lunes, 6 de abril de 2020

Test, test, test: los tres test del coronavirus

(tiempo aproximado de lectura: 11 minutos)

Cómo funcionan y para qué sirven los test de diagnóstico del coronavirus: sensibilidad, especificidad, falsos positivos, falsos negativos

Lo dijo la OMS ya hace unas semanas: test, test, test

Durante una infección, el virus se multiplica activamente. Cuando comienza, el virus se puede detectar en muestras biológicas (frotis faríngeo o nasofaríngeo, aspirado traqueal o lavado broncoalveolar). Primero hay un período de latencia en el que todavía no es posible detectar la respuesta de tu sistema inmune. Pero después de unos días, comienzas a producir anticuerpos. Se producen primero anticuerpos del tipo IgM hasta alcanzar un máximo a los 7-10 días para, más tarde, casi desaparecer. Esta respuesta primaria es indicativa de una infección aguda. Posteriormente se producirá la respuesta inmune secundaria, más rápida, intensa y prolongada. Se producirán anticuerpos de tipo IgG y durarán más tiempo en la sangre.

Para detectar la presencia del virus (detección directa) podemos emplear dos tipos de test: la PCR que detecta el genoma del virus o los test inmunológicos que detectan las proteínas (antígenos) del virus. El tercer tipo de test es el que detecta los anticuerpos que produces como respuesta a la infección, son los test serológicos de detección indirecta del virus. Aunque hay varias modalidades de cada uno de estos tipos de test, vamos a explicar brevemente cómo funcionan.




Detectar el genoma del virus: la RT-PCR

El genoma del coronavirus SARSCov2 es una molécula de ARN monocadena de unos 30 kilobases. Una vez tomada la muestra (el frotis nasofaríngeo o aspirado más profundo), lo primero que hay que hacer es extraer el genoma del virus. Esto normalmente se hace mediante un kit de extracción de ácidos nucleicos. Así, además de inactivar el virus, obtenemos su genoma ARN. A continuación, hay que copiar ese ARN en forma de ADN. Eso se hace con otro kit que emplea una enzima que se denomina transcriptasa inversa o Retro Transcriptasa (de ahí el “RT”, del nombre RT-PCR). Luego, el genoma del virus en forma de ADN se amplifica mediante la Reacción de la Polimerasa en Cadena (PCR, en inglés. Ojo, aquí PCR no significa “proteína C reactiva”). Esta amplificación consiste en hacer millones de copias de un fragmento del ADN, de forma que podamos “visualizarlo” o detectarlo mediante un sistema concreto. El sistema de PCR a tiempo real permite incluso cuantificar la muestra, es decir, saber cuántas copias del virus tenemos por mL. 

Si la reacción es positiva, demuestra que había ARN del virus, es decir que la persona estaba infectada.



Como lo primero que obtuvimos del virus fue su genoma, este tipo de pruebas son las primeras que se desarrollaron. De hecho desde el 13 de enero, la OMS ya publicó el primer protocolo. Normalmente, se suelen realizar dos ensayos: uno de cribado o screening y un segundo confirmatorio. Incluso se puede hacer un tercero adicional de confirmación. Estos tres ensayos de RT-PCR se diseñan para detectar tres genes distintos del virus.

Estos test de PCR son muy específicos y sensibles. Suelen tardar en realizarse unas cuantas horas. Requieren un equipamiento y un personal técnico especializado. Pueden dar resultado positivo en personas antes de que manifiesten síntomas, pero que ya tengan el virus. A lo largo de la enfermedad pueden permitir hacer un seguimiento de cómo va la infección, porque cuando la persona ya se ha curado y no tiene el virus activo, en principio debería dar negativo. No se puede descartar que pacientes convalecientes “sin síntomas” puedan dar positivo en la RT-PCR y seguir siendo portadores del virus.

Detectar las proteínas del virus: test antigénicos

Otra forma de confirmar la presencia del virus es detectar sus proteínas o antígenos. Hay distintas técnicas o soportes sobre los que hacer este tipo de test, pero en definitiva más o menos todos tienen el mismo fundamento. Sobre un soporte se fijan anticuerpos específicos que reaccionarán contra alguna proteína del virus. En este caso es contra las proteínas de la superficie de la envoltura (proteína S), las que se proyectan hacia el exterior y forman esas espículas que dan el nombre a este tipo de virus, corona-virus. Si en la muestra (las mismas que para la RT-PCR) hay partículas virales, éstas quedarán fijadas al anticuerpo. Es como si el virus hubiera sido capturado por el anticuerpo. A continuación, se añade un segundo anticuerpo contra el virus de manera que se forme un emparedado o “sándwich”: anticuerpo-virus-anticuerpo. Este segundo anticuerpo estará marcado o señalado de alguna manera para poner de manifiesto la reacción. 

Si la reacción es positiva, demuestra que había proteínas del virus, es decir que la persona estaba infectada.




Este tipo de test basado en la detección de moléculas es muy habitual en diagnóstico clínico. Su fundamento es el mismo que las tradicionales pruebas de detección de drogas o los test de embarazo. En el caso que nos ocupa, tardó en aparecer en escena porque se requiere el empleo de anticuerpos de captura específicos frente a este virus concreto. La ventaja es que son mucho más rápidos, y según el tipo de soporte, se pueden realizar en unos pocos minutos. No necesitan un equipamiento especifico ni un personal técnico altamente cualificado. Son más baratos. La desventaja es que son mucho menos específicos y sensibles que la RT-PCR.

Un comentario adicional a ambos test de detección directa del genoma o de las proteínas del virus: que la reacción sea positiva no implica que el virus esté activo y sea infectivo. Es decir, podemos detectar su genoma o sus proteínas pero que el virus no esté completo, es decir, podemos estar detectando “restos” del virus. 

