Por qué la secuenciación genética es una herramienta indispensable para rastrear a los virus

Lo que aprendimos de este mecanismo durante COVID-19 podría revolucionar la salud pública. Los detalles

El SARS-CoV-2 es observado en un microscopio electrónico en un laboratorio de EEUU (Foto: REUTERS)El SARS-CoV-2 es observado en un microscopio electrónico en un laboratorio de EEUU (Foto: REUTERS)

Para controlar las modificaciones del coronavirus que podrían empeorar la pandemia o hacer que las vacunas sean menos eficaces, los científicos necesitan secuenciar su genoma. Pero son pocos los países que realizan y comparten esta laboriosa, compleja y necesaria vigilancia.

La publicación de la primera secuenciación del genoma del SARS-CoV-2 en enero de 2020, al inicio de la pandemia, permitió identificarlo como un nuevo coronavirus y empezar a desarrollar tests de diagnóstico y vacunas.

Desde entonces, decenas de miles de secuencias han sido descargadas en bases de datos públicos, lo que permitió observar las mutaciones con una precisión y velocidad jamás alcanzadas antes.Decenas de miles de secuencias han sido descargadas en bases de datos públicos (Foto: JAVIER PULPO - Europa Press)Decenas de miles de secuencias han sido descargadas en bases de datos públicos (Foto: JAVIER PULPO – Europa Press)

Gran parte de estas informaciones proceden de un solo país: Gran Bretaña. A mediados de enero, GISAID, (que significa Iniciativa Global para Compartir Todos los Datos de Influenza, lo que refleja su enfoque inicial en la gripe), se trata de una importante plataforma para compartir datos, creada originalmente para vigilar la gripe, había recibido 379.000 secuencias. Entre éstas, 166.000 procedían de COVID-19 Genomics UK (COG-UK), una asociación entre autoridades sanitarias y centros universitarios.

Es la primera vez que vemos cómo un agente patógeno evoluciona a esta escala” destacó Ewan Harrison, director de estrategia y transformación en el COG-UK. “Nos damos cuenta de que estas mutaciones se acumulan mucho más rápido de lo que pensábamos”

Actualmente, el programa secuencia 10.000 genomas por semana (6% de los casos conocidos en Gran Bretaña) y el objetivo es duplicar esa cifra.

Reino Unido supera de largo a todo el mundo” advirtió Emma Hodcroft, epidemióloga en la Universidad de Berna y codesarrolladora del proyecto internacional de seguimiento del virus, Nextstrain.Los investigadores utilizaron la secuenciación de una sola célula para identificar el catálogo completo de genes expresados ​​en decenas de miles de células individuales (Foto: Harvard)Los investigadores utilizaron la secuenciación de una sola célula para identificar el catálogo completo de genes expresados ​​en decenas de miles de células individuales (Foto: Harvard)

Secuenciación, una prioridad

La secuenciación ha identificado preocupantes variantes en Gran Bretaña (Alpha), Sudáfrica (Beta), Brasil (Gamma) y en India (Delta).

La variante, de propagación más rápida, en Reino Unido es “como una mini-pandemia en el seno de la pandemia” analizó el doctor Harrison. Sin una vigilancia sistemática, los científicos no habrían quizá comprendido que “cambia la situación”.

La precoz alerta no ha impedido su propagación -decenas de países la han detectado ya- pero ha permitido a otros prepararse. Sin la advertencia de los científicos británicos, el mundo navegaría a ciegas, coincide Emma Hodcroft.

Otras variantes del virus solamente son visibles cuando se propagan al extranjero desde su punto de origen.

En enero, por ejemplo, una nueva cepa, portadora de una mutación denominada E484K, y que según temen los científicos podría sortear la inmunidad, fue identificada en Japón en personas procedentes de Brasil.Científicos trabajan en un laboratorio de secuenciación del coronavirus en Cambridge. Reino Unido (Foto: REUTERS/Dylan Martinez)Científicos trabajan en un laboratorio de secuenciación del coronavirus en Cambridge. Reino Unido (Foto: REUTERS/Dylan Martinez)

Para la Organización Mundial de la Salud (OMS), una mejor capacidad de secuenciación es una prioridad.

Maria Van Kerkhove, responsable técnica COVID-19 de la OMS, calificó recientemente de “increíble” el número de secuencias compartidas hasta ahora, pero lamentó que solo provengan de un puñado de países.

