viernes, 24 de abril de 2020

¿Por qué COVID19 puede llegar a ser mortal en unas personas y en otras no causar síntomas?


La gravedad de la infección por el coronavirus SARSCov2 puede depender de cómo entra al interior de las células y de su efecto sobre el sistema inmune.

NOTA: Todo lo que voy a contar a continuación solo tienen finalidad divulgativa y educativa, no es un artículo científico ni clínico, y muchas hipótesis que aquí se sugieren deberían ser confirmadas experimentalmente.

El receptor ACE2

La entrada del virus a las células depende de la unión específica de proteínas del virus con receptores celulares. En el caso concreto del coronavirus SARSCov2, la proteína S de su envoltura interacciona con el receptor ACE2 de la superficie de la célula. Este receptor celular ACE2 se expresa en las células de endotelios, arterias, pulmón, corazón, riñón e intestinos. ACE2 es una enzima que degrada la angiotensina II (un péptido vasoconstrictor que actúa como una hormona) en angiotensina (un vasodilatador). La angiotensina II aumenta la presión sanguínea y la inflamación.

Ciclo de multiplicación del SARSCov2 (Fuente)

La interacción del SARSCov2 con las células lleva consigo una disminución de la función de ACE2. Esto puede manifestarse como un aumento de la concentración de angiotensina II, especialmente a nivel de los endotelios. Lo que a su vez genera una vasoconstricción, un aumento de la inflamación y de la presión arterial. Por eso, la infección por SARSCov2 no es solo una neumonía, y se puede manifestar como un síndrome respiratorio agudo (por afectar a los epitelios alveolares), como un daño renal, hepático, cardiaco e incluso cerebral. Por eso, también, las personas con enfermedades como cardiopatías, EPOC, diabetes, enfermedades hepáticas o renales crónicas, hipertensión u obesos, son más susceptibles. Y por eso también, en niños pequeños, donde la manifestación de la infección es muy leve, puede afectar a los endotelios superficiales y cursar con alteraciones dermatológicas.

También, las diferencias en esos receptores ACE2 podría explicar por qué unas personas pueden ser más susceptibles o incluso resistentes a la infección. El gen que codifica este receptor es polimórfico, es decir, tiene distintas variantes genéticas distribuidas en la población. Por eso, tener una variante determinada podría hacer que el virus entrara más fácilmente en las células y que fueras más vulnerable al virus, o todo lo contrario. También se ha sugerido que los niños pequeños pueden tener una menor expresión del receptor ACE2 en sus células, lo que les podría conferir una mayor resistencia al virus.

La tormenta de citoquinas

Una infección viral activa nuestras defensas. Durante los primeros días, ocurre una respuesta equilibrada de nuestro sistema inmune: se activan los macrófagos, que destruyen al virus, y a su vez producen unas sustancias denominadas citoquinas (pequeñas proteínas o péptidos con función reguladora) que alertan al resto de las células del sistema de defensa. Los linfocitos B se transforman en células plasmáticas que producen anticuerpos contra el virus, para neutralizarlos y favorecer su reconocimiento. Los linfocitos T, a su vez, se transforman en células capaces de reconocer y destruir a las células ya infectadas por el virus. Al mismo tiempo se activan células memoria, para prepararnos para el próximo encuentro con el virus. Toda esta respuesta está perfectamente controlada y equilibrada, y depende de la correcta liberación de esas citoquinas que hemos mencionado. En la mayoría de los casos, nuestro sistema inmune acaba venciendo al virus y la infección dura dos o tres semanas. La fiebre de los primeros días es una buena señal de que el sistema funciona y de que se está activando. Esto ocurre en el 80% de los casos de infectados por el SARSCov2.