Detectar anticuerpos frente al virus: test serológicos

La tercera aproximación consiste en detectar la respuesta inmune frente al virus, los anticuerpos. Es una detección indirecta, no detectamos el virus sino que ponemos de manifiesto la respuesta inmune frente a él. En este caso la muestra que vamos a emplear es una gota de sangre, porque vamos a detectar los anticuerpos que has generado contra el virus.

De nuevo, hay distintas técnicas o soportes sobre los que hacer este tipo de test, pero más o menos todos tienen el mismo fundamento. En este caso, sobre el soporte se fijan proteínas del virus, normalmente las proteínas más expuestas hacia el exterior, como la proteína S de la envoltura. Esto es así porque nuestro sistema inmune lo primero que reconoce es lo que está más hacia el exterior del virus. Como con este test queremos detectar los anticuerpos que producimos, la muestra será una simple gota de sangre. Si en la muestra hay anticuerpos contra el virus, se pegarán y quedarán fijados a las proteínas del virus. A continuación, se añade un segundo anticuerpo contra el anticuerpo humano: estos suelen ser anticuerpos de otro animal que reaccionan contra nuestros propios anticuerpos, porque los anticuerpos humanos en realidad actúan como antígenos en otros animales. Se forma así un trío: proteínas del virus-anticuerpo humano-anticuerpo de otro animal. Este segundo anticuerpo estará marcado o señalado de alguna manera para poner de manifiesto la reacción.


Si la reacción es positiva, demuestra que había anticuerpos contra el virus, es decir, que la persona en algún momento ha estado en contacto con el virus y su sistema inmune ha reaccionado produciendo anticuerpos. Esto no implica necesariamente que esté infectado, quizá se ha curado, o simplemente ha estado en contacto con el virus y no ha tenido síntomas.

Este tipo de test también se ha desarrollado después que los de RT-PCR, cuando ya hemos tenido suero de pacientes que han pasado la enfermedad. También, tienen la ventaja de que son mucho más rápidos que la PCR, y según el tipo de soporte, se pueden realizar en menos de pocos minutos. No necesitan un equipamiento especifico ni un personal técnico altamente cualificado. Son más baratos. La desventaja es que son mucho menos específicos que la RT-PCR. Otra importante desventaja de este tipo de test es que nuestro organismo necesita varios días para  producir anticuerpos detectables. O sea, que una persona puede estar infectada pero durante los primeros días no dar positivo en este tipo de test.

Algunos test de anticuerpos pueden distinguir el tipo de inmunoglobulina: si es IgM, indicativo de una infección reciente, o IgG, indicativo de una respuesta secundaria, y por tanto, más prolongada.

Sensibilidad y especificidad

Cuando queremos estudiar el rendimiento o lo efectivo que es un test diagnóstico lo que hacemos es comparar el resultado de ese test en un grupo control de individuos que sabemos a ciencia cierta que están sanos o están infectados. Esto normalmente se hace comparando nuestro test con otro que se considera el patrón de referencia (gold standard). Con estos resultados se construye la tabla que nos muestra la distribución de sanos y enfermos y el resultado del test.


Así, podemos clasificar los pacientes como verdaderos positivos, verdaderos negativos, falsos positivos (no están infectados pero el test es positivo) y falsos negativos (están infectados pero el test es negativo). Con estos datos podremos calcular la sensibilidad y la especificidad de nuestro test.

La sensibilidad del test representa la probabilidad de clasificar correctamente a los infectados o, lo que es lo mismo, la proporción de verdaderos positivos. Es una proporción en la que en el denominador se sitúa el total de infectados y en el numerador los positivos verdaderos:

Sensibilidad = verdaderos positivos / total de infectados

Por su parte, la especificidad de un test representa la probabilidad de clasificar correctamente a los sanos o, lo que es lo mismo, la proporción de verdaderos negativos. Es una proporción en la que en el denominador figuran el total de sanos y en el numerador los negativos verdaderos:

Especificidad = verdaderos negativos / total de sanos

Para entenderlo mejor, vamos a poner un ejemplo. Supongamos que tenemos una población de 100 individuos y queremos valorar la utilidad de la RT-PCR para el diagnóstico de la enfermedad por el coronavirus. En este caso seleccionamos el historial clínico (analítica, radiografías, etc.) como el patrón de referencia (asumiendo que esos datos no fallan nunca a la hora de clasificar sanos y enfermos y diagnosticar la COVID-19) y realizamos la RT-PCR a los 100 individuos. Los datos clínicos nos indican que 30 de los 100 tienen la enfermedad de COVID-19: hay 70 sanos y 30 enfermos. 

Al realizar la RT-PCR a las 100 individuos podríamos obtener los siguientes resultados (insisto que es un ejemplo ficticio):


Según esto, la sensibilidad de nuestro test de RT-PCR es del 93% (28/30) y la especificidad del 96% (67/70).

Uno de los problemas de estos parámetros es que la sensibilidad nos dice la probabilidad de clasificar correctamente al enfermo una vez que sabemos que está enfermo. Por su parte, la especificidad nos dice la probabilidad de clasificar correctamente al sano pero una vez que ya conocemos que está sano. Pero esto en la práctica, muchas veces, lo desconocemos. Cuando un test diagnóstico tiene tanto la sensibilidad como la especificidad cercanas al 100% se comporta como un test de referencia y por lo tanto sus resultados serán casi siempre válidos. Sin embargo, esta circunstancia es excepcional, muy pocas veces un test es 100% sensible y específico. Por eso, se suelen emplear varios test diagnósticos al mismo tiempo, porque nos darán más información de la situación real.

