SARS-CoV-2

¿ES UNA ARMA BIOLÓGICA?

REDACCIÓN: CADENA-SEMANATE, R. MD.

REVISIÓN

Viernes, Abril 24 2020

Pubmed

(COVID19 OR SARS-COV-2 OR Novel Coronavirus OR Wuhan Coronavirus OR Coronavirus Disease 19 OR Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 OR 2019-nCOV OR Bat Coronavirus OR Coronavirus OR ("severe acute respiratory syndrome coronavirus 2" [Supplementary Concept]) OR ("COVID-19" [Supplementary Concept]) AND (Viru* OR  Virolo* OR (“Virology” [Mesh]) AND  (“Phylogeny” [Mesh] OR "Genetics, Microbial"[Mesh] OR Phylogenic) AND (Origin OR Recombinat OR synthetic) AND (“2001/01/01”[Date – Publication]: “2020/04/24”[Date – Publication]).

1731 artículos, 24 seleccionados

La presente revisión literaria tiene como objetivo simplificar un tema controvertido y complejo. Un análisis filogenético, molecular o virológico exhaustivo supera los alcances de este texto. El objetivo es indagar en el origen del SARS-COV-2 desde su identificación en 2019. El texto se divide en 5 componentes:

  1. Detección y aislamiento del SARS-COV-2.

  2. Coronavirus y murciélagos

  3. Investigación en coronavirus, virus sintéticos y estudios de aumento de función

  4. Controversias y “peculiaridades” del SARS-COV-2

  5. Conclusiones

El SARS-COV-2 se detectó por primera vez en enero de 2020 en Wuhan, China al analizar 7 muestras de pacientes diferentes hospitalizados con neumonía severa en el Instituto de Virología de Wuhan (1). Se lograron aislar 5 genomas completos y se identificó al patógeno como un coronavirus con una homología genética del 79.6% con el -SARS-COV-1 BJ01 (1). Análisis posterior demostró que el nuevo virus estaba relacionado más directamente con el coronavirus de murciélago BatCOV RatG13 (96.2%) y que usa el receptor de enzima convertidora de angiotensia 2 humana (ECA2) para ingresar a las células (Al igual que el SARS-COV-1 y en contraste con el MERS que usa el receptor DPP-4) (1). A partir de este estudio preliminar se relacionó al SARS-COV 2 con un posible origen en murciélagos (1). Estudios posteriores asociaron a otros 2 tipos de coronavirus de murciélagos (bat-SL-COVZC45 y bat-SL-COVZXC21) con el SARS-COV-2 (87% de homología) (2). Sin embargo, aunque el BatCOV RatG13 se demostró como el mas cercano, las diferencias genéticas entre ambos virus son lo suficientemente grandes como para considerar la existencia de un huésped animal intermediario, tal como sucede con el SARS-COV-1 y los gatos de civeta y el MERS con los dromedarios (3,4)

A partir de esa hipótesis, estudios metagenómicos plantearon la posibilidad de los armadillos como intermediarios (5,6). Los coronavirus aislados de estos animales comparten una homología genética del 90 a 92%, tanto con el BatCOV RatG13 como con el SARS-COV-2 (3). Es interesante resaltar que la secuencia del dominio de unión a receptor (RBD) del SARS-COV-2 es similar en un 97.4% al de los coronavirus de armadillos (6). Este hallazgo es significativo ya que el RBD es un componente fundamental de la proteína de espiga del virus, molécula clave para determinar el tropismo de especie (3,5). Se concluye entonces que mientras el RBD del SARS-COV-2 es similar al del coronavirus de armadillo, su secuencia genómica en general se corresponde mejor con la del BatCOV RatG13 (3,6). Se especula que el contacto de ambos virus dentro en un tercer huésped, probablemente en un mercado húmedo, podría facilitar procesos de recombinación y la aparición del SARS-COV-2 (2,3,5,6).