Pero en otras ocasiones, el sistema inmune no responde así: se descontrola, enloquece y te causa más daño que el propio virus. En estos casos puede ocurrir una liberación masiva e incontrolada de esas citoquinas reguladores. Como hemos dicho las citoquinas son responsables de la comunicación entre las células, modulan la diferenciación y proliferación celular y la síntesis y secreción de anticuerpos. Regulan además los procesos inflamatorios. La liberación masiva y la sobre activación de estas citoquinas se denomina tormenta de citoquinas, una sobrecarga que acaba colapsando al sistema inmune. En este caso los macrófagos no son capaces de resolver la infección. Las citoquinas segregadas por los macrófagos favorecen la llegada de nuevos macrófagos y estos, a su vez, producen más citoquinas, lo que puede llevar el sistema inmune al caos. Durante la tormenta de citoquinas se activan sobre todo las citoquinas proinflamatorias, que generan una inflamación continua que se retroalimenta y hace que se liberen todavía más citoquinas. Esto causa un daño tisular grave y se favorece las infecciones bacterianas secundarias. Se genera así una insuficiencia respiratoria y una neumonía. Además, de nuevo se afectan otros órganos, especialmente en personas con otras enfermedades crónicas. Esto puede generar una fallo sistémico, multiorgánico (generalizado) y la muerte.

Este efecto sobre el sistema inmune, podría explicar también por qué los niños son más resistentes a la infección por el SARSCov2 o por qué en ellos la infección es asintomática o muy leve. Quizá el coronavirus “necesita” un sistema inmune maduro y quizá el sistema inmune de los niños al ser más inmaduro sea más reacio a progresar hacia la tormenta. Otra hipótesis que se ha sugerido es que los menores de edad, al haber sido vacunados repetidamente en los primeros años, tienen un sistema innato inespecífico mucho más robusto que los adultos, que les protegería frente a este virus. El sistema inmune innato es la primera barrera contra las infecciones. Por el contrario, las personas mayores, con un sistema inmune más debilitado serían más propensas a esa tormenta de citoquinas.

También, las diferencias en el sistema inmune pueden explicar por qué la COVID-19 es más frecuente en varones que en mujeres. Muchos genes del sistema inmune están en el cromosoma X, y además el mismo sistema inmune está influenciado por los hormonas. Tampoco se puede descartar que las diferencias de sexo sean debidas en parte a que esas enfermedades que agravan la infección por SARSCov2 sean más frecuentes en hombres que en mujeres.  

Por todo esto que estamos contando, los tratamientos experimentales que se están probando en los casos más graves combinan no solo antivirales, si no también interferón, antiinflamatorios, bloqueantes de citoquinas proinflamatorias e incluso antibióticos.

- Este artículo fue también publicado en VozPópuli (23/04/2020).
- También te puede interesar No es una neumonía más: así lanza el coronavirus su ataque silencioso y sistémico (by @aberron en VozPópuli, 23/04/2020).

domingo, 12 de abril de 2020

¿Es demasiado pronto para salir del confinamiento?


Cómo salir de esta: las cuatro fases hacia la “normalidad”

Para la mayoría de nosotros esto es lo más parecido a una guerra que jamás hemos vivido. Después de un mes de confinamiento, muchos nos preguntamos cuándo y cómo volveremos a la “normalidad”, aunque ya intuimos que lo de “normalidad” ya no será normal. Les aseguro que pocas personas tendrán más ganas que yo de salir de casa, pero ¿cómo, cuándo y a qué velocidad salimos de esta?

Un grupo de expertos del American Enterprise Institute ha elaborado una guía titulada Respuesta Nacional contra el Coronavirus: una hoja de ruta hacia la reapertura (publicado el 28 de marzo), en la que marca cuatro fases hasta el desconfinamiento total.

Por su parte, la Sociedad Española de Medicina Preventiva, Salud Pública e Higiene (SEMPSPH) ha publicado una propuesta que, en vez de marcar etapas, detalla más de 140 medidas y cuestiones a considerar para las fases de transición de la pandemia en España (publicado el 10 de abril). Ambos documentos coinciden en varios aspectos y recogen recomendaciones para los gobiernos. Resumo y comento aquí algunas de sus propuestas.


Como una vez oí a un maestro de ingenieros, “cuando no podemos trabajar en condiciones óptimas, trabajamos en condiciones subóptimas”, … pero avanzamos. Considero estéril, en este momento, enzarzarnos si el Gobierno tomó las medidas adecuadas en su momento. Lo que importa es lo que se está haciendo desde el 14 de marzo, desde que comenzó en confinamiento (la fase I), y lo que se hará en las próximas semanas. 

