Simularon la evolución del COVID en el laboratorio y detectaron puntos clave para prevenir la próxima pandemia
Un paso clave en el origen de muchas pandemias ocurre cuando un virus de origen animal infecta a humanos y luego evoluciona para propagarse de manera más eficiente entre personas. Por este motivo, científicos y médicos...
Surgen avances clave en el escenario mundial. Un paso clave en el origen de muchas pandemias ocurre cuando un virus de origen animal infecta a humanos y luego evoluciona para propagarse de manera más eficiente entre personas. Por este motivo, científicos y médicos monitorean cuidadosamente los virus que podrían saltar de animales a humanos, como nuevas cepas de gripe aviar y coronavirus de murciélagos, así como virus que ya han cruzado a los humanos pero, por ahora, se transmiten poco entre personas, como el hantavirus y el ébola. Investigadores han logrado recrear en un tubo de ensayo, en solo unos meses, el camino evolutivo que siguió el coronavirus durante la pandemia de COVID-19: desde la cepa original de Wuhan hasta la aparición de las variantes altamente contagiosas de Ómicron.
Este logro surgió de una nueva colaboración entre los laboratorios del profesor Gideon Schreiber del Instituto Weizmann de Ciencias de Israel y del doctor Jiří Zahradník de la Primera Facultad de Medicina de la Universidad Carolina de Praga y el Centro BIOCEV. Los hallazgos, publicados en Nature Communications, generan expectativas de que en el futuro los científicos puedan prever cómo es probable que evolucionen los virus y bajo qué condiciones podrían surgir nuevas olas de infección. En agosto de 2021, Schreiber y sus colegas publicaron los resultados de un experimento de evolución in vitro que identificó un par de mutaciones en el sitio de unión del coronavirus que vuelven al virus altamente contagioso al mejorar su capacidad para unirse a los receptores en el tracto respiratorio humano.
Los detalles
Aproximadamente tres meses después, la variante Ómicron fue identificada por primera vez en Sudáfrica y, cuando los investigadores la secuenciaron, encontraron exactamente el mismo par de mutaciones. En ese momento, Schreiber comprendió que el método de evolución in vitro desarrollado en su laboratorio podía predecir posibles puntos de inflexión en el curso de las pandemias. El papel de la presión de selección en la aparición de variantes como ÓmicronLa evolución avanza a través de mutaciones y selección natural.
Para sobrevivir y propagarse, los virus se replican a gran velocidad, lo que con frecuencia genera errores genéticos que se acumulan y producen nuevas variantes. En este nuevo estudio, los investigadores replicaron el gen que codifica el sitio de unión del coronavirus utilizando un mecanismo deliberadamente propenso a errores, simulando en “avance rápido” la aparición de mutaciones. Usando células de levadura de panadería modificadas genéticamente, expusieron millones de variantes resultantes a receptores humanos y, imitando la selección natural, conservaron solo aquellas que se unían con éxito.
Repitiendo ciclos de mutación y selección una y otra vez, los científicos reconstruyeron la evolución de la interacción virus-humano a lo largo de toda una pandemia. En el punto de partida de esta carrera evolutiva en un tubo de ensayo estaban la cepa original de Wuhan y varias variantes que surgieron durante la pandemia, incluyendo Alpha, Beta y Ómicron. Los investigadores examinaron cómo evolucionaban sus sitios de unión bajo dos escenarios: presión de selección fuerte y presión de selección débil.
Qué dicen los expertos
La presión de selección fuerte es una situación donde solo un pequeño número de virus sobrevive en cada etapa evolutiva, lo que permite que las mutaciones ventajosas se vuelvan dominantes rápidamente. El experimento que simuló este escenario, realizado en el Instituto Weizmann, fue dirigido por Aviv Shoshany del grupo de Schreiber. Bajo presión de selección débil, en cambio, sobreviven muchas variantes virales y las mutaciones ventajosas se enriquecen sin llegar a dominar completamente.
Este escenario fue simulado por Ruojin Tian, el doctor Miguel Padilla-Blanco y el doctor Martin Mokrejš del grupo de Zahradník en Chequia. Qué reveló la evolución acelerada del SARS-CoV-2 sobre futuras pandemias“Sin importar con qué variante viral comenzáramos, bajo presión de selección fuerte surgía pronto una variante notablemente similar a Ómicron y sus subvariantes, apoderándose rápidamente de toda la población”, afirma Schreiber. “Se observó exactamente la misma trayectoria durante la pandemia de coronavirus, que no experimentó otro gran cambio desde que apareció Ómicron y se volvió dominante a finales de 2021.
De hecho, logramos recrear con precisión el trayecto evolutivo del coronavirus entre miles de millones de personas durante tres años, todo en experimentos de laboratorio que duraron solo unos meses”. “Algunas pandemias futuras que pasen de animales a humanos podrían seguir un camino similar: una evolución acelerada que culmina en la dominancia de una variante viral altamente contagiosa y específicamente adaptada para unirse a los receptores humanos”, anticipa Schreiber. “Examinamos si esto podría suceder con el virus del SARS (SARS-CoV-1), cuyo brote a principios de 2000 se mantuvo limitado.
El desarrollo ha despertado una amplia atención internacional, con los círculos diplomáticos siguiéndolo de cerca.