Un pregunta que nos podemos hacer es ¿por qué a veces los test dan resultados falsos? Las causas son múltiples. Los falsos negativos pueden ser debidos a que la liberación del virus sea intermitente, que no se haya extraído correctamente el genoma del virus, que la muestra se haya obtenido durante el periodo ventana en el que todavía no se hayan producido los anticuerpos, fallos en los reactivos del test, … Los falsos positivos pueden ser debidos a contaminación en el procesamiento de las muestras, reacción cruzada con otros virus, …

¿Qué información nos puede dar la combinación de la RT-PCR y la detección de anticuerpos?

El test de RT-PCR nos indica la presencia del virus, quién está infectado en ese momento. Los test de detección de anticuerpos nos indican quién estuvo infectado y quizá está inmunizado, al menos durante un tiempo, contra el coronavirus. Según esto, y con todas las reservas según la sensibilidad y especificidad de cada test, si combinamos resultados de RT-PCR, con detección de anticuerpos (IgM e IgG) se podría plantear lo siguiente:


Sin embargo, este planteamiento es una simplificación y tiene sus limitaciones. El que no detectes anticuerpos puede no significar que no estés inmunizado. En el caso de infecciones por virus, que son intracelulares, la inmunidad celular no mediada por anticuerpos es tan importante o más que la mediada por anticuerpos. Es decir, en ocasiones, no hay anticuerpos pero el individuo puede estar “inmunizado”.

A pesar de ello, todo esto nos puede ayudar a controlar y monitorizar la epidemia en las próximas semanas, conocer cuántas personas han estado en contacto con el virus y están inmunizadas, a definir con mayor exactitud las tasas de letalidad del virus, predecir que podrá ocurrir si hay una segunda "oleada" del virus y a decidir las medidas y la velocidad del desconfinamiento que todos estamos deseando.

jueves, 2 de abril de 2020

No, el coronavirus no se ha escapado de un laboratorio


El origen del SARS-Cov-2

Desde hace unas semanas viene circulando por las redes sociales, e incluso por algunos medios de comunicación, la noticia de que el coronavirus SARS-Cov-2 es producto de un ensayo de biotecnología, ha sido creado en un laboratorio con fines perversos, y se ha escapado de un laboratorio de bioseguridad de Wuhan, … Según esta hipótesis conspiranoica, el origen del virus es artificial. Deberíamos recordar que exactamente las mismas teorías circularon cuando el VIH, el Ébola o el Zika. No somos muy originales.

La proteína S del virus interacciona con el receptor celular ACE2

Dejemos a un lado los mensajes de WhatsApp y vemos que nos dice la ciencia. De donde podemos obtener más información sobre el origen del virus es analizando su genoma. A día de hoy ya hay más de 2.600 genomas secuenciados de aislamientos obtenidos de 53 países (ver NextStrain). La cantidad de información es inmensa.


Estructura y genoma del SARS-Cov-2 (Fuente).

Una de las zonas del genoma más interesantes es la que codifica para la proteína S, porque es la más variables y porque su función es esencial para la entrada en la célula. La proteína S (de spike) forma esas espículas que se proyectan hacia al exterior y que le dan el nombre al corona-virus. El SARS-Cov-2 inicia la entrada en las células humanas después de que la proteína S se una al receptor de la membrana celular, que en este caso es el ACE2. La función biológica de este receptor ACE2 es la maduración de la angiotensina, una hormona que controla la vasoconstricción y la presión arterial. ACE2 es una proteína de membrana que se expresa en pulmones, el corazón, los riñones y el intestino.

La proteína S es la llave de entrada del virus a la célula y la cerradura en la célula es el receptor ACE2. Los modelos en 3D demuestran que en este proceso, la proteína S se divide en dos subunidades, S1 y S2, que se separan por la acción de una enzima de la célula con actividad proteasa, que se denomina furina. Así, S1 se une a su receptor ACE2 y el otro fragmento S2 es escindido a su vez por otra proteasa de la superficie de la célula humana, denominada TMPRSS2. Como resultado la envoltura de virus se fusiona con la membrana de la célula y el virus entra en su interior. Por tanto, la subunidad S1 se encarga de la unión al receptor, mientras que S2 es responsable de la fusión de las membranas.


Modelo en 3D de la proteína S de SARS-Cov-2 (Fuente).

Los análisis estructurales, genómicos y bioquímicos de esa proteína S nos permiten estudiar este proceso en detalle y demuestran que SARS-Cov-2 posee dos particularidades importantes.

El dominio RBD de la proteína S tiene una alta afinidad por el receptor ACE2

En primer lugar, la proteína S de SARS-Cov-2 posee una secuencia que se denomina RBD (dominio de unión al receptor), la parte más variable del genoma del virus, en la que hay seis aminoácidos que son esenciales para unirse al receptor ACE2. Si comparamos esa secuencia entre SARS-Cov-2 y el otro coronavirus humano SARS, solo un aminoácidos de esos seis es común. La proteína S de SARS-Cov-2 tiene, por tanto, un dominio RBD que se une con una muy alta afinidad al receptor ACE2 de humanos, pero también de otras especies animales con una alta homología en ese receptor, como hurones o gatos. Esta alta afinidad por el receptor ACE2 probablemente influye es la alta capacidad de infectar las células que tiene este virus. Sin embargo, los análisis computacionales indican que ese dominio no es el mejor posible para unirse al receptor, teóricamente puede haber otras combinaciones que sean aún más eficaces para unirse al receptor. Esto sugiere que esa secuencia ha surgido por un proceso de selección natural a lo largo de pases del virus entre personas o animales. Si fuera un producto manipulado por ingeniería genética, lo habríamos hecho mejor. Si alguien hubiera diseñado este nuevo virus para que fuera patógeno lo hubiera hecho mejor.