Los ciudadanos hemos cumplido con nuestra parte, el confinamiento. Ahora, el cómo, cuándo y a qué velocidad salimos de esta es responsabilidad directa de las autoridades.

FASE I: REDUCIR LA EXTENSIÓN, FRENAR LA CURVA

Es la fase en la que estamos, de confinamiento. El objetivo, como sabemos, es frenar la curva, reducir la velocidad de propagación. No se trata de que haya menos infectados, sino que el crecimiento no sea tan rápido: llegar al famoso “pico de la curva”. Hay que cortar la cadena de transmisión del virus y, como no hay vacuna, el mensaje es “La vacuna eres tú”, “Quédate en casa”.

Durante esta fase lo que deberíamos conseguir es proteger el sistema sanitario, evitar contagios y aumentar nuestra capacidad de respuesta. Hay que evitar el colapso del sistema y proteger a los más débiles y susceptibles de fallecer, los mayores y con patologías previas, algo que desgraciadamente no hemos conseguido en España.

¿Qué medidas habría que tomar y qué habría que conseguir durante esta fase I?

1. Confinamiento para evitar contagios: cierre de lugares públicos, promover teletrabajo (en trabajos no “esenciales”), limitar viajes, cancelar reuniones masivas, quédate en casa, …

2. Asegurar y proteger el sistema sanitario: disponer de la capacidad suficiente, incluida la dotación de personal, número de camas y UCI (incluido material específico como los respiradores), disponer de Equipos de Protección Individual (EPIs) suficientes para todos los trabajadores de la salud y centros sanitarios, disponer del número suficiente de mascarillas quirúrgicas para el personal sanitario y los pacientes, …



(Fuente: @amytsmedicos)

3. Mantener la capacidad de los servicios de Atención Primaria para prestar la atención sanitaria habitual y poder llevar a cabo el seguimiento de los casos en aislamiento domiciliario, promover la teleasistencia de los casos rutinarios y sencillos.

4. Aumentar la capacidad de realizar test de diagnóstico: especialmente a pacientes hospitalizados, personal sanitario y trabajos esenciales, contactos de personas infectadas, residencias de ancianos y personas más susceptibles, cuidadores, … Poder detectar los casos infectados y sus contactos y poder aislarlos.

5. Desarrollar sistemas de vigilancia epidemiológica: disponer de test de diagnóstico seguros, fiables, rápidos y baratos, que nos permitan (en la fase II) poder distinguir entre infectados, convalecientes, curados inmunes y susceptibles de infección.

6. Proporcionar mascarillas para toda la población, para su uso en lugares públicos, dejando las de uso sanitario solo para el personal sanitario, enfermos y cuidadores, mientras no haya material suficiente. Tener la capacidad de reponer los dispensadores para la higiene de manos en ubicaciones estratégicas de edificios públicos, transporte público y lugares de trabajo.

7. Ofrecer lugares de confinamiento voluntario para aquellas personas que lo requieran.


¿Cuánto debería durar esta fase I y podríamos pasar a la fase II?

Los informes marcan tres hitos que se deberían conseguir a la vez para poder seguir avanzando en el desconfinamiento:

1. Que disminuye de forma continuada el número de casos nuevos, durante al menos 14 días consecutivos (el periodo de incubación), y

2. que el sistema sanitario se recupere del colapso y sea capaz de continuar la asistencia de forma adecuada, y

3. que haya disponibilidad de sistemas de diagnóstico que permitan detectar los casos y contactos sintomáticos de forma rápida y aislarlos.

¿Se cumplen en este momento estas tres condiciones para seguir avanzado hacia la siguiente fase? Salvar la vida Y el medio de vida, ese es el dilema.

FASE II: DESCONFINAMIENTO SECUENCIAL

El objetivo de esta segunda fase es no volver hacia atrás, al confinamiento. No volver a colapsar el sistema sanitario y seguir protegiendo a los más susceptibles. Hay que asumir que habrá más oleadas del virus, cuya intensidad dependerá de la cantidad de gente inmunizada en la primera fase. Pero en las siguientes nos tiene que coger preparados. Las medidas de reapertura deben ser secuenciales y habrá que reevaluarlas a cada paso.

