Ecología de enfermedades

Por más de una década, los integrantes del Laboratorio de Ecología de Enfermedades y Una Salud de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la UNAM hemos estudiado enfermedades infecciosas emergentes desde un enfoque ecológico y evolutivo, planteando preguntas de investigación que nos permitan entender no sólo el origen de nuevos patógenos, sino los factores y procesos que causan que estas enfermedades aparezcan en especies donde antes no existían.  La pandemia de CoVID-19 que atravesamos ha resaltado la urgencia de responder estas preguntas, no sólo para entender de dónde vino y a dónde va el virus en la población humana, sino para prevenir que algo similar vuelva a ocurrir. Por ello más que nunca requerimos contar con información de calidad, no sólo porque estamos aprendiendo del virus a la par que la comunidad científica y médica, sino porque la facilidad que nos han dado las redes sociales de generar y entregar contenido también facilitan la dispersión de desinformación.  Por lo anterior, traemos una edición especial del blog enfocada en CoVID-19, con una serie de entregas donde hablaremos de este virus.

En esta primera entrega tenemos la colaboración del Dr. Rafael Ojeda, quien es investigador de la FMVZ, miembro del LEEYUS y que realizó su tesis doctoral estudiando la relación coevolutiva entre murciélagos y coronavirus en México.  En su primer texto nos habla de origen del CoVID-19, detallando las herramientas que tenemos para hacer el trabajo de detectives de enfermedades zoonóticas.

Desde el surgimiento de la enfermedad causada por el coronavirus SARS-CoV-2 que tuvo lugar en la provincia de Wuhan, China a finales de noviembre de 2019, el tema del origen de este virus ha generado mucha especulación, con hipótesis que señalan a diversos animales silvestres como la fuente, y otras que hablan de un origen de laboratorio con fines bioterroristas.  El consenso actual de la comunidad científica es que el virus provino de un animal silvestre, posiblemente un murciélago, e infectó a alguna otra especie que se vendía en el mercado de Wuhan, el epicentro del brote. Pero, ¿qué evidencia usan los científicos para descartar o identificar la posible fuente de un virus?

Rastrear el origen de una enfermedad nueva es un trabajo similar a la de un detective: hay que colectar evidencia, entrevistar a testigos, interrogar a los sospechosos, y finalmente, interpretar toda la información para dar una solución al caso.  Aunque los virus no hablan, la biología molecular nos ha dado las herramientas para extraerles la información que nos permiten reconstruir la historia de sus pasos: la comparación de sus secuencias genéticas.

Comparar nos permite determinar cuánto y en qué características se parecen dos o más cosas:  en este caso, cuánto se parece el SARS-CoV-2 a otros coronavirus, y en qué animales se han detectado virus con secuencias similares.  En diciembre de 2019, cuando la mayoría de científicos y médicos chinos comenzaron a reconocer que se estaban enfrentando a algo nuevo, se dedicaron a aislar y secuenciar el coronavirus de los pacientes afectados. Las primeras secuencias de este nuevo virus se pusieron a disposición de la comunidad científica internacional, un gesto que permitiría que la  investigación avanzara más rápido y con mayor robustez. El análisis inicial de estas primeras secuencias permitió descartar por completo la idea de que se trataba de un virus diseñado en laboratorio, pero eso no evitó que en las redes sociales y en algunos medios se señalara al Instituto de Virología de Wuhan, lugar donde se estaban analizando estas secuencias, como el centro de una conspiración donde se diseñaban patógenos o donde ocurrían accidentes en los cuales se perdía la contención de peligrosos virus.