La pandemia por SARS-COV-1 en 2003 trajo a la luz la necesidad imperativa de aumentar nuestro conocimiento sobre coronavirus. Poco después de la caracterización del SARS-COV-1 investigadores en china identificaron una multitud de virus con secuencias homólogas, endémicos en murciélagos de herradura (7,8). La importante similitud de miembros de este grupo de patógenos (denominados SARS-LIKE COVs o SL-COVs) con el SARS-COV-1, así como el hecho de que no generan enfermedad en murciélagos, llevó a la conclusión de que la especie Rhinolophus es el huésped natural del SARS-COV-1 (7,9). Una comparación posterior entre estos virus demostró gran homología en la subunidad S2 de la proteína de espiga y variación en la subunidad S1 (3). Además, el suero de murciélagos fue incapaz de inactivar al SARS-COV-1 y las células humanas fueron inmunes a infección por SL-COVs (9,10). A partir de estos hallazgos se concluyó que la proteína de espiga, y en particular la subunidad S1, es la molécula clave para que los virus adquieran la capacidad de infectar a humanos (9,10). Así mismo, se identificaron mutaciones puntuales en esta región responsables de conferir al SARS-COV-1 transmisibilidad humano – humano (10). Al estudiar eventos de recombinación, las mutaciones y transformación natural del genoma de los coronavirus fue frecuente (10). Un análisis enfocado en la subunidad S1 identificó a esta región como una de las más variables, con inserciones y deleciones entre los genomas de virus aislados de diferentes especies (10). Así mismo, se encontraron RBD en diferentes regiones dentro de la estructura principal de la subunidad S1, lo que sugiere que los coronavirus están adaptados a adquirir fácilmente nuevos RBD y variar su tropismo de especie (8,9). A partir de estos estudios se extrae que(3,7–10):

  1. Los murciélagos son un reservorio dinámico de distintos tipos de coronavirus.

  2. El número de especies en los que los coronavirus pueden replicarse hace posible una transmisión zoonótica.

  3. La proteína de espiga es fundamental para la infección en humanos.

  4. La alta mutación en estos virus hace posible el salto de brecha entre especies y la aparición de virus nuevos con brotes de infección en humanos.

En 2003 un equipo estadounidense liderado por el reconocido virólogo Ralph Baric sintetizó a través de ingeniería genética un clon artificial infeccioso del SARS-COV-1(11). El argumento fue que la manipulación de estos virus facilita el desarrollo de vacunas y antivirales capaces de neutralizar patógenos antes de que surjan en la naturaleza. Así mismo, estas técnicas permiten estudiar el tropismo de especie, la variabilidad en las proteínas de espiga y la patogenicidad viral (12–14). En este contexto, un interés particular fue identificar las mutaciones específicas en la proteína de espiga que permiten a los coronavirus superar brechas entre especies e infectar humanos. Este análisis fue posible mediante la creación de virus quimera (13–15).

Al transferir componentes entre virus, los investigadores fueron capaces de experimentar con estructuras y mecanismos involucrados en conferir habilidades infecciosas (13,15). A este tipo de estudios se denomina “estudios de aumento de función” ya que añaden patogenicidad a virus previamente inocuos. A través de investigación en este campo se logró determinar que la habilidad para ligar ECA2 por parte de un SL-COV se puede conseguir fácilmente mediante el reemplazo de una pequeña secuencia de la proteína de espiga con la secuencia correspondiente a este segmento del SARS-COV-1 (14). Otro estudio similar demostró aumento de mortalidad en ratones infectados por un virus SL-COV quimera que incorporó el RBD del SARS-COV-1 (16) y 2 estudios más (17,18) relacionaron estos hallazgos y ejemplificaron el riesgo latente de un brote por un nuevo coronavirus. En el primero (17), se expuso múltiples veces (15 pasajes) a ratones de laboratorio al SARS-COV-1 hasta identificar un virus capaz de causar gran morbilidad o muerte a los 5 días de inoculación (MA15). Este virus fue aislado del líquido pulmonar de ratones y secuenciado. Se identificaron entonces seis mutaciones en regiones codificantes que se asociaron a mayor virulencia y patogenicidad. Finalmente, se introdujeron estas mutaciones al SARS-COV-1 creando un virus altamente letal en ratones (rMA15). En el  segundo estudio (18), se creó una quimera a partir de la estructura del MA15 con la proteína de espiga de un coronavirus de murciélago (SHC014) y se demostró su infectividad tanto en ratones in-vivo como en células humanas in vitro. Más aún, anticuerpos y vacunas existentes fueron inútiles contra esta nueva quimera. El estudio concluye advirtiendo del potencial de virus como este de surgir en la naturaleza y causar una pandemia. Así mismo, los autores comentan que los beneficios de los estudios de incremento de función se deben sopesar con el riesgo inherente de crear patógenos potentes (18). Es interesante considerar que previo a la publicación de este artículo el gobierno de Estados Unidos decidió la moratoria del financiamiento a estudios de incremento de función (19).