La proteína S posee una secuencia de corte por furina

La otra particularidad de la proteína S de SARS-Cov-2 tiene que ver con el sitio de unión entre esas dos subunidades, S1 y S2, de las que está formada. En SARS-Cov-2 esa proteína S tiene una secuencia entre esas subunidades que permite el corte por la enzima de la célula, la furina, y por otras proteasas. Eso determina la infectividad del virus y su rango de hospedador, a qué células o animales puede infectar. Aunque algunos coronavirus humanos, como el HKU1, también tienen esa característica, el sitio de corte por furina no es muy frecuente en todos los coronavirus, y menos en los del grupo beta, al que pertenece el SARS-Cov-2. No sabemos todavía qué consecuencias funcionales puede tener esta propiedad, pero sería importante saber si afecta a su transmisibilidad y patogénesis. Esta secuencia tan peculiar, ¿podría ser fruto de la manipulación genética del virus? Si lo comparamos con lo que ocurre en el virus de la gripe, muy probablemente se haya generado también por selección natural.


Características de la proteína S de SARS-Cov-2 y otros coronavirus relacionados. Se detalla de forma progresiva la secuencia de nucleótidos del genoma, la secuencia de aminoácidos de la proteína S con sus dos subunidades S1 y S2, el dominio de unión al receptor (RBD) y la zona de corte por furina (polybasic clevage site). (Fuente)

En algunos virus de la gripe aviar se ha visto que en situaciones de alta densidad de poblaciones de aves, se selecciona de forma natural este tipo de secuencias de corte en la hemaglutinina de la envoltura (similar a la proteína S del coronavirus). Esto hace que el virus se replique más rápidamente y sea más transmisible. Así es cómo algunos virus de gripe aviar de baja patogenicidad se convierten en virus de alta patogenicidad. También se ha observado la adquisición de estos sitios de corte en la hemaglutinina después de pases repetidos del virus en cultivo celular o en animales. Por lo tanto, esta nueva propiedad es fruto de la selección natural. Lo mismo ha podido ocurrir en el coronavirus.

Si el origen del genoma de SARS-Cov-2 fuera la ingeniería genética, muy probablemente se habrían empleado algunos sistemas genéticos ya presentes en otros beta-coronavirus y los datos no demuestran nada de esto. Por el contrario, lo más probable es que estas dos características del virus sean fruto de la selección natural y para ello hay dos posibles escenarios: que se haya seleccionado en un animal antes de transferirse al ser humano; o que la selección haya ocurrido en el ser humano después de su transferencia desde un animal.

Selección en una animal antes de transferirse a humanos

Desde el inicio, el origen de SARS-Cov-2 se ha relacionado con el mercado de animales vivos de Wuhan. Cuando se comparan los genomas de los coronavirus, el más parecido al SARS-Cov-2 es el aislado de un murciégalo en Yunnan (China) en 2013, el genoma RaTG13 de Rhinolophus affinis, con más de un 96% de identidad. Sin embargo, cuando se compara la zona RBD de la proteína S difieren significativamente. En otros estudios, se han analizado muestras de varios pangolines (Manis javanica) que llegaron a China por contrabando entre 2017 y 2018, y han detectado coronavirus con una similitud entre el 85 y el 92% con el SARS-Cov-2. Aunque el virus del murciélago sigue teniendo una homología a nivel del genoma mayor, la similitud entre el SARS-Cov-2 y los coronavirus del pangolín era especialmente alta en el dominio RBD de la glicoproteína S, incluidos los seis aminoácidos característicos de esa zona en SARS-Cov-2. Esto refuerza la idea de que la optimización de la proteína S para unirse al receptor ACE2 humano es fruto de la selección natural y no de ingeniería genética o de pases sucesivos del virus en un laboratorio.

Sin embargo, ni los coronavirus de murciélagos ni los de los pangolines tienen el sitio de corte de furina en la proteína S. Los coronavirus son muy frecuentes entre estos y otros animales y es muy probable que todavía no hayamos dado con el precursor animal del SARS-Cov-2. No podemos descartar que fenómenos de mutación, inserción y deleción hayan ocurrido de forma natural en el gen S en algún otro animal, probablemente con alta densidad de población y con un receptor ACE2 similar al humano.

Selección en humanos después de su transferencia desde un animal

Otra posibilidad es que el SARS-Cov-2 haya adquirido esas características mientras se transmitía de forma indetectable entre humanos. Todos los genomas de SARS-Cov-2 secuenciado hasta ahora demuestra que tienen un origen clonal a partir de un ancestro común en Wuhan, muy probablemente a principios de noviembre de 2019. La presencia en los pangolines del mismo dominio RBD en la proteína S sugiere que esa característica ya estaba en el virus antes de su salto a humanos. Quizá, entonces, el sitio de corte por furina fue el que se seleccionó durante la transmisión entre humanos. Esto presupone que el virus estaba presente antes de noviembre de 2019 y que se transmitía entre nosotros de forma indetectable durante un tiempo. Eso ahora no lo sabemos, pero sería muy interesante si somos capaces de hacer estudios retrospectivos y comprobar si realmente el virus circulaba entre nosotros antes de su estallido en Wuhan a finales de 2019.

El hecho de que SARS-Cov-2 entró en los seres humanos a partir de un origen animal implica que la probabilidad de futuros brotes es muy alta, ya que virus similares siguen circulando en la población animal y podrían volver a saltar a los seres humanos.

