Cómo las nuevas cepas de COVID-19 incrementan su rol infeccioso

Las mutaciones del SARS-CoV-2 podrían afectar las pruebas para detectarlo, las vacunas para prevenirlo y el modo de su propagación

Las variantes del nuevo coronavirus ponen en jaque nuevamente a los sistemas de salud - REUTERS/Gonzalo Fuentes/File Photo
Las variantes del nuevo coronavirus ponen en jaque nuevamente a los sistemas de salud - REUTERS/Gonzalo Fuentes/File Photo

Se ha demostrado que los programas de vacunación en todo el mundo reducen las tasas de transmisión de COVID-19 y las admisiones hospitalarias. Pero las noticias sobre las variantes de COVID que surgen y se propagan rápidamente siguen siendo una preocupación.

A finales de 2020 surgió en Gran Bretaña una nueva variante del coronavirus SARS-CoV-2. Denominada B.1.1.7, está dotada con mayor infectividad. Según el COVID-19 UK Genomics Consortium, en diciembre de 2020 más del 50 % de los nuevos contagios en Gran Bretaña eran de esta variante, que hoy es dominante en las islas. Presenta una transmisibilidad incrementada entre un 38 y un 130% respecto de la variante original. La noticia de su aparición provocó una oleada de noticias y despertó temor en el público. Pero, ¿qué es una variante viral y cómo se convierte en un problema?

El SARS-CoV-2 visto en un microscopio electrónico (NIAID via The New York Times) --
El SARS-CoV-2 visto en un microscopio electrónico (NIAID via The New York Times) --

Un virus es, esencialmente, información genética. Un manual para generar copias de sí mismo. Pueden evolucionar mediante cambios en su información genética que se llaman mutaciones. La información necesita un soporte: las células utilizan un ácido nucleico. La vida se sostiene sobre dos tipos: el ADN y el ARN, que son similares, aunque con diferencias químicas esenciales. Las células humanas contienen la información en ADN, pero el coronavirus la guarda en una molécula de ARN con, aproximadamente, 30 000 “letras”. Cuando infecta, la célula se convierte en una fábrica de copias de sus componentes, a partir de la información contenida en el ARN genómico. Cuando se han fabricado los componentes, se ensamblan formando nuevas partículas virales, que salen de la célula infectada.

La información genética se escribe en un lenguaje formado por palabras de tres letras, o codones, combinadas a partir de un alfabeto de cuatro letras. La copia de este lenguaje es imperfecta y da lugar a mutaciones, que son cambios en las letras de la secuencia (entre otros posibles errores). Estos cambios pueden dar lugar a ventajas evolutivas, pero también pueden ser letales. Las mutaciones son esenciales para la evolución. El delicado equilibrio entre tamaño del genoma y la cantidad de mutaciones que se producen en sus copias hace posible la diversidad de la vida.

Un virus hace copias tan rápido que es posible asistir a su evolución, impulsada por sus mutaciones. Estas dan lugar a nuevas variantes, en las que se identifican mutaciones definidas respecto al virus original, pero con las que las vacunas siguen funcionando. Cuando se acumulan tantas mutaciones que el virus cambia y escapa del sistema inmune, surge una nueva cepa. Es el caso de la gripe, cuyo virus genera nuevas cepas periódicamente, lo que obliga a modificar las vacunas cada temporada. Cada vez que el virus se replica, las nuevas copias siempre contienen mutaciones. A veces, pueden surgir mutaciones que reduzcan la capacidad infectiva del virus, u otras que podrían darle una ventaja al mejorar su adaptación al hospedador.

Cada punto representa un genoma del SARS-COV-2, con ramas que conectan los virus con sus ancestros. El centro representa el virus introducido a los humanos. Los virus que están más alejados del centro tienen más mutaciones. En amarillo están destacados las tres variantes nuevas. (NextStrain / CC BY 4.0)
Cada punto representa un genoma del SARS-COV-2, con ramas que conectan los virus con sus ancestros. El centro representa el virus introducido a los humanos. Los virus que están más alejados del centro tienen más mutaciones. En amarillo están destacados las tres variantes nuevas. (NextStrain / CC BY 4.0)

Mutación para sobrevivir

Un reciente análisis llevado a cabo por Cesar Menor-Salvan del Departamento de Biología de Sistemas de la Universidad de Alcalá, esgrime un paso a paso de desarrollo de las nuevas cepas, abriendo información concreta sobre su poder de infección.

La infección viral depende de una sutileza química: la capacidad de las proteínas para unirse a otras moléculas, utilizando (principalmente) enlaces de hidrógeno. Para iniciar la infección, las espículas del virus se anclan a la proteína receptora por medio de éstos enlaces, encajando como un puzzle. Cuantos más enlaces de hidrógeno se formen, más afinidad tendrá el virus por la célula y menos cantidad de virus inoculados provocarán la infección.

Gracias a que los datos del coronavirus son públicos, cualquier persona puede investigar si la mutación N501Y le da ventaja a B.1.1.7. Esta mutación parece esencial, ya que se produce en el punto de anclaje del virus a la célula. Con ayuda de una herramienta informática, en la Universidad de Alcalá mostraron que la mutación provoca la aparición de nuevos enlaces entre el virus y la célula. Esto hace que aumente la afinidad y la infectividad.