Uno de los primeros reportes a favor de un posible origen sintético del SARS-COV-2 fue la inserción de una secuencia única en su proteína de espiga (20). Esta sección aparentemente se correspondía con un marcador de manipulación genética. Análisis posterior demostró que esta secuencia es una región conservada entre SARS-COV-1, SARS-COV-2 y otros coronavirus, y que la alusión a un marcador de manipulación genética se deriva de que este marcador, diseñado originalmente en 2005, incorporaba parte de la secuencia natural de la proteína de espiga del SARS-COV-1 (20). Otro argumento muy sostenido es la presencia de una región de activación de furina en la proteína de espiga del SARS-COV-2, única en este virus y característica de otros patógenos altamente transmisibles (21,22). El análisis de la secuencia genética del SARS-COV-2 demuestra en efecto una inserción -PRRA- lo que facilita el uso de la tripsina endógena para infectar múltiples regiones corporales aparte del tracto respiratorio; como el tracto gastrointestinal, cerebro, hígado, páncreas y sistema reproductor (21,22). Esto es consecuente con el aislamiento del SARS-COV-2 de múltiples muestras clínicas (23). Sin embargo, estudios previos a la pandemia han relacionado la inserción de regiones de activación de furina con la virulencia de varios coronavirus y sus resultados son inconsistentes (5,15,24). Es más, si bien la presencia de esta región es una particularidad para el SARS-COV-2 dentro de su familia, ha sido identificada en otros coronavirus (5). También se ha asociado  equivocadamente al VIH con el SARS-COV-2 (25). A la fecha de esta revisión, el artículo citado ha sido ya removido por fallas metodológicas. En todo caso, es importante mencionar que el uso experimental de retrovirus es frecuente (debido a su habilidad particular de generar cDNA a partir de RNA), y sería inocente asociar a estos dos patógenos a partir de esta conjetura (26). Finalmente, los procesos genéticos involucrados en la ingeniería de virus quiméricos y sintéticos son complejos y muchas veces resultan en la inserción o delación de pares de bases en la secuencia, identificables y asociables con el uso de estas técnicas (11). Es probable que estos remanentes sean identificados por genetistas expertos. Cabe sin embargo la advertencia que se han diseñado procesos para eliminar remanentes de manipulación (27).

Existe gran cantidad de especulación alrededor del origen del SARS-COV-2. Su secuencia genética particular y relativamente críptica aporta aun más al debate. Esto, más las capacidades de ingeniería genética modernas, y el contexto del inicio de la pandemia hacen posibles múltiples teorías. Desde un punto de vista exclusivamente científico, es muy probable que el SARS-COV-2 haya surgido como el producto de recombinación natural. Se ha demostrado la facilidad de los coronavirus para adquirir capacidad infecciosa en humanos, su tropismo por múltiples especies y su gran predisposición a mutaciones. Así mismo, existe una importante subestimación en los posibles reservorios animales de los coronavirus (10). Por otro lado, es imposible negar que existen conocimientos y herramientas moleculares suficientes como para sintetizar virus similares al SARS-COV-2 eficientemente. En último termino, es imposible descartar categóricamente cualquiera de las dos posibilidades.

A lo largo de más de 15 años, científicos han llevado a cabo estudios de incremento de función con el propósito de anticiparse a pandemias. El SARS-COV-2 y COVID-19 han demostrado que el riesgo supera cualquier posible beneficio.

 

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