Conclusión: como vemos las peculiares características de SARS-Cov-2 ya estaban en la naturaleza y no hay que imaginar experimentos de laboratorio para explicar su origen. Conocemos menos del 1% de los virus que hay ahí fuera y más del 70% de los nuevos virus emergentes tienen su origen en los animales. Los virus son millones de millones de “individuos”, que se multiplican a una velocidad enorme y con una frecuencia de mutación y recombinación extraordinaria. Los virus no es que muten, es que viven mutando. En ellos, la evolución va a cámara rápida. La naturaleza tiene suficientes recursos como para generar este y otros muchísimos virus. Promover otras hipótesis conspiranoicas sin base científica alguna es una irresponsabilidad. Es como afirmar que la culpa del coronavirus la tienen … Astérix y Obélix.




Referencias:

- The proximal origin of SARS-CoV-2. Andersen, K.G., et al. Nat Med (2020). https://doi.org/10.1038/s41591-020-0820-9

Renhong Y., et al. Science  27 Mar 2020. Vol. 367, Issue 6485, pp. 1444-1448.

domingo, 29 de marzo de 2020

¿Cómo explicar a los más peques esto del coronavirus?

¿Por qué me tengo que quedar en casa? 
¿Por qué no puedo ir a estar con los abuelos?

Hace unos días un buen amigo me escribió: "Me llegan muchos mensajes de amigas agobiadas que tienen niños pequeños (6-10 años) y que no saben cómo explicarles que tienen que estar en casa porque el virus les puede afectar. ¿Te gustaría hacer un vídeo muy corto explicándoselo a los niños y de paso hablando de cómo funcionan las vacunas? La idea de que somos nuestra propia vacuna no se ha explicado todavía a los niños y creo que puede ser muy bonito que ellos se sientan “héroes” capaces de evitar el contagio en el resto."

Dicho y hecho, con la colaboración de otro buen amigo, Iñigo Izal, maestro de la ilustración  tipo comic, nos pusimos a ello. 

La idea es bien sencilla. Para evitar que contagiemos a otros, los médicos nos ponen una vacuna. Así, el virus no nos ataca y podemos abrazar y besar a nuestros abuelos, porque no les vamos a contagiar. La vacuna corta la cadena de transmisión del virus. 

Pero ahora, no tenemos una vacuna para luchar contra el coronavirus. La única manera de cortar la transmisión del virus, de evitar que le llegue a nuestros abuelos, es quedarnos en casa. Ahora, ¡la vacuna eres tú!. Quedándote en casa, evitarás que el coronavirus llegue a los abuelos. ¡Tú puedes ser la vacuna! Tú eres el héroe para acabar con el coronavirus. Y cuando lo venzamos entre todos, ¡volveremos a abrazar y dar besos a nuestros abuelos!




#LaVacunaEresTú
#QuédateEnCasa

Y aquí la versión en inglés: 



viernes, 27 de marzo de 2020

Antivirales y vacunas contra COVID19


Es el momento de la ciencia y la solidaridad

Una semana después de que China notificara a la OMS los primeros casos de una neumonía severa de origen desconocido, se identificó el agente causante: el nuevo coronavirus SARSCoV2. Unos días después ya estaba disponible el genoma del virus. A día de hoy, son ya más de 970 los artículos científicos accesibles vía PubMed (ref.), en poco menos de tres meses.

Conocer la biología y el genoma del virus nos facilita diseñar estrategias terapéuticas (antivirales) y preventivas (vacunas). Sabemos que el genoma de SARSCoV2 tiene una similitud del 79% con el de SARS. Uno de los genes más importantes es el que codifica para la glicoproteína S de la superficie del virus, que controla la entrada en la célula. Se sabe que el receptor celular es la enzima ACE2 (enzima 2 que convierte la angiotensina, una proteína de la membrana celular que cataliza la conversión de angiotensia I en el nonapéptido angiotensina 1-9 o de angiotensia II en angiotensina 1-7). La llave de entrada del virus a la célula es la proteína S y la cerradura en la célula el receptor ACE2. La proteína S de SARSCoV2 tiene una similitud de un 76% con la de su pariente el SARS, y una mayor afinidad por el receptor ACE2. Esto podría explicar porque el nuevo coronavirus es más contagioso y transmisible que el SARS. La entrada del virus está además facilitada por una proteasa de la propia célula, que se denomina TMPRSS211. Hay otros genes importantes del SARSCoV2 que actúan cuando el virus ya está dentro de la célula. Son el de la ARN polimerasa (RdRp), una enzima que replica el genoma del virus y los de las proteasas C3CLpro y PLpro, que intervienen en el procesamiento de la proteínas virales. Estos genes tiene una similitud con los del SARS de un 95, 95 y 83%, respectivamente.



En estos tres meses escasos, ya hay varias propuestas terapéuticas y vacunas contra el nuevo coronavirus. Jamás la ciencia había avanzado tanto en tan poco tiempo para combatir una epidemia. Muchas de las propuestas vienen de grupos de investigación que llevaban años trabajando contra otros virus, especialmente contra SARS y MERS. Todo ese conocimiento acumulado ha permitido ahora ir a una velocidad nunca antes vista.

Terapias antivirales para curar

Como hemos comentado, conocer con detalle el genoma del virus y cómo se multiplica dentro de las células nos permite proponer antivirales que lo bloquen e inhiban su multiplicación.

Inhibir la entra del virus.

La cloroquina se ha empleado durante años contra la malaria. Se sabe que esta droga (por cierto, disponible y barata) es también un potente antiviral, porque bloquea la entrada del virus a la célula. Un ensayo clínico preliminar ha revelado que es efectivo para reducir la carga viral en pacientes con SARSCoV2 (ref.).