Las vacunas se enfrentan a las nuevas variantes del virus  (Andrew Testa/The New York Times)
Las vacunas se enfrentan a las nuevas variantes del virus (Andrew Testa/The New York Times)

“Hemos visto -explica el autor de la investigación-, de modo simplificado, cómo los científicos pueden predecir qué efecto tendrán las mutaciones sobre el comportamiento del virus. En el caso de la variante B.1.1.7, al menos una de sus mutaciones la hace más contagiosa, prevaleciendo sobre la que carece de la mutación. Este tipo de selección es clave en la evolución de la vida”.

La mutación que mostraron no parece aumentar la gravedad de la infección –aunque haya datos preliminares que apunten en este sentido–, ni afecta a la acción de las vacunas. La vigilancia de las nuevas variantes y la identificación de sus mutaciones es fundamental para el seguimiento de la pandemia y predecir el funcionamiento de vacunas. Sin alarmismos, las mutaciones y aparición de variantes mejor adaptadas es un proceso natural en un virus que acaba de iniciar su evolución con los humanos.

“Los virus mutan -explica Amir Khan es médico del NHS y profesor titular de la Facultad de Medicina de la Universidad de Leeds y de la Universidad de Bradford en el Reino Unido-. Esto es de esperar. Y, a medida que el coronavirus se propague e infecte a más personas, se le dará más oportunidad de hacerlo, particularmente en países que han tardado en bloquear, hacer cumplir el distanciamiento social o cerrar fronteras”. La nueva variante de Brasil ha abrumado a los hospitales de ese país. A las pocas semanas de identificar la nueva variante, Manaos vio que los casos comenzaron a aumentar exponencialmente, incluso en personas que habían sido previamente infectadas por el virus original.

Los contagios se han incrementado en todo el mundo en las últimas semanas -  REUTERS/Pascal Rossignol
Los contagios se han incrementado en todo el mundo en las últimas semanas - REUTERS/Pascal Rossignol

La variante P1 ha sido causada por una serie de mutaciones, pero tres, en particular, preocupan a los científicos. La primera es la mutación E484K, que también se ha identificado en la variante sudafricana. Se le llama una mutación de “escape”, ya que cambia partes de la proteína de pico del virus de la que depende nuestro sistema inmunológico para reconocer e iniciar nuestra respuesta inmunitaria. Estos cambios pueden significar que puede evadir una respuesta inmunitaria desencadenada por la vacuna o una infección previa. Se necesita más investigación para comprender completamente esto.

La proteína de pico se encuentra en la superficie externa del virus. Cuando el virus ingresa a un huésped humano, tiene que ingresar a las células para infectarlas. Lo hace conectando su proteína de pico a receptores en la superficie externa de las células humanas, llamados receptores ACE2.

La mutación E484k ha cambiado la proteína de pico del virus original para que se una más fácilmente y forme una conexión más fuerte con las células huésped, haciéndola más infecciosa. La misma mutación también significa que el virus puede evadir los anticuerpos neutralizantes que una infección anterior por coronavirus ha creado de manera más efectiva. Esto puede explicar algunas de las reinfecciones en Manaus.

Hasta ahora hay 3 variantes peligrosas del nuevo coroanvirus - REUTERS/Pascal Rossignol/File Photo
Hasta ahora hay 3 variantes peligrosas del nuevo coroanvirus - REUTERS/Pascal Rossignol/File Photo

La segunda es la mutación N501Y , que también está presente en la variante del Reino Unido. Esta mutación también afecta a la proteína de pico del coronavirus, pero específicamente a su “dominio de unión al receptor”. Esta es la parte de la proteína de pico que entra en contacto con las células humanas, se sujeta a ellas y luego permite que ingrese el virus. Esta mutación no solo hace que el virus se una más estrechamente a las células humanas, sino que también hace que sea más probable que permanezca unido a ellas, aumentando así la probabilidad de infección. Esta mutación ha permitido que la variante del Reino Unido se convierta en la cepa dominante en el Reino Unido y es muy probablemente lo que ayudó a que la variante de Brasil se convirtiera en dominante en Manaus.

Según información del gobierno del Reino Unido, esta mutación puede hacer que el virus sea hasta un 50 por ciento más infeccioso que el virus original.

La tercera es la mutación K417T, que no se comprende tan bien como las otras dos. También ocurre en el dominio de unión al receptor de la proteína de pico y puede facilitar que el virus se una a las células humanas, aumentando su infectividad. Se necesita más investigación sobre esta mutación, pero hay una escuela de pensamiento que sugiere que esto, combinado con la mutación N501Y, aumentará significativamente la capacidad de unión del virus a las células humanas, haciendo que la variante de Brasil sea especialmente peligrosa.

Los fabricantes de vacunas han concordado en que si esta variante se convierte en la cepa dominante, sus vacunas se pueden ajustar rápidamente para adaptarse a ello. El tiempo que tardan en realizarse estos ajustes variará de una vacuna a otra. Los de Pfizer y Moderna, que utilizan tecnología de ARN mensajero, se pueden hacer más rápidamente, aproximadamente en seis semanas, según inforamción provista por Pfizer-BioNTech. La vacuna Oxford-AstraZeneca, que utiliza tecnología de ADN, llevará más tiempo y el fabricante ha dicho que espera tener una vacuna ajustada para la variante sudafricana en la segunda mitad del presente año.

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