Durante esta fase se irán abriendo los negocios (podrá ser de forma secuencia, por turnos, … dependerá del tipo de negocio), los colegios y universidades (si diera tiempo antes de fin de curso).

Se seguirá con la opción del teletrabajo, si es posible.

Se limitarán las reuniones o actos de más de 50 personas.

Se seguirán con las medidas de distanciamiento social, contacto personal, higiene, limpieza de superficies, uso de mascarillas, sin olvidar que la mascarilla misma es un fómite y que el mantenimiento de distancia y el lavado de manos continuarán siendo esenciales. 

Al principio, las personas mayores de 60 años y pacientes inmunodeprimidos, oncológicos o con factores de riesgo cardiovasculares o respiratorios deberán de permanecer en la fase I de confinamiento.

Todas está medidas podrían tener distinta “velocidad” dependiendo de la situación epidemiológica de cada localidad o región: según sean zonas más o menos pobladas, la incidencia de la enfermedad, la situación del sistema sanitario, …. El confinamiento tardará más en levantarse para las poblaciones de riesgo y para las zonas geográficas en las que aparezcan focos.

Durante esta fase II tenemos que ser capaces de:

1. Detectar de forma rápida y eficaz los casos infectados para poder aislarnos en su casa, hospital u otro local voluntariamente. Detectar a sus contactos para ponerlos en cuarentena (14 días), hacer un seguimiento y si tienen síntomas hacerles pruebas diagnósticas. Especial atención a los casos más vulnerables (ancianos, enfermos y cuidadores) que continuarán con las medidas de vigilancia muy estrecha.

2. Evaluar la inmunidad de la población. Detectar a las personas ya inmunes, muchos podrán ser asintomáticos o con síntomas leves y que se hayan recuperado ya de la infección. Es muy importante detectarlo cuánto antes en personal sanitario, trabajos esenciales, cuidadores, …

3. Acelerar el desarrollo de terapias seguras y efectivas, promover los sistemas de investigación, desarrollo, producción y distribución.


Algunas medidas que se recomiendan en los lugares de trabajo, 
en la medida de lo posible (fuente SEMPSPH):

- impulsar y facilitar el teletrabajo, en especial a la población con alta vulnerabilidad.
- considerar estrategias de escalonamiento del personal o de división de la plantilla con horarios alternos.
- recomendar el distanciamiento en el lugar de trabajo.
- crear una política estricta de permanencia en el hogar en caso de enfermedad.
- los empleados con contactos domésticos enfermos se quedaran en casa pudiendo realizar teletrabajo en caso de presentar síntomas.
- implementar la higiene de manos obligatoria a la entrada al lugar de trabajo y establecer momentos regulares para recordarlo. Dotar a las zonas comunes de dispensadores de soluciones alcohólicas ubicados en la entrada de estas zonas.
- promover la etiqueta respiratoria y otras medidas, como evitar tocarse los ojos, la nariz y la boca.
- valorar el uso de EPIs en los lugares de trabajo adecuados a las características de cada puesto de trabajo.
- promoción el almuerzo en el escritorio o puesto de trabajo, en lugar de en el comedor común, siempre que sea posible o en caso contrario, manteniendo siempre la distancia de seguridad entre trabajadores.
- reorganizar la distribución del mobiliario en las zonas comunes para garantizar, en la medida de lo posible, la distancia de seguridad entre trabajadores.
- facilitar la desinfección regular de las superficies de alto contacto y entre los usuarios.
- valora la apertura de ventanas para favorecer el recambio de aire y ajustar el aire acondicionado.
- promover el uso de las videoconferencias para la realización de reuniones evitándose la realización de reuniones presenciales. En caso de precisarse reuniones presenciales se velará por mantener una distancia de al menos 1,5m entre los asistentes y se realizarán preferentemente en lugares con buena ventilación, semi-abiertos o en su defecto aire libre, si es posible.
- valorar de forma escalada la autorización de reuniones y encuentros, tomando en cuenta como límite la asistencia de 10 personas que puedan cumplir en la estancia las medidas de distancia de seguridad, higiene de manos y etiqueta respiratoria.
- proponer la creación de medidas de evaluación y mejora continua en caso de situaciones de hacinamiento en el sitio de trabajo que permita la reprogramación, el escalonamiento y la cancelación de los mismos
- evaluar los riesgos de viajes de negocios del personal de acuerdo con las recomendaciones de Sanidad Exterior.
- promocionar una política de no apretón de manos en el lugar de trabajo.

