annually for this reason. By the time the next season comes along, the vaccine is no longer effective on the circulating form of the virus.

Coronaviruses are ribonucleic acid (RNA) viruses, containing just RNA strands (single or double) as its genetic material. They have about 26,000 to 32,000 bases or RNA “letters” in their length.

RNA viruses mutate continuously. Such a mutation is what made SARS-CoV-2’s jump from animals to humans possible.

The virus multiplies inside living organism’s cells by creating copies for the RNA. However, the process it uses to make these copies is not perfect, and often introduces tiny errors in the sequence of ‘letters’ — much like a game of Chinese whispers.

The errors that do not help the survival of the virus eventually get eliminated, while other mutations get embedded. It is these mistakes that help scientists track how the virus travelled around different geographic locations.

For example, by genetically sequencing over 2,000 isolates of samples from different countries, scientists tracked how the novel coronavirus spread to different countries, and how the virus evolved and geographically mutated in different areas.

The word ‘mutations’ often conjures images of humans with superpowers — thanks to Hollywood movies — but it doesn’t mean the virus acquires superpowers. The genetic changes are normal in the evolution of the virus. In some cases, the changes are extremely rapid because the replication is not rigorous or thorough.

The only problem with mutations is the problem of development of vaccines, which would require constant upgrade.

The coronavirus mutation

The novel coronavirus, unlike its cousins, mutates slowly . It seems to have a proofreading mechanism in place that reduces the error rate and slows down the speed of mutation. But the mutations are completely random.

“One mutation that supports the virus replication and transmission from human to human or any other host sustains whereas the virus that cannot infect many eventually dies out,” explained Shweta Chelluboina, clinical virologist at the Interactive Research School for Health Affairs in Pune.

“ These are random events and such a phenomenon has caused the outbreak in the first place. The new coronavirus had mutated successfully enough that it jumped from animal to human, allowing it to infect many with still no containment in sight ,” said Chelluboina.

There were reports earlier about how the novel coronavirus has mutated into two strains so far — the original S-type which originated in Wuhan, and the subsequent L-type that evolved from the S-type and is more prevalent in countries like the US. Scientists at the Peking University’s School of Life Sciences and the Institut Pasteur of Shanghai announced these findings.

The L-type is the more “aggressive” one, and spreads rapidly but is no more or less virulent than the S-type. The researchers urged everyone to take preventive measures because the mutation indicates that more could be coming.

But these aren’t really two ‘strains’ as such. A strain is a genetic variant characterised by different forms of surface proteins. But the L-type and the S-type are not quite different enough to call them strains just yet. They are just mutations, referred to as types, according to the study.

To explain the lower population of S-type, the authors of the study suggested that human-adopted measures of curbing contact contained the S-type to the Wuhan region, and allowed the L-type to spread elsewhere uncontained. While the S-type emerged around the time the virus jumped from animals to humans, the L-type emerged soon after that within humans, the team suggested.

Experts think there is also a definite sampling bias for the L-type, which was just sampled more, and uniformly, resulting in higher representation. The mutations were discovered in a preliminary study, as cautioned by the authors as well, and was performed on a limited population of 103 samples.

A recent paper claims that #SARSCoV2 split into L and S strains with L leading to more severe #COVID19. This is most likely a statistical artifact due to intense early sampling of the "L" group in Wuhan, resulting in higher apparent CFR in this group. [1/3]

&mdash Richard Neher (@richardneher) March 4, 2020

The study is not peer-reviewed yet, and as most Covid-related studies are under the open community, is a pre-print for now. It was uploaded on 4 March.

“These findings strongly support an urgent need for further immediate, comprehensive studies that combine genomic data, epidemiological data, and chart records of the clinical symptoms of patients with coronavirus disease 2019 (Covid-19),” said the study.

The science is evolving rapidly, as more and more genome data is collected from around the world.

Newer research data gathered from genetic sequences uploaded to open source website NextStrain.org indicate that anywhere from eight to 18 different sequences of the coronavirus are making their way around the globe, according to researchers who have genetically sequenced over 1,400 isolates from around the world. These are extremely tiny differences within the viruses in their nucleotide sequences, and none of the sequenced groups seem to be growing any more or less lethal than others.

Most importantly, none of them are new ‘strains’ despite their coverage as such in the media and subsequent clarifications by Nextstrain, who have the data for 2,243 SARS-CoV-2 genomes, of which 1,150 have minor mutations.

This article by @USATODAY misleadingly states that there are "8 strains of coronavirus" circulating. Because of this our @nextstrain inbox is today full of questions like "if you get one strain of Covid-19 and recover, do you have immunity to the other seven?". 1/13 pic.twitter.com/y9OW8Mdnsd

&mdash Trevor Bedford (@trvrb) March 30, 2020

On Nextstrain, nearly every virus reveals a slightly different genome. But there are very few mutations and none are strong or vital enough to affect the way the virus spreads, attacks, or lives. The sequences are all named by location where they were first sequenced.

“It is very common that during an outbreak, especially during a global pandemic, the genome sequence of earlier isolates from one particular geographical location will differ from that of the later isolates collected elsewhere,” said Sreejith Rajasekharan, virologist and post doc at the International Center for Genetic Engineering and Biotechnology (ICGEB) in Trieste, Italy, over an email.

“This is what is observed in the current pandemic as well. The first sequence collected from positive patients in Rome, Italy was from a Chinese tourist. This and the one collected after, from an Italian citizen returning from China resemble those that were isolated in China,” said Rajasekharan.

“However, the ones isolated later in Lombardia and Friuli Venezia Giulia regions (in Italy) match the European clad and not the one from China.”

The mutations in the virus are like moving targets, which can’t be hit because they keep changing their genetic sequence.

“Genome sequencing on a large scale can tell us whether viral isolates are different in different countries from what we saw from China. So this will help us decide whether the treatments being contemplated in those places will be applicable for our strains or not,” Rakesh Mishra said.

It will also help decide if the different strains vary so much that developing vaccines may not be viable, Mishra said.

“Some behaviours are unique in different strains like how we know that aged people are at high risk but we saw in India young people have also died,” said Chelluboina. “Some variations in the virus cause the virus to behave in a certain way.”

The sequencing will provide a fundamental understanding of how to address the problem — without it, the treatments are based on what is known of other viruses — which may or may not work for the novel coronavirus, and also likely take up a long time.

“That is why it is important to understand the sequence of the virus in local infections to know which countries have a similar virus, so that we can attempt to better predict the outcome,” added Chelluboina.

However, Rajasekharan added, “The general public needs not be concerned in this regard as the genome of SARS-CoV-2 is quite stable, and therefore the rate of mutation is low.”

The novel coronavirus will continue to mutate and pose a challenge to researchers developing a vaccine. N onetheless, the idea of viruses mutating is not something that needs to worry people in terms of their health when it comes to Covid-19.

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Comentarios:

  1. Jullien

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