miércoles, 21 de noviembre de 2012

La gripe aviar H5N1: ¿miedo al virus o miedo a la ciencia? (v 1.0)


El pasado mes de diciembre se enviaron a publicar a las revistas Nature y Science sendos artículos sobre la creación de cepas mutantes del virus de la gripe aviar H5N1 con capacidad para trasmitirse por vía aérea. Durante varios meses, las autoridades estadounidenses bloquearon su publicación por su potencial uso como arma biológica.

La gripe es una enfermedad infecciosa causada por un virus que nos visita todos los inviernos. A pesar de que existen vacunas contra la gripe, la impresión que tenemos es que parece que no funcionan muy bien, porque todos los años hay que volver a vacunarse y todos conocemos algunos casos de que aun habiéndose vacunado caen enfermos. Además, de vez en cuando los medios de comunicación nos alertan sobre los peligros de una pandemia (una epidemia a nivel mundial), y de nuevos virus como la gripe del pollo o del cerdo. Durante los últimos meses ha sido noticia que en Estados Unidos se han paralizado las publicaciones de unas investigaciones sobre un nuevo virus de la gripe, denominado H5N1, modificado en el laboratorio y con capacidad para transmitirse más fácilmente por el aire. La razón de este “embargo” fue el miedo a que esta tecnología pudiera caer en manos de bioterroristas, capaces de fabricar un virus de la gripe más mortífero y causar así una nueva pandemia. Pero, ¿qué sentido tiene fabricar nuevos virus más virulentos?, ¿no es esto un ejemplo de los efectos perniciosos de algún científico loco?

Veamos primero cómo es el virus de la gripe. Los virus no son células, son partículas infecciosas muy pequeñitas, de unos 100 nanómetros (un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de un metro!). El virus de la gripe está rodeado de una membrana o envoltura y tiene un genoma contenido en ocho trocitos de ARN con información para diez proteínas. Dos de ellas, las denominadas hemaglutinina (H) y neuraminidasa (N) están en la envoltura, son muy importantes para la infección y además son muy variables: se conocen 16 tipos distintos de H (H1, H2, … H16) y 9 de N (N1, N2, ... N9). Así, el virus que lleva la H de tipo 1 y la N de tipo 1, se denomina H1N1. Ahora entenderás por qué a veces se habla de la gripe de tipo H1N1, H3N2, H5N1,… H16N9 según las distintas combinaciones posibles entre estas dos proteínas del virus. 


Como te puedes imaginar la variabilidad del virus es enorme. En realidad no hay un virus de la gripe, sino muchos tipos distintos. Además, hay que tener en cuenta que el huésped natural del virus de la gripe son las aves (sobre todo las silvestres), que actúan como reservorio o almacén de los distintos tipos de virus. Pero también puede infectar a varias especies de mamíferos, especialmente cerdos y caballos,... incluso al hombre.
 
Normalmente, los virus de la gripe que infectan al hombre suelen ser de los tipos H1N1, H2N2 o H3N2. El virus suele sufrir algunos errores (o mutaciones) cuando se reproduce, lo que origina que a su vez haya varios subtipos o cepas distintas de virus H1N1, H2N2,… que cambian con el tiempo y son la causa de que haya que renovar las vacunas cada año. En concreto, las vacunas se preparan con un cóctel de los virus que se trasmitieron en la población el año anterior.   

Pero el virus de la gripe puede variar mucho más. Como hemos dicho, el virus puede infectar a varias especies de animales distintas y su genoma está divido en varios trocitos. Puede ocurrir, y de hecho ocurre, que dos cepas del virus de la gripe distintas infecten a la vez a un mismo animal y que dentro de él se produzca una mezcla de los dos virus, apareciendo así nuevas combinaciones.  Este fenómeno ya ha ocurrido en el cerdo, infectado al mismo tiempo por un virus de la gripe humana de tipo H2N2 y por otro de aves de tipo H3N8. Dentro del cerdo, los virus se recombinen entre si y se produce una nueva estirpe de virus (tipo H3N2) capaz de infectar y multiplicarse en humanos. Esto explica la posible aparición de pandemias: nuevos tipos de virus de la gripe que causan epidemias mundiales porque la población humana  no ha estado nunca expuesta a este nuevo virus y no tiene defensas contra él. Por tanto, estos procesos de cambios y mezclas (mutaciones y recombinaciones) entre los virus hace que algunas veces los virus de la gripe de las aves o del cerdo cambien y se adapten mejor al hombre, pudiéndole infectar. 