¿Cuándo podríamos pasar a la fase III?

Según este informe, cuando tengamos una vacuna segura y eficaz (o cuando se compruebe que una gran cantidad de la población está inmune).

FASE III: LEVANTAMIENTO TOTAL DE LAS RESTRICCIONES

Según el informe, el levantamiento total de las restricciones deberá ocurrir cuando volvamos a tener un sistema sanitario robusto y seguro, cuando dispongamos de sistemas de diagnóstico eficaces y estén ampliamente implantados, cuando dispongamos de un sistema eficaz de detección y aislamiento de los focos, cuando dispongamos de terapias para los casos más graves, y cuando dispongamos de una vacuna eficaz.

En mi opinión, todo esto junto es posible que tarde muchos años, si es que llega.



FASE IV: PREPARARSE PARA LA PRÓXIMA PANDEMIA

Ya nadie duda de que esta pandemia pasará pero que otro virus y otra pandemia volverá a golpearnos. Cuándo ocurrirá no lo sabemos, pero ya no es una probabilidad tan remota como la de que nos impacte un meteorito y nos extinga. Por eso, en necesario una cuarta fase en el este proceso, la de preparamos para la siguiente. Durante esta fase habrá que repensar nuestra apuesta por la investigación y el desarrollo, la inversión en ciencia básica, en infraestructuras sanitarias, hacer planes de vigilancia epidemiológica, promover la colaboración público-privada y pensar en global. Hemos aprendido que los virus no tienen fronteras, no conocen nacionalidades, nos hace a todos iguales, no distinguen entre personas, … la respuesta a la próxima pandemia deberá ser global desde el principio: ciencia, cooperación y solidaridad.

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. Además, a nivel de las secreciones mucosas, como las respiratorias, juega un papel predominante la IgA.

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, a los verdaderos positivos. Una sensibilidad alta significa pocos falsos negativos. 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, a los verdaderos negativos. Una especificidad alta significa pocos falsos positivos. 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. La sensibilidad de la RT-PCR suele ser alta, alrededor de un 95%, y la de los test serológicos de un 70%. 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: en el caso de la RT-PCR, a que la cantidad de virus o de muestra sea escasa, la liberación de los mismos sea intermitente, no se haya tomado bien la muestra, que no se haya extraído correctamente el genoma del virus, fallo en los reactivos o inhibición de la reacción; en el caso de los test serológicos, 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, o baja sensibilidad.

Los falsos positivos pueden ser debidos: en el caso de la RT-PCR, a contaminación en el procesamiento de las muestras o reacción cruzada con otros virus, incluso fallo en el etiquetado; en el caso de los test serológicos, reacción a 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.

NOTA: 
Otro anticuerpo que tiene un papel predominante en las secreciones mucosas, como la respiratoria, es la IgA. En este sentido ya existen test para detectar IgA que parecen tener una mayor sensibilidad que los test para IgM o IgG.

Actualización (19/04/2020):
Para aclarar algunas preguntas, adjunto algunas tablas y diagramas sobre posible interpretación de resultados de la RT-PCR, y anticuerpos IgM, IgG. Os recuerdo que siempre habrá que tener en cuenta también los datos clínicos y que, ante la duda, los test se deberían repetir para confirmar.


Evolución de la concentración de ARN, IgM e IgG 
a lo largo de la enfermedad:



Protocolo de diagnóstico de la COVID19 (Fuente @Salud_JCYL):





Interpretación de los resultados de la PCR y anticuerpos:





AVISO: este blog es de divulgación científica, su objetivo es la difusión de la ciencia, no es un consultorio clínico. Yo no soy sanitario. Las consultas particulares sobre temas clínicos deben hacerse al médico. Las consultas sobre los resultados particulares de las pruebas de diagnóstico y sobre cómo interpretarlos deben hacerse al médico o al servicio que te las haya hecho. 

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.