Algunos de los virus que están rodeados con una envoltura, como el SARSCoV2, entran al interior de la célula por endocitosis formando una pequeña vesícula. Una vez dentro de la célula, una bajada de pH promueve que se fusionen la envoltura del virus con la membrana de la vesícula que lo contiene, para así quedar “libre” en el citoplasma. La cloroquina lo que hace es impedir esa bajada de pH, con lo que se inhibe la fusión de las membranas y se impide la entrada del virus al citoplasma celular. Se ha visto que la cloroquina inhibe la replicación del SARSCoV2 in vitro en cultivos celulares. Por eso, se ha ensayado en pacientes con SARSCoV2 la hidroxicloroquina, un derivado de la cloroquina menos tóxico. El tratamiento con hidroxicloroquina combinado con azitromicina (un antibiótico para prevenir complicaciones secundarias por bacterias) ha demostrado, en un ensayo preliminar, que el virus desapareció en el 70% de los pacientes tratados, comparado con el 12,5% de los controles sin tratar.


Otras propuestas que se están ensayando son: el barcitinib, un antiinflamatorio aprobado para tratar la artritis reumatoide, que podría inhibir la endocitosis del virus (ref.); y el mesilato de camostat, un fármaco aprobado en Japón para su uso en la inflamación del páncreas, y que inhibe la proteasa celular TMPRSS2 necesaria para la entrada del virus. Se ha comprobado que este compuesto bloquea la entrada del virus en las células pulmonares (ref.).

Inhibir la ARN polimerasa viral.

Quizá uno de los antivirales más prometedores contra el SARSCoV2 sea el remdesivir, un análogo de nucleótidos inhibidor de la ARN polimerasa viral, que impide que el virus se multiplique dentro de la célula. Ya se ha empleado contra el SARS y MERS y se ensayó con éxito en las últimas epidemias de Ébola, y contra otros virus con genoma ARN. Es por tanto un antiviral de amplio espectro. Ya están en curso al menos doce ensayos clínicos en fase II en China y en EE.UU., y ha comenzado otro en fase III con 1.000 pacientes en Asia (ref.).

Otro inhibidor de amplio espectro de la ARN polimerasa viral que ya ha comenzado ensayos clínicos es el favipiravir: los primeros resultados con 340 pacientes chinos han sido satisfactorios. Favipiravir ha sido aprobado para inhibir al virus de la gripe y ensayado contra otros virus ARN.

Inhibidores de las proteasas.

La combinación de ritonavir y lopinavir se ha sugerido que podría inhibir las proteasas del SARCoV2. Estos compuestos ya se usan para tratar la infección por el VIH. El lopinavir es un inhibidor de la proteasa del virus, que se degrada fácilmente en la sangre del paciente. El ritonavir actúa como protector e impide la descomposición del lopinavir, por eso se administran de manera conjunta. Sin embargo, desgraciadamente se acaba de publicar un artículo con 199 pacientes que demuestra que el tratamiento con ritonavir/lopinavir no es efectivo contra el coronavirus (ref.). No obstante, la buena noticia es que hay al menos 27 ensayos clínicos con distintas combinaciones de tratamientos antivirales (interferón alfa-2b, ribavirina, metilprednisolona, azvudina, etc) (ref.).

De momento son tratamientos experimentales, pero que suponen una esperanza para los casos más graves y severos.

Vacunas para el futuro

La otra estrategia para controlar al virus son las vacunas. Pero recordemos que las vacunas son preventivas, se desarrollan ahora para protegernos de la siguiente “oleada” del virus, si es que vuelve. La OMS tiene una lista de al menos 41 candidatos (ref.).

Quizá una de las más avanzadas es la propuesta china, una vacuna recombinante basada en vectores de adenovirus con el gen S de SARSCoV2, que ha sido ensayada ya en monos y se sabe que produce inmunidad. Se va a comenzar un ensayo clínico fase I con 108 voluntarios sanos, entre 18 y 60 años de edad, en los que se probaran tres dosis distintas. El objetivo es comprobar la seguridad de la vacuna (si hay efectos secundarios), y probar qué dosis induce una mayor respuesta de anticuerpos. 

Otras propuestas están siendo promovidas por CEPI (The Coalition for Epidemic Preparedness Innovations). Es una asociación internacional en la que colaboran organizaciones públicas, privadas, civiles y filantrópicas para desarrollar vacunas contras epidemias futuras. En este momento financia ya ocho proyectos de vacunas contra el SARSCoV2 que incluyen vacunas recombinantes, de proteínas y de ácidos nucleicos (ref.). Veamos cuales son.

1. Vacuna recombinante con el virus de sarampión (Instituto Pasteur, Themis Bioscience y Universidad de Pittsburg). Se trata de una vacuna construida en un virus vivo atenuado o defectuoso del sarampión, que se emplea como vector o vehículo, y que contiene un gen que codifica una proteína del virus SARSCoV2. De esta forma, el virus vector presenta directamente el antígeno del SARSCoV2 al sistema inmune para inducir una respuesta protectora. Este consorcio ya tienen experiencia en vacunas similares contra el MERS, VIH, fiebre amarilla, virus del Nilo occidental, dengue y otras enfermedades emergentes. En fase preclínica.

2. Vacuna recombinante con el virus de la gripe (Universidad de Hong Kong). Se trata también de una vacuna viva que emplea como vector en este caso un virus de la gripe atenuado, al que se le ha quitado el gen de virulencia NS1, y que por tanto no es virulento. A este virus vector se le añade un gen del virus SARSCoV2.  Esta propuesta tiene algunas ventajas: podría combinarse con cualquier cepa de virus de la gripe estacional y servir así como vacuna antigripal, puede fabricarse de forma rápida en los mismos sistemas de producción ya existentes para las vacunas contra la gripe, y podrían emplearse como vacuna intranasal vía spray.  En fase preclínica.