Cuando otro coronavirus, el SRAS, empezó a propagarse 2002, sólo tres variantes del genoma fueron compartidos públicamente en el primer mes, y 31 al cabo de tres meses.

Esta vez, seis genomas estuvieron a disposición de investigadores de todo el mundo pocas semanas después de la aparición del virus. En seis meses, 60.000 ya habían sido publicados.Técnicos trabajan en un laboratorio de investigación de ADN para la secuenciación de genes (Foto: EFE/ Aleksandar Plavevski/Archivo)Técnicos trabajan en un laboratorio de investigación de ADN para la secuenciación de genes (Foto: EFE/ Aleksandar Plavevski/Archivo)

Un “error de tecleo”

“Al principio, el nuevo coronavirus no presentó mucha diversidad genética”, indicó Emma Hodcroft, pese a haberse “propagado hacia toda Europa”. “Pudimos ver que, al parecer, venía realmente de China, pues todas las secuencias detectadas en el mundo ya estaban en las diversas secuencias chinas”, precisó.

En el verano boreal de 2020, aparecieron nuevas cepas, reemplazando las versiones precedentes del virus. Las mutaciones forman parte de la evolución viral y ocurren cuando el virus se reproduce, como si fueran un “error de tecleo”, explica la doctora Hodcroft.

La mayoría de las nuevas cepas no le dan ventaja o fuerza alguna al virus, incluso le son desfavorables. Pero, a veces, una mutación aumenta su carácter infeccioso o provoca una enfermedad más grave.

Cuanto más infecta un virus a la gente, mayor es la probabilidad de mutación, y esa probabilidad crece en una persona cuyo sistema inmunitario está crónicamente debilitado.

Posiblemente sea así como la nueva variante apareció en Reino Unido, y los investigadores secuencian ahora las cepas procedentes de pacientes inmunodeprimidos, explica el doctor Harrison, de COG-UK.La enfermedad COVID-19 se ha esparcido en todo el mundo a una velocidad muy rápida (REUTERS/Thomas Peter/File Photo)La enfermedad COVID-19 se ha esparcido en todo el mundo a una velocidad muy rápida (REUTERS/Thomas Peter/File Photo)

Para la OMS, la secuenciación mundial ayudará a “comprender mejor el mundo de los agentes patógenos emergentes y sus interacciones con los humanos y los animales en una variedad de climas, ecosistemas, culturas o modos de vida”.

Pero la secuenciación a gran escala es compleja en el plano logístico. El instituto Wellcome Sanger, al sur de Cambridge, en Inglaterra, almacena decenas de miles de muestras que recibe cada día en enormes congeladores, y ha concebido toda una infraestructura robótica para clasificarlas y utilizarlas en sus investigaciones.

Una de las formas más poderosas de combatir una pandemia causada por un virus nunca antes visto es decodificar el genoma microbiano culpable. Y hacerlo puede, y debe, ser la máxima prioridad de los esfuerzos de salud pública en el futuro, para que los científicos puedan exponer cómo funciona el microbio, para guiar, en tiempo real, las mejores formas de controlarlo y, en última instancia, apagarlo.Mapa de cómo evolucionó el SARS-CoV-2 en tres meses de propagación (Nextstrain)Mapa de cómo evolucionó el SARS-CoV-2 en tres meses de propagación (Nextstrain)

Revolución de la salud pública

El grupo del doctor David Hoprestigioso médico taiwanés que vive en Estados Unidos y es un investigador célebre sobre el sida al ser pionero en utilizar los inhibidores de peptidasa en el tratamiento de pacientes infectados por el HIVfue en el contexto del nuevo coronavirus uno de los primeros en identificar una nueva mutación en el SARS-CoV-2 que fue responsable de una proporción creciente de nuevas infecciones diagnosticadas en la ciudad de Nueva York en febrero.

El científico alertó a los funcionarios de la ciudad, el estado y los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de EE. UU., Así como al doctor Anthony Fauci, asesor médico en jefe de la Casa Blanca sobre COVID-19. Ho también agregó estas secuencias a la base de datos pública GISAID, que recopila códigos genéticos que causan enfermedades de investigadores de todo el mundo. “Cuando miramos la base de datos, encontramos que estas mutaciones ya estaban allí”, analizó Ho. “Es solo que nadie examinaba o interrogaba la base de datos de forma regular”.

