sábado, 6 de marzo de 2021

Guía para entender los mutantes y variantes del SARS-CoV-2

Los virus mutan constantemente, viven mutando. Una población de virus es una nube de mutantes, con pequeñas diferencias genéticas. Se han detectado ya varios miles de mutantes de SARS-CoV-2, la mayoría sin ningún efecto.

¿Muta mucho o poco el coronavirus? Mucho, ... pero depende de con quién se le compare. El virus de la gripe y el VIH probablemente sean los campeones de la variabilidad. El virus de la gripe tiene el genoma ARN, y su ARN polimerasa es una enzima “muy torpe” que introduce muchos errores al hacer copias del genoma, errores que además no se reparan con la misma eficacia que en el caso de los virus con genoma ADN (la ADN polimerasa es una enzima con actúa con mayor precisión). Además, el virus de la gripe está formado por 7-8 fragmentos de ARN, que pueden mezclarse o recombinar entre sí con frecuencia cuando coinciden varios virus en una misma célula. Este virus es un virus de aves, frecuente en otros muchos animales, que actúan como almacén o fuente de nuevas cepas. Todo esto hace que sea uno de los virus con mayor frecuencia de mutación y recombinación (deriva y desviación antigénica, se denominan). Por su parte, el VIH también tiene genoma ARN, pero su replicación depende de una enzima viral, la retrotranscriptasa o transcriptasa inversa, que copia el genoma ARN en forma de ADN. Esta enzima es todavía más torpe, y mete más mutaciones al retrotranscribir el ARN. Además, el VIH, como el resto de retrovirus, es diploide, esto quiere decir que tiene dos copias idénticas de ARN, lo que también aumenta la capacidad de variabilidad del virus.

Comparado con estos dos campeones, los coronavirus mutan poco. Pero mutan, claro que mutan. También son virus con genoma ARN y también tienen una ARN polimerasa “torpe”. Pero su genoma es solo un fragmento de ARN “muy grande” de unos 30 kilobases (para un virus ARN un genoma de unas 30.000 pares de bases es mucho genoma). Como no pueden permitirse mucho errores, tiene una enzima cuya función es reparar los errores que comete la ARN polimerasa al hacer copias del genoma. En conclusión, los coronavirus también mutan y recombinan, menos que el virus de la gripe y los retrovirus, pero con una frecuencia que nos permite hablar de variantes genéticas. Algunos han calculado que esa frecuencia de mutación es de dos mutaciones al mes aproximadamente, esto supone que las variantes que ahora circulan pueden haber acumulado unas 26 mutaciones, respecto a la secuencia original del primer aislamiento de Wuhan. Hasta ahora se han descrito miles de mutantes, la mayoría sin ningún efecto o manifestación en el virus.

Es bastante evidente, pero cuando hablamos de mutaciones nos referimos al genoma ARN o ADN. Lo que muta son los ácidos nucleicos no las proteínas. La mutación ocurre en el genoma, pero se manifiesta en un cambio en las proteínas. Habrás leído, por ejemplo, sobre una mutación en la proteína S del coronavirus que la denominan N501Y. ¿Qué significa esto en realidad? Los números hacen referencia al número del aminoácido en la proteína y las siglas al tipo de aminoácido. En este caso concreto, ha habido una mutación en el gen que codifica (que lleva la información) para la proteína S, de forma que hay un cambio en el aminoácido nº 501 de la proteína, y se sustituye el aminoácido Asparragina (N) por la Tirosina (Y): N501Y.

Desde febrero del año pasado se vienen secuenciando genomas de SARS-CoV-2 lo que ha permitido seguir la evolución a tiempo real del virus y la aparición de nuevos mutantes. Hay ya más de 260.000 secuencias del genoma de SARS-CoV-2 disponibles en las bases de datos. Esas secuencias provienen de otros tantos aislamientos obtenidos de muestras humanas desde febrero del año pasado hasta el momento actual. Aunque los cambios de nucleótidos son la primera fuente de variación genética del SARS-CoV-2, también se han detectado inserciones, deleciones e incluso recombinaciones.