3. Vacuna recombinante que emplea como vector el adenovirus de chimpancé Oxford, ChAdOx1 (Jenner Institute, Universidad de Oxford). Este vector atenuado es capaz de portar otro gen que codifique para un antígeno viral. Se ha ensayado en voluntarios con modelos para el MERS, gripe, chikungunya y otros patógenos como malaria y tuberculosis. Esta vacuna puede fabricarse a gran escala en líneas celulares de embriones de aves. El adenovirus recombinante lleva el gen de la glicoproteína S de SARSCoV2. En fase preclínica.

4. Vacuna de proteína recombinante obtenida por tecnología de nanopartículas (Novavax, Inc.). Esta empresa ya tiene en fase clínica III vacunas contra otras infecciones respiratorias como gripe para adultos (Nano-Flu) y virus respiratorio sincitial (RSV-F) y ha fabricado vacunas contra el SARS y el MERS. Su tecnología se basa en producir proteínas recombinantes que se ensamblan en nanopartículas y que se administra con un adyuvante propio, Matrix-M. Este compuesto (una mezcla de saponinas de origen vegetal, colesterol y fosfolípidos) es un inmunógeno bien tolerado capaz de estimular una potente y duradera respuesta inmune inespecífica. La ventaja es que de esta forma se reduciría el número de dosis  necesaria (se evitaría así la revacunación). En fase preclínica.

5. Vacuna de proteína recombinante (Universidad de Queensland), consiste en crear moléculas quiméricas capaces de mantener la estructura tridimensional original del antígeno viral. Utilizan la técnica denominada “molecular clamp”, que permite producir vacunas empleado el genoma del virus en un tiempo record. En fase preclínica.

6. Vacuna mRNA-1273 (Moderna, Inc.). Se trata de una vacuna formada por un pequeño fragmento de RNA mensajero con las instrucciones para sintetizar parte de la proteína S del SARSCoV. La idea es que una vez introducido en nuestras células, sean estas mismas las que “fabriquen” esa proteína que actuaría como antígeno y estimularía la producción de anticuerpos. Está ya en fase clínica y se ha comenzado a ensayar en voluntarios sanos.

7. Vacuna de RNA mensajero (CureVac). Se trata de una propuesta similar, moléculas de RNA mensajero recombinantes que sean fácilmente reconocidas por la maquinaria celular y produzcan grandes de antígeno. Se empaquetan en nanopartículas lipídicas u otros vectores. En fase preclínica.

8. Vacuna DNA INO-4800 (Inovio Pharmaceuticals). Se trata de una plataforma que fabrica vacunas sintéticas con DNA del gen S de la superficie del virus. Ya habían desarrollado un prototipo contra el MERS (la vacuna INO-4700)  que se encuentra en fase II. Recientemente publicaron los resultados de la fase I con esta vacuna INO-4700 y comprobaron que era bien tolerada y producía una buena respuesta inmune (altos niveles de anticuerpos y buena respuesta de células T, mantenida durante al menos 60 semanas después de la vacunación). En fase preclínica.

Pero todavía hay más. La propuesta española acaba de recibir financiación exprés por parte del Gobierno español. Se trata de la vacuna del grupo de Luis Enjuanes e Isabel Sola, una vacuna viva atenuada que puede resultar más fácil de fabricar y ser mucho más inmunogénica (mayor capacidad de estimular el sistema inmune). En este caso, la idea es a partir del genoma ARN de virus, retro-trascribirlo a ADN, y sobre esta replica construir mutantes que sean avirulentos. En definitiva, fabricar una copia del virus alterada que sea incapaz de producir la enfermedad, pero que sirva para activar nuestras defensas.

Todavía no existe ningún antiviral ni una vacuna específica contra el SARSCov2 aprobadas . Todas estas propuestas de antivirales y vacunas están en fase experimental. Algunas no funcionaran, no servirán para bloquear al virus, pero las posibilidades de acertar son muchas. Se acaba de publicar además una revisión (ref.) de todo el arsenal terapéutico y vacunas en fase de investigación y desarrollo contra otros coronavirus humanos, como el SARS y el MERS.

Existen más de 2.000 patentes relacionadas con los coronavirus SARS y MERS: 80% sobre agentes terapéuticos, 35% sobre vacunas y 28% sobre técnicas diagnósticas (una patente puede cubrir varios aspectos, por eso el total suma más del 100%). En esa lista hay varios cientos de patentes de anticuerpos, citoquinas, terapias ARN de interferencia y otros interferones que están en fase de investigación y desarrollo para los coronavirus SARS y MERS y que muy bien podrían funcionar contra el nuevo SARSCoV2. También hay varias decenas de patentes sobre posibles vacunas contra SARS y MERS, de las que nos podemos beneficiar para combatir el SARCoV2. Son vacunas de todo tipo: vacunas muertas inactivas, vivas atenuadas, vacunas DNA, de ARN mensajero, VLPs (virus like particles), … Todo esto pone de manifiesto que hay una inmensa cantidad de conocimiento científico que permitirá agilizar ensayos clínicos y experimentales para combatir este virus.

La OMS ha hecho publico un consorcio internacional, denominado Solidarity, cuyo objetivo es buscar un tratamiento eficaz con COVID19. De momento participan ArgentinaBahréinCanadáFranciaIránNoruegaSudáfricaEspañaSuiza Tailandia, y está previsto que cada vez sean más las naciones que se unan en este proyecto de gran ensayo clínico mundial.

No cabe duda: es el momento de la ciencia y la solidaridad. Este partido lo vamos a ganar.

