La secuenciación viral puede revelar cómo se propaga y evoluciona el SARS-CoV-2
Micrografía electrónica de transmisión de partículas del virus SARS-CoV-2, aisladas de un paciente. Imagen capturada y coloreada en el Centro de Investigación Integrada (IRF) del NIAID en Fort Detrick, Maryland. Crédito: NIAID
La aparición de variantes del virus SARS-CoV-2 que están agregando giros en la batalla contra el COVID-19 resalta la necesidad de un mejor monitoreo genómico del virus, dice Katia Koelle, profesora asociada de biología en la Universidad de Emory.
«La vigilancia genómica mejorada del SARS-CoV-2 en todos los estados realmente nos ayudaría a comprender mejor cómo está evolucionando y propagándose el virus que causa la pandemia en los Estados Unidos», dice Koelle. «Se necesitan más fondos federales, junto con estándares centralizados para la recolección de muestras y la secuenciación genética. Los investigadores necesitan acceso a dichos metadatos para rastrear mejor cómo se propaga geográficamente el virus e identificar nuevas variantes que puedan dificultar su control, de modo que los funcionarios de salud pueden responder de manera más rápida y efectiva».
Koelle estudia la interacción entre la evolución viral y la propagación epidemiológica de enfermedades infecciosas virales. Es autora principal de un artículo «Viewpoint» recién publicado en la revista Science sobre la importancia de la secuenciación del SARS-CoV-2 para controlar la pandemia de COVID-19.
Michael Martin, Ph.D. estudiante del Programa de Población, Biología y Ecología de Emory y miembro del laboratorio de Koelle, es el primer autor del artículo de Science. David VanInsberghe, becario postdoctoral en el laboratorio de Koelle, es coautor.
«La investigación sobre el SARS-CoV-2 ha ido a la velocidad del rayo», dice Martin. «Esta aceleración nos ha proporcionado uno de los conjuntos de datos más grandes jamás recopilados para una enfermedad. Hemos aprendido mucho hasta ahora sobre cómo se propaga y se adapta este virus, pero todavía tenemos muchos puntos ciegos que deben abordarse».
El artículo resume información clave sobre el SARS-CoV-2 que ya se ha obtenido mediante la secuenciación de su genoma a partir de muestras de pacientes individuales. También cita los desafíos que quedan, incluida la recopilación e integración de metadatos en los análisis genéticos y la necesidad de desarrollar métodos computacionales más eficientes y escalables para aplicar a cientos de miles de genomas.
Un genoma es un material genético del organismo. Los genomas humanos están formados por ADN de doble cadena, codificado en cuatro letras base de nucleótidos diferentes. Un solo genoma humano consta de más de 3 mil millones de pares de bases. Por el contrario, el genoma de los coronavirus, incluido el SARS-CoV-2, está hecho de ARN, que puede tener una estructura más simple que el ADN. El genoma del SARS-CoV-2, por ejemplo, consta de una sola hebra de ARN de solo 30 000 letras. La secuenciación es una técnica que proporciona una lectura de estas letras.
Si se encuentra el virus SARS-CoV-2 en una muestra tomada con un hisopo de la nariz o la boca de alguien, se confirma la probabilidad de que la persona tenga el virus, ya sea que tengan síntomas de COVID-19 o no. El virus de la muestra también se puede secuenciar.
«Secuenciar el virus es como tomarle las huellas dactilares», explica Koelle. «Y en función de lo cerca que coincidan las huellas dactilares entre las muestras, es decir, lo cerca que estén genéticamente, a veces se puede saber quién está infectando a quién. El análisis de secuencias de muestras tomadas de individuos infectados en una región determinada a lo largo del tiempo puede proporcionar aún más información».
Los análisis de los datos de secuenciación del SARS-CoV-2 han permitido a los investigadores estimar el momento del contagio del SARS-CoV-2 a los humanos; identificar algunas de las rutas de transmisión en su difusión global; determinar las tasas de infección y cómo cambian dentro de una región; e identificar el surgimiento de algunas nuevas variantes de interés.