Estos análisis de las mutaciones permiten hacer filogenias (relaciones de “parentesco”) que pueden emplearse para hacer estimaciones temporales (cuándo surgen nuevas variantes), caracterizar cómo se extiende geográficamente el virus, reconstruir la dinámica epidemiológica dentro de una región y analizar cómo se adaptan a lo largo del tiempo. El análisis de las secuencias del SARS-CoV-2 no tiene precedentes, en la base de datos GISAID (Global Initiative on Sharing Avian Influenza Data) son más de 700.000 datos de secuencias compartidas. Es la primera vez que se está siguiente a tiempo real la evolución de un virus pandémico.

Lo que interesa es estudiar qué mutaciones van apareciendo en el genoma de SARS-CoV-2 a lo largo del tiempo y qué efecto pueden tener. Como hemos dicho, los virus son nubes de mutantes y distinguimos variantes genéticas con diferencias en la secuencia del genoma debido a las mutaciones. Una variante, por tanto, habrá acumulado varías mutaciones en su genoma. El termino “cepa” se refriere a una variante genética en la que se demuestran cambios importantes en la biología del virus (antigenicidad, transmisibilidad, virulencia, …). De momento, del SARS-CoV-2 hablamos de variantes.

De todas las mutaciones las que más preocupan son las que afectan al gen que codifica para la proteína S, porque es la que interacciona con el receptor celular ACE2 (la puerta de entrada a la célula), lo que podría afectar a su transmisibilidad. Además, al ser la proteína más expuesta es también la más antigénica, sobre la que actúan los anticuerpos. La mayoría de las vacunas utilizan esta proteína como su estrategia para activar el sistema inmune. Interesa por tanto controlar el número de mutaciones que se van acumulando y el gen concreto al que afectan. Las mutaciones más relevantes en estos momentos son N501Y y E484K, en el gen de la proteína S. Están presentes en varias de las variantes genéticas y el hecho de que estén apareciendo de manera independiente en varios grupos o linajes sugiere que confieren una ventaja adaptativa al virus. Una curiosidad: algo muy típico de los anglosajones es ponerles nombre “familiares” a los mutantes más importantes. Por ejemplo, la mutación N501Y la llaman Nelly, a la mutación E484K Erik, Doug a D614G, Pooh a P681H, Leif a L18F, Karen a K417N, Kent a K417T, Sean a S477N, ... Como ves todo muy “guay”.

Las mutaciones, y por tanto las nuevas variantes, irán a pareciendo de forma espontánea en cualquier lugar y en cualquier momento. Nos vamos a encontrar muchas variantes a lo largo del tiempo. Así, se van construyendo los árboles filogenéticos que muestran cómo evoluciona el genoma del virus y se diferencia en distintos grupos o linajes.


Evolución de los distintos linajes del SARS-CoV-2. Mutaciones más relevantes presentes en las variantes de mayor interés

Al estudiar las variantes distinguimos lo que se denomina Variante de Interés (VOI en inglés, variant of interest) de Variante Preocupante o de Importancia (VOC, variant of concern).

Una variante de interés es un aislamiento de SARS-CoV-2 que tiene un genoma con mutaciones que conducen a cambios de aminoácidos asociados con sospechas de implicaciones fenotípicas que además haya sido identificado como causante de transmisión comunitaria o haya sido detectado en varios países.

Una variante de interés pasaría a ser denominada variante preocupante o de importancia si se demuestra que además está asociada con un aumento de la transmisibilidad o cambio perjudicial en la epidemiología de COVID-19, un aumento de la virulencia o cambio en la presentación clínica de la enfermedad, o una disminución de la eficacia de las medidas sociales y de salud pública (diagnóstico, tratamientos y vacunas). En los últimos meses, se han ido encontrado nuevas variantes que preocupan porque que son más infectivas, es decir que una persona necesita inhalar menos virus para infectarse, otras variantes que son más transmisible, que significa que aumentan la cantidad de virus que desprende una persona, y otras que parecen tener más facilidad para evadir los anticuerpos del sistema inmune. Las variantes que podríamos clasificar de preocupantes en este momento son la británica (B.1.1.7), la brasileña (P.1), y la sudafricana (B.1.351). Aquí te cuento un poco más sobre estas tres variantes.