Desde finales de los años 90, se han aislado virus de la gripe del tipo H5N1 muy virulentos para las aves. Se han extendido prácticamente por todo el planeta y han causado la muerte de cientos de millones de aves. En 1997 en Hong Kong se informó del primer caso de muerte humana atribuible a este virus H5N1. Desde entonces se han confirmado más de 600 casos en todo el mundo, con una mortalidad cercana al  40%. En realidad, no es tanto: no más de 300 fallecidos desde el 2003 frente a más del medio millón de muertos anual por la gripe común! Afortunadamente, este virus H5N1 no se trasmite entre personas: en todos los casos habían contraído el virus por manipular aves infectadas. Parece ser que es un tipo de virus muy virulento pero muy poco transmisible, a diferencia por ejemplo del H1N1, menos virulento pero muy fácil de transmitirse por el aire, y que causó la tristemente famosa pandemia de 1918 con casi un tercio de la población mundial infectada y más de 25 millones de fallecidos. La preocupación de los científicos es que el virus H5N1 pudiera cambiar y hacerse fácilmente transmisible entre personas, lo que podría causar una pandemia importante.

El virus de la gripe evoluciona más rápido que nuestra capacidad de entenderlo. En los dos trabajos científicos que con tanta reticencia han retrasado su publicación, los investigadores han creado unas cepas mutantes del H5N1 y han demostrado que solo cinco pequeños cambios son suficientes para hacer que el virus se trasmita entre mamíferos por el aire. Como todo en esta vida, también el conocimiento científico puede emplearse mal. Pero conocer qué cambios son necesarios para que el virus sea fácilmente transmisible por el aire es importante, y nos puede ayudar a preparar las defensas y controlar una pandemia antes de que se produzca. Esta es la razón de las investigaciones. No son juegos de científicos locos. Se trata de conocer y entender mejor los secretos que permiten al virus de la gripe extenderse entre la población. Así, estamos en mejor posición para defendernos de otros posibles ataques del conjunto de virus de la gripe que andan a sus anchas en la naturaleza.
 
Si te ha gustado esta entrada quizá te interese una versión 2.0 más avanzada en la que se describen las dos investigaciones mencionadas: H5N1: bioterrorismo versus ciencia

Herfst, S., et al. (2012). Airborne Transmission of Influenza A/H5N1 Virus Between Ferrets Science, 336 (6088), 1534-1541 DOI: 10.1126/science.1213362  

Imai, M., et al. (2012). Experimental adaptation of an influenza H5 HA confers respiratory droplet transmission to a reassortant H5 HA/H1N1 virus in ferrets Nature DOI: 10.1038/nature10831

martes, 13 de noviembre de 2012

¿Virus en pomada para combatir el acné?

El acné es una enfermedad inflamatoria de la piel causada por una infección bacteriana. Propionibacterium acnes es la bacteria Gram positiva dominante en las glándulas sebáceas de la piel humana y el principal causante del acné. Es muy frecuente en la pubertad. Los adolescentes con acné pueden tener hasta 100 veces más de Propionibacterium acnes, que los que tienen una piel sana. El tratamiento del acné puede hacerse con antibióticos que reducen el número de bacterias de la piel y su inflamación. Sin embargo, hasta un 60% de las bacterias Propionibacterium acnes que se aíslan son resistentes a los antibióticos, lo que hace necesario buscar otras soluciones terapéuticas.



Un grupo de investigadores se han dedicado a estudiar los bacteriófagos (virus que infectan bacterias) de Propionibacterium acnes (publicado en la revista mBio). Estos bacteriófagos son un componente también habitual de la piel. Para ello, aislaron los bacteriófagos y las bacterias de los folículos sebáceos de la nariz de un grupo de donantes con y sin acné. Los bacteriófagos se analizaron por microscopia electrónica y de cada uno de ellos se extrajo el genoma completo y se secuenció.  Además, se compararon con otros bacteriófagos obtenidos hace más de 30 años, en total se analizaron 14 virus. 

Lo que más ha sorprendido a los investigadores es la enorme homogeneidad genética de todos los bacteriófagos de Propionibacterium acnes, que contrasta con la diversidad observada en otros virus de otras bacterias como Mycobacterium, Staphylococcus o Pseudomonas.  A pesar de haberse tomado muestras de individuos de distintos sitios geográficos y en tiempos diferentes (los voluntarios pertenecían a dos continentes distintos y entre las muestras había algunas obtenidas hace más de 30 años!), la homogeneidad en su secuencia y contenido genético era casi completa. Además, otra de las propiedades de estos virus fue su gran habilidad para matar a la mayoría de los aislamientos clínicos de Propionibacterium acnes.