Los señalamientos escalaron al punto que, hacia mediados de febrero de 2020, un grupo internacional de científicos de primera línea (mayormente del área de ecología de enfermedades y algunos de ellos colaboradores nuestros), publicaron un desplegado en una de las revistas científicas de mayor reconocimiento en el mundo, en donde además de reconocer el valioso trabajo que técnicos y científicos estaban realizando para atender la emergencia viral y solidarizarse con ellos, refutaron cualquier teoría conspiratoria relacionada con un origen del SARS-CoV-2 distinto al natural, aludiendo que una importante cantidad de trabajos científicos concluyeron, después de analizar la información genómica viral, que este coronavirus se originó a partir de la fauna silvestre, como la gran mayoría de los patógenos emergentes. Finalmente destacaron que las teorías conspiratorias no hacen otra cosa que generar confusión, sembrar pánico y desviar la atención que hoy se requiere para enfrentar la pandemia. Una semana más tarde en la misma revista se publicó un artículo con información más detallada sobre la caracterización genómica del virus y su posible origen. En particular, los autores del estudio concluían que el COVID-19 estaba estrechamente relacionado (con una identidad cercana al 90%) con dos coronavirus de murciélagos similares al SARS-CoV, denominados bat-SL-CoVZC45 y bat-SL-CoVZXC21, detectados en 2018 en una cueva en Zhoushan al este de China.  Esto colocó al COVID-19 en la familia de los virus tipo SARS.  Sin embargo, este estudio también determinó que el nuevo virus era lo suficientemente distante del SARS-CoV humano y del MERS-CoV humano (con una similitud de 80% y 50%, respectivamente) como para considerarse un nuevo betacoronavirus humano.  El virus tenía apellido, pero faltaba encontrar a sus parientes más cercanos.

Tras la pista del nuevo coronavirus

El SARS-CoV-2 es el séptimo coronavirus con capacidad de infectar seres humanos del que tenemos registro. Además de los anteriormente mencionados SARS-CoV y MERS-CoV, capaces también de provocar cuadros respiratorios agudos, se conocen los coronavirus 229E, NL63, OC43 y HKU1 que causan infecciones respiratorias en humanos con síntomas que van de nulos a leves. Tras el análisis filogenético de las nuevas secuencias, (es decir, la comparación entre la información del material genético de este virus y otros similares) los investigadores sugirieron que los murciélagos efectivamente podrían ser el hospedero natural del nuevo coronavirus y que un animal de identidad desconocida, pero que se comercializaba en el mercado de Wuhan podría haber actuado como hospedero intermediario que facilitara la aparición del virus en humanos (este tema se abordará en más detalle en las siguientes entregas de este blog). El artículo incluía también un análisis estructural del virus,y sugería que el SARS-CoV-2 podía unirse al receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) en humanos, el mismo sitio que ocupa el SARS-CoV para unirse y “entrar” en las células pulmonares.  Este receptor se encuentra en la superficie de las células de muchos órganos:  pulmones, corazón, riñones e intestino, lo cual podría explicar la diversidad de síntomas observados en pacientes con COVID-19.

Posteriormente, el 17 de marzo de 2020, una de las revistas de mayor peso en la comunidad científica publicó un artículo sobre lo que actualmente se conoce acerca del origen del COVID-19. Tras reiterar lo improbable que resultaría la manipulación de laboratorio para generar este coronavirus, los investigadores propusieron dos escenarios que podrían explicar el origen del nuevo coronavirus: 1) selección natural en un animal hospedero previo a la transmisión interespecie, es decir el “salto” de una especie animal hacia una nueva especie (el ser humano en este caso) o 2) selección natural en la especie humana posterior a la transmisión zoonótica (de origen animal). El primer escenario sugiere que la alta similitud (~96%) entre el SARS-CoV-2 y un betacoronavirus RaTG13 detectado en murciélagos de la especie Rhinolophus affinis en estudios previos brinda el soporte suficiente para asumir que ciertas especies de murciélagos fungen como la fuente de este coronavirus. De hecho, se ha propuesto que la mayor parte de la diversidad de coronavirus son naturalmente hospedados y evolutivamente moldeados por murciélagos, y se ha postulado que la mayoría de los coronavirus humanos provienen de distintas especies de murciélagos que actúan como sus reservorios. Sin embargo, el coronavirus RaTG13 de murciélago difiere en su capacidad de unirse al receptor ACE2 humano. En un trabajo reciente, se detectaron coronavirus altamente similares al SARS-CoV-2 en tejidos de pangolines malayos (Manis javanica) decomisados en operativos encaminados a frenar su tráfico ilegal.  Estos resultados incitaron encabezados como “La Venganza del Pangolín”.  Para poner en contexto, los pangolines son considerados los animales más amenazados por la cacería y comercio ilegales. La mayoría de las ocho especies existentes -cuatro asiáticas y cuatro africanas-, se encuentran en riesgo inminente de extinción debido a las propiedades medicinales conferidas a sus escamas. Cabe resaltar que dichas propiedades curativas se basan en creencias populares y ninguna de ellas cuenta con evidencia científica que les dé soporte.