(Este artículo ha sido publicado también en The Conversation, y ha sido traducido al francés y al inglés).

lunes, 23 de marzo de 2020

El coronavirus explicado en video

Un magnífico video para explicar el #coronavirus #COVID19



Este otro video de una ponencia (17/03/2020) sobre el #coronavirus #SARSCoV2 del Prof. J. M. Miró es una excelente clase sobre el tema, muy útil para la docencia:


sábado, 14 de marzo de 2020

La vacuna eres tú


No tenemos vacuna contra el nuevo coronavirus: la vacuna eres tú

La OMS declara que la enfermedad COVID19 ya es una pandemia. Recordemos que pandemia significa una transmisión sostenida, eficaz y continua de la enfermedad de forma simultánea en más de tres regiones geográficas distintas. Esto no es sinónimo de muerte, pandemia no hace referencia a la letalidad de un virus sino a su transmisibilidad y extensión geográfica. No, no vamos todos y todas a morir porque sea pandemia.

Pero, ¿por qué ahora las autoridades sanitarias nos insisten tanto en esas medidas de contención y aislamiento y por qué son tan necesarias? ¿por qué hay que quedarse en casa?

En una epidemia por un agente infeccioso, conforme pasa el tiempo el número de casos va aumentando progresivamente. Para entender cómo se propaga una epidemia en una población hay que tener en cuenta tres tipos de individuos: los susceptibles que pueden contraer la infección, los que ya están infectados y los que se han recuperado y ya no son susceptibles de enfermar. Al principio el número de susceptibles es alto y el número de infectados aumenta con rapidez. Conforme va pasando el tiempo, el número de susceptibles va disminuyendo (porque se han curado, se han inmunizado, los hemos vacunado, ... o se han muerto). Hay menos gente para infectar y llegamos al pico de la epidemia. Es lo que se denomina el límite de densidad: el número mínimo de individuos necesario para continuar la enfermedad, el patógeno ya no puede transmitirse con tanta eficacia en la población y disminuye el número de casos. Así son las curvas epidémicas.

Lo rápido que vaya la epidemia y lo “picuda” que sea esa curva depende de muchos factores. Entre otros, la transmisibilidad del virus y si la población es más o menos susceptible de infectarse. El problema con este coronavirus SARSCoV2 es que es muy transmisible (sobre el número Ro) y al ser nuevo, la población no ha tenido contacto previo con él, no tienen inmunidad y, en principio, todos somos susceptibles de enfermarnos. Saber en qué momento de la curva epidémica estamos es muy difícil.

Si la epidemia va muy rápido y la curva es muy aguda, uno de los problemas más graves es el colapso del sistema sanitario.  No es lo mismos tener 10 casos en 10 días, que 100 en un solo día. Aunque el 80% de los casos de infección por SARSCoV2 pueden ser asintomáticos o leves, en un 16% puede causar neumonía y en un 4% puede llegar a ser mortal (cifras provisionales). Las neumonías no son catarros, pueden ser muy graves y en muchos casos requieren ir a un hospital e incluso ingreso. Y ese es el gran problema, el colapso del sistema, que se sobrepase el límite de capacidad del sistema sanitario. Porque lo que queda por encima del límite de capacidad … pueden ser fallecimientos.


Por eso, es tan importante frenar la curva, las medidas de intervención. El objetivo no es que la gente no se infecte, esto probablemente ya sea inevitable, sino que se retrase y reduzca el pico de la epidemia. Para eso, hay medidas de contención que se aplican en los primeros días de la curva. Es cuando tienes pocos focos y muy localizados, sabes cómo se han infectado, puedes diagnosticar y aislar al infectado y hacer un seguimiento a la gente que ha estado en contacto con esa persona y ponerlos en cuarentena. Aislando los focos se podría frenar la curva.

Pero a veces con eso no es suficiente y el número de contagiados aumenta. Como he dicho, saber en qué momento estamos de la curva epidémica es muy difícil. Es entonces cuando debes adoptar medidas más drásticas, cuarentenas “sociales”, que deben ser lo más eficaces y sostenibles en el tiempo y lo menos disruptivas posibles. ¿Cuáles son esas medidas? Una medida concreta: ¿qué beneficio real tendrá para frenar la curva y que riesgo supone para la vida del ciudadano? Esa es una decisión muy difícil y compleja. Para eso están las autoridades sanitarias y los gobiernos, que son los primeros responsables.

Por lo tanto, ahora estamos en fase de frenar la curva. Quizá tú seas de ese 80% de personas sanas que se infectarán y lo pasarán de forma más o menos leve. Pero tus acciones pueden contribuir a frenar la curva o a que sobrepasemos la capacidad del sistema. Tenemos que “blindar” nuestros hospitales y proteger a nuestros sanitarios. Tenemos que proteger a los más débiles, a los más susceptibles de enfermar e incluso morir, no solo por el virus sino por el colapso sanitario.  Las personas mayores con patologías previas son las más vulnerables.


Por eso, todas estas medidas que nos están anunciando son tan importantes. Son difíciles, incómodas, nos afectarán económicamente, pero son necesarias. Lo mejor para un virus es mucha gente, muy junta y moviéndose. Cuanto menos nos movamos y más separados estemos mejor. Cuando tenemos una vacuna, ésta corta la cadena de transmisión del virus. 

Cuando no tenemos una vacuna como ahora, la única solución para evitar la transmisión es el aislamiento. La vacuna eres tú. Quédate en casa y no transmitas el virus. 

Que no cunda el pánico, mantén la calma, también hay buenas noticias sobre el coronavirus. Esto pasará pero tenemos que conseguir frenar el golpe.