GISAID se está convirtiendo así en el abrevadero digital para los expertos en salud pública, enfermedades infecciosas y formulación de políticas, ya que las preocupaciones sobre las nuevas variantes y lo que significan para la inmunidad proporcionada por las vacunas dominan las decisiones de salud pública sobre COVID-19. “La gente está mirando la base de datos de manera diferente a partir de este momento”, exclamó Ho.En el mapa se puede observar claramente de dónde provienen los 3 genomas secuenciados. Uno pertenece a China, uno a Europa y otro a Estados Unidos. (Nextstrain)En el mapa se puede observar claramente de dónde provienen los 3 genomas secuenciados. Uno pertenece a China, uno a Europa y otro a Estados Unidos. (Nextstrain)

Según lo publicado por TIMEesto también es cierto para la genómica en general. La pandemia de COVID-19 es un taller práctico sobre cómo la información genética puede ayudarnos a controlar más rápidamente una pandemia. Basándose en el código SARS-CoV-2, que se hizo público por primera vez en enero de 2020, los investigadores de los laboratorios académicos estaban listos para desarrollar una prueba de diagnóstico para el virus en unas semanas (aunque los reguladores tardaron en darles luz verde). Los equipos del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas y la empresa de biotecnología Moderna, así como la empresa estadounidense Pfizer y la biotecnología alemana BioNTech, se pusieron a trabajar para desarrollar vacunas basándose en el material genético del virus llamado ARNm y establecieron nuevos récords de velocidad en la creación de fórmulas listas para probar en personas. En menos de un año, sorprendieron a los expertos médicos cuando demostraron que sus vacunas eran 94% y 95% eficaces, respectivamente, para proteger a las personas de los síntomas del COVID-19.

Al conocer la huella genética del virus, los científicos de otras compañías farmacéuticas desarrollaron otros tipos de vacunas, así como medicamentos para tratar la infección. Y un año después de la pandemia, el mismo modelo genético viral está ayudando a los investigadores a predecir cómo responderán los sistemas inmunológicos de los diferentes pacientes a la infección y clasificar a aquellos que podrían ser más propensos a enfermarse gravemente para que puedan ser tratados de manera más agresiva desde el principio. También permite a expertos como Ho rastrear desviaciones en el código genético que podrían permitir que el virus se escape de estos medicamentos y vacunas.

La genómica y la epidemiología genómica han surgido como una herramienta increíblemente poderosa en la lucha contra esta pandemia”, manifestó Francis deSouza, director ejecutivo de Illumina, que fabrica las máquinas de secuenciación genética que forman la base de este campo. “Y serán esenciales para la forma en que luchemos contra las amenazas biológicas futuras, ya sea el próximo coronavirus o la resistencia a los antimicrobianos o incluso el bioterrorismo”, agregó.Al conocer la huella genética del virus, los científicos de otras compañías farmacéuticas desarrollaron otros tipos de vacunas (Foto: Getty Images)Al conocer la huella genética del virus, los científicos de otras compañías farmacéuticas desarrollaron otros tipos de vacunas (Foto: Getty Images)

Actualmente, los CDC y sus socios en todos los Estados Unidos están secuenciando entre 20.000 y 30.000 genomas del SARS-CoV-2 por semana. Son más de los 3.000 que la agencia estaba probando a principios de año, pero, según los expertos, todavía está lejos de ser adecuado; en promedio, los estados están secuenciando menos del 2% de sus muestras positivas.Los CDC y sus socios en todos los Estados Unidos están secuenciando entre 20.000 y 30.000 genomas del SARS-CoV-2 por semana

Los investigadores y los gobiernos también deben encontrar una mejor manera de coordinar este esfuerzo en todo el mundo. “No hemos aprendido tanto sobre ninguna enfermedad tan rápido, diría yo, en la historia de la ciencia que yo conozco”, opinó Sumit Chanda, director y profesor del programa de inmunidad y patogénesis en Sanford Burnham Prebys, Instituto de Descubrimiento Médico. “La tecnología genómica nos permitió llegar hasta aquí. Pero si realmente queremos tomarnos en serio la preparación para la próxima pandemia, es necesario que haya una infraestructura de comando y control global, con transparencia de todos los gobiernos del mundo. Estos virus no conocen fronteras nacionales, por lo que no tiene sentido tener una respuesta balcanizada al virus”, concluyó.