Probablemente esta sorprendente falta de diversidad genética pero enorme habilidad para matar a distintas cepas de la bacteria, estén relacionadas con su único y restringido hábitat. Estos virus se aíslan de los folículos sebáceos, donde hay un microambiente anaerobio con una alta concentración de lípidos y muy poca diversidad de otros microbios. Unas restricciones ambientales donde hay muy pocas posibilidades para el intercambio de genes y la recombinación. Algo muy diferente a lo que se encuentran otras poblaciones de bacteriófagos en comunidades microbianas mucho más complejas como los ambientes acuáticos o terrestres. Los resultados sugieren que estos bacteriófagos de Propionibacterium acnes se han desarrollado a partir de un ancestro común y que la habilidad para infectar a la bacteria la han adquirido recientemente. 

La escasa diversidad genética de estos bacteriófagos y su gran capacidad para lisar o matar a la mayoría de los Propionibacterium empleados, hacen de estos virus unos candidatos ideales para desarrollar nuevas terapias tópicas contra el acné. Además, estos virus no son tóxicos y su empleo evitaría el problema de la resistencia a los antibióticos. No es de extrañar que algún día veamos en el mercado alguna pomada contra el acné basada en estos bacteriófagos.

Marinelli, L., et al. (2012). Propionibacterium acnes Bacteriophages Display Limited Genetic Diversity and Broad Killing Activity against Bacterial Skin Isolates mBio, 3 (5) DOI: 10.1128/mBio.00279-12

lunes, 5 de noviembre de 2012

TB or not TB, that is the question?: identifican una cepa de Mycobacterium tuberculosis en restos óseos de una adolescente enterrada en el siglo XIX

Mycobacterium tuberculosis es el agente causante de la tuberculosis (TB), un viejo conocido del ser humano.  Algunos calculan el origen de esta bacteria hace unos 3 millones de años, y se estima que la TB ha afectado a la población humana desde hace más de 8.000 años. En Europa se extendió rápidamente durante el siglo XVII. Por ejemplo, en Londres en el siglo XIX una de cada cuatro muertes era debida a esta infección. La gran densidad de población asociada a zonas urbanas son las condiciones óptimas para la transmisión aérea de este patógeno. Los programas de vacunación y los quimioterápicos permitieron el control de la enfermedad, pero en 1993 la OMS declaró la TB como una nueva emergencia global. Se calcula que actualmente un tercio de la población mundial tiene TB latente y, después del VIH, es el agente infeccioso que más gente mata: en el año 2001 contrajeron TB unos 8,8 millones de personas y 1,3 millones murieron.



Existen más de 100 especies distintas del género Mycobacterium, la mayoría no son patógenas y se encuentran en el suelo y en el agua. La TB está causada por bacterias del complejo Mycobacterium tuberculosis. Normalmente la infección afecta al sistema respiratorio, pero en algunos casos también puede manifestarse con lesiones en los huesos.

Hace ya varios años, se identificaron restos de ADN de Mycobacterium tuberculosis en esqueletos y momias humanas de más de 2.500 años de antigüedad. Sin embargo, hasta ahora no había sido posible identificar un genotipo detallado de estas cepas antiguas.  Los nuevos métodos de secuenciación son capaces de generar secuencias del genoma a partir de pequeñas cantidad de material lo que permite realizar análisis polimórficos e identificar genotipos. Esta aproximación es la que han empleado por primera vez un grupo de investigadores británicos, según publica PNAS, para identificar el genotipo de una cepa antigua de Mycobacterium tuberculosis. Las muestras empleadas han sido restos óseos de una joven adolescente enterrada a finales del siglo XIX en la cripta de St. George en Leeds (West Yorkshire, Inglaterra). Por las características de sus restos se supone que falleció de TB ósea. Los autores detallan también cómo han evitado la contaminación de las muestras con ADN de Mycobacterium tuberculosis recientes o de otras especies de Mycobacterium ambientales. 

Mediante esta tecnología obtuvieron 664.500 lecturas del genoma que les permitieron analizar la mayoría de los marcadores que se utilizan para tipificar Mycobacterium (SNPs, inserciones/deleciones y secuencias de inserción). Tras tipificar la cepa y compararla con otros grupos de Mycobacterium, los datos sugieren que esta cepa antigua no es frecuente hoy en día, y es distinta de las que se aíslan actualmente entre la población. Además, podría estar relacionada con las cepas de Mycobacterium presentes en Norteamérica a principios del siglo XX. Este trabajo demuestra que los nuevos métodos de secuenciación permiten obtener datos detallados del genoma de cepas antiguas y posibilita comparar cepas de distinto origen geográfico y de diferentes épocas. Se trata, por tanto, de trabajos de “arqueología microbiana”: identificar y seguir la pista a microbios antiguos.

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Bouwman, A., et al. (2012). Genotype of a historic strain of Mycobacterium tuberculosis Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1209444109