Los genomas virales pueden mutar durante la replicación, cambiando letras a medida que se propagan a nuevas personas. Es probable que la mayoría de estas mutaciones aleatorias no afecten la transmisibilidad o la virulencia de un virus, pero algunas pueden dificultar aún más su lucha. La evidencia preliminar, por ejemplo, sugiere que una variante del SARS-CoV-2 que surgió recientemente en el Reino Unido puede transmitirse con mayor facilidad y ser potencialmente más grave. Una variante sudafricana muestra signos de que puede reducir la eficacia de las vacunas existentes, mientras que una variante detectada por primera vez en Brasil también contiene mutaciones que los funcionarios de salud temen que puedan hacer que el virus se propague más rápidamente.
«Puede ser difícil para identificar qué variantes realmente cambian la forma en que el virus se replica, se propaga y causa enfermedades debido a factores de confusión», explica Martin. «Si una variante se propaga más rápidamente, por ejemplo, hay que analizar si se debió a que se volvió más transmisible o si alguien que estaba infectado asistió a una gran reunión».
Los mejores investigadores de datos agrega, más rápido pueden resolver tales acertijos.
Los avances tecnológicos durante los últimos años han hecho que sea más eficiente y menos costoso generar datos de secuenciación. Apenas un año después de su aparición, más de 400 000 secuencias del SARS-CoV-2 ya están disponibles en bases de datos públicas, como la plataforma GISAID que se lanzó en 2008 para compartir información entre los Centros Nacionales de Influenza para el Sistema Mundial de Vigilancia y Respuesta a la Influenza de la OMS .
«Una gran parte de los datos públicos de secuenciación del SARS-CoV-2 provienen del Reino Unido», señala Koelle. «Eso se debe a que el gobierno británico tiene una iniciativa para realizar un muestreo de alta densidad del genoma del SARS-CoV-2».
El rico conjunto de datos del Reino Unido ayudó a identificar el surgimiento de la variante en Gran Bretaña que es extendiéndose rápidamente. «Es posible que surjan otras variantes de preocupación en otros lugares del mundo además de las ya identificadas, pero simplemente no lo sabemos porque no tenemos una vigilancia tan buena en esos lugares», dice Koelle.
«Si bien los esfuerzos de Estados Unidos para secuenciar el SARS-CoV-2 a partir de muestras en todo el país han sido lentos, existen varios esfuerzos excelentes de secuenciación viral y análisis filogenéticos, principalmente impulsados por investigadores académicos, que han ayudado a comprender el SARS- transmisión de CoV-2 más localmente», dice Koelle. «Tenemos la experiencia en los EE. UU., pero el esfuerzo es más fragmentario».
«Necesitamos un programa coordinado y estandarizado a nivel nacional para hacer una secuenciación generalizada del SARS-CoV-2 en los Estados Unidos», Martin dice. «Muchos de los datos recopilados ahora solo tienen un identificador estatal, pero necesitamos una mayor resolución y, al mismo tiempo, proteger la privacidad del paciente. Más identificadores a nivel de condado, por ejemplo, serían una forma de mejorar en gran medida la calidad y la profundidad de los datos».
Una vez que la pandemia de COVID-19 disminuya, es importante continuar construyendo la infraestructura y los sistemas nacionales para la vigilancia de enfermedades infecciosas, incluida la secuenciación viral, y mantenerlos en su lugar, enfatizan ambos investigadores.
» habrá más pandemias de enfermedades infecciosas, y debemos estar mejor preparados», dice Martin.
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Siga las últimas noticias sobre el brote de coronavirus (COVID-19) Más información: MA Martin el al., «Perspectivas de las secuencias del SARS-CoV-2», Science (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.abf3995 Información de la revista: Science
Proporcionado por la Universidad de Emory Cita: La secuenciación viral puede revelar cómo se propaga y evoluciona el SARS-CoV-2 (2021, enero 28) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-viral-sequencing-reveal-sars-cov-evolves.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.