Una revisión más detallada reveló que en realidad los coronavirus detectados en los pangolines no eran más similares al SARS-CoV-2 que los coronavirus de murciélagos, excepto en una región del genoma:  la región de unión al receptor celular humano ACE2, donde presentaban 99% de similitud.  En contraste, esta región sólo es 77% similar en los coronavirus más cercanos de murciélagos.  Estos resultados han llevado a algunos a considerar si el actual coronavirus podría ser en realidad una quimera:  una combinacion de coronavirus de origen distintos (aunque no necesariamente de los pangolines).  Esta no es una idea del todo descabellada, ya que los coronavirus de diferentes orígenes son capaces de recombinarse entre ellos cuando infectan de manera simultánea un mismo hospedero.   Estos hallazgos también son el clavo final en el ataúd de las teorías de conspiración: la selección de dichas variaciones, resultado de la mutación o recombinación viral, es explicable a través del proceso de selección natural que ocurre durante la transmisión entre hospederos silvestres. Misma que en el caso del escenario dos podría haber tenido lugar durante la transmisión entre seres humanos.

Un artículo más reciente escrutiniza la detección de secuencias genéticas de coronavirus relacionados con el SARS-CoV-2 en pangolines malayos anteriormente anunciada. A partir de esta publicación se ha discutido mucho acerca del papel que estos mamíferos podrían desempeñar dentro de ecología de la SARS-CoV-2 . Actualmente, la opinión de los científicos se divide entre aquellos que proponen a estos animales como hospederos originales del SARS-CoV-2 con base en la similitud de la información genómica en sitios críticos de ambos virus, y aquellos que siguen apuntando a que el hospedero natural es un murciélago, mientras que el pangolín es sólo un hospedero intermediario potencial. El debate se centra en que las secuencias detectadas en pangolines provienen de tejidos de animales decomisados, fuera de su distribución natural y con altas posibilidades de haber entrado en contacto con múltiples especies animales debido a su asociación con el tráfico ilegal de fauna silvestre, lo cual se suma a la poca información relacionada con la diversidad viral asociada a pangolines de la que disponemos y las características propias de estos carismáticos mamíferos, como lo son sus hábitos solitarios, lo reducido de sus poblaciones y la reciente disminución de sus rangos de distribución actual (debido a la extracción ilegal antes mencionada). Esto último destaca la necesidad imperiosa de frenar el tráfico de fauna silvestre, tanto la extracción ilegal como la comercialización de especies silvestres que ocurre en los mercados de animales. Está claro que en la medida en que se reduzca la interacción entre especies silvestres y seres humanos se reducirá el riesgo de transmisión de virus con potencial pandémico.

En medio de la contingencia mundial en materia de salud pública derivada de la COVID-19, es razonable preguntar por qué el origen de esta pandemia resulta importante. La identificación y caracterización de coronavirus altamente cercanos al COVID-19 que circulen en poblaciones animales nos ayuda a entender la manera en la que estos virus funcionan, así como los procesos de evolución y emergencia viral involucrados en esta enfermedad. La comprensión detallada de cómo un virus animal salta la barrera de especie para infectar seres humanos también nos puede ayudar a prevenir futuros eventos zoonóticos. En la siguiente entrega profundizaremos sobre estos aspectos en el marco de la relación entre coronavirus y murciélagos.

¿Quieres saber más de los coronavirus? Sigue nuestro próximo número del blog, estamos haciendo una serie especial sobre el SARS-CoV-2 y la enfermedad que causa. Además del origen del COVID-19, las siguientes entregas abordarán la asociación de los coronavirus con animales silvestres, las circunstancias de su aparición en la población humana, y finalmente, las particularidades de su transmisión y por qué estas han significado un reto para la salud pública.

Agradezco al equipo editorial del blog del Laboratorio de Ecología de Enfermedades y Una Salud, en particular a Paulina Pontifes por su apoyo en la edición del texto y la revisión de fuentes.