Las variantes surgen en cualquier momento y en cualquier lugar, detectarlas depende de nuestra capacidad de buscarlas, de detectarlas por secuenciación. Cómo era de esperar, desde hace unas semanas se han ido describiendo otras variantes de interés por distintas partes del planeta. Así, se habla de la variante B.1.429/427 de California, que parece que es algo más transmisible pero no hay datos, de momento, que la asocien con una mayor virulencia y escape inmune; la B.1.526 de Nueva York, también quizá más transmisible y que preocupa porque ha aparecido en un área donde había un alto nivel de inmunidad (esa ciudad fue uno de los focos de la pandemia en EE.UU la primavera pasada); y otras, como la P.2 (brasileña de Río de Janeiro), B.1.525 (o nigeriana), VOC 202102/02 (muy similar a la británica), C.16 (de Portugal) y A.23.1 (detectada en Reino Unido), ... de momento.



Mutaciones en el gen S de algunas de las variantes del SARS-CoV-2


¿Qué se vigila en una nueva variante?

1) el número de mutaciones (si tiene muchas) y dónde las tiene; 

2) si aumenta rápidamente su frecuencia entre la población; 

3) si presenta las mismas mutaciones que otras variantes, lo que puede sugerir, como hemos comentado, un fenómeno de evolución convergente y ventaja adaptativa; y 

4) si se extiende en áreas donde ya hay un alto nivel de inmunidad contra el SARS-CoV-2 (porque haya habido un alto nivel de infección natural o alta cobertura vacunal).

Solo la vigilancia e investigación demostrarán si estas nuevas variantes pasan a la siguiente categoría de variantes de preocupación. Hacen falta evidencias científicas que demuestren qué efecto pueden tener estas nuevas variantes en la infectividad, transmisibilidad y evasión del sistema inmune.

Un término que han acuñado en inglés es el de “scariants”, que podríamos traducir como “variante terrorífica”, y hace referencia a esas variantes de las que en realidad todavía tenemos muy pocos datos experimentales y sabemos muy poco, pero que son noticia en la prensa y alarman sugiriendo que van a suponen volver al inicio de la pandemia. ¿Podría ocurrir? No lo sabemos, pero normalmente transmisibilidad y letalidad no suelen evolucionar a la vez. Recordemos que el virus, independientemente del tipo de variante, ya es muy contagioso y peligroso y las medidas que tenemos que tomar contra las nuevas variantes son las mismas que contra el virus “nativo”: evitar contagios y vacunar. 


La variante más contagiosa B.1.1.7 se extiende rápidamente por EE.UU. al mismo tiempo que disminuyen los casos de COVID.19 (Fuente: The New York Times).

El efecto que puedan tener las variantes en el desarrollo de la pandemia todavía es incierto, estamos en un momento delicado de incertidumbre. Es pronto todavía para saber cómo estas variantes podrían influir en la efectividad de las vacunas, aunque haya datos de que los anticuerpos de personas vacunas reaccionen algo menos con estas variantes. Hay que tener en cuenta que las vacunas no solo inducen anticuerpos neutralizante sino que además activan la inmunidad celular, que en el caso de los coronavirus juega un papel más importante que los anticuerpos. Se acaba de publicado un trabajo (todavía como pre-print) cuyos resultados demuestran que la respuesta inmune celular (dependiente de linfocitos T CD4 y CD8) de personas que han pasado la COVID-19 o han sido vacunadas con las vacunas de ARNm no se ve afectada por las nuevas variantes del SARS-CoV-2.

De momento, dediquemos el tiempo a secuenciar e investigar y a evitar que se extienda el virus. Cuanto más gente infectada haya, más virus habrá en el ambiente y más posibilidad de que surjan nuevas variantes, por eso, vacunar, vacunar, vacunar.

Para más información: 

Circulación de variantes de SARS-CoV-2 de interés para la salud pública en España (4/3/2021).

3 comentarios:

  1. Magnifico artículo. Gracias por mostrarnos la importancia de las nuevas variantes. Bien explicado y muy didáctico. Solo por curiosidad, por el artículo he sabido 1 la N corresponde al aminoácido Asparraguina y la Y a la Tirosina, ¿Me podría decir cuáles son las letras para los restantes aminoácidos? Gracias.

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  2. Magnífico artículo. Muy esclarecedor que para un ignorante como yo en casi todo lo concerniente a los virus en general me ha servido perfectamente como "Guía para entender los mutantes y variantes".
    Me ha surgido la duda, al leer el paréntesis "(para un virus ARN un genoma de unas 30.000 pares de bases es mucho genoma)" de si se trata de ARN bicatenario.

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  3. Dinamarca es el país que mas secuencia. ¿que porcentaje de secuenciacion se hace en España?

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