Los hámsteres desarrollan inmunidad protectora contra el COVID-19 y están protegidos por sueros convalecientes
partículas del virus SARS-COV-2. Crédito: Yoshihiro Kawaoka, Masaki Iman y Michiko Ujie
En un modelo animal para COVID-19 que comparte características importantes de la enfermedad humana, científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison, la Universidad de Tokio y la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai muestran que la infección previa con el virus SARS-CoV-2 brinda protección contra la reinfección, y el tratamiento con suero convaleciente limita la replicación del virus en sus pulmones.
Los hámsters sirios, comúnmente encontrados como mascotas, han desempeñado un papel fundamental en la comprensión de las enfermedades infecciosas humanas durante décadas. El nuevo estudio, dirigido por Yoshihiro Kawaoka y publicado hoy en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, demuestra que también son un modelo animal pequeño útil para los investigadores que intentan comprender el SARS-CoV-2 y evaluar vacunas, tratamientos y medicamentos contra el enfermedad que causa.
«Los hámsteres son buenos modelos para la influenza humana y el SARS-CoV», dice Kawaoka, profesor de ciencias patobiológicas en la Facultad de Medicina Veterinaria de la UW y profesor de virología en la Universidad de Tokio. «Es por eso que decidimos estudiarlos con COVID-19. Queríamos ver si el curso de la enfermedad es similar al de los humanos en estos animales de principio a fin».
Un estudio dirigido por científicos de la Universidad de Hong Kong, publicado a fines de marzo, también mostró que los hámsters sirios son un buen modelo para la investigación relacionada con COVID-19. En ese estudio, los hámsters perdieron peso, se volvieron letárgicos y desarrollaron otros signos externos de enfermedad.
El grupo de Kawaoka amplió aún más este trabajo, demostrando que las dosis bajas y altas del virus, a partir de muestras de pacientes recolectadas en UU. y Japón, se replican bien en las vías respiratorias de hámsteres juveniles (1 mes) y adultos (7 a 8 meses). El virus también puede infectar las vías respiratorias superiores e inferiores.
El equipo de investigación también demostró que el SARS-CoV-2 causa una enfermedad grave en los pulmones de los animales infectados. Esto incluye lesiones y el tipo de apariencia de «vidrio esmerilado» que se encuentra a menudo en las exploraciones pulmonares en pacientes humanos. Los escaneos también revelaron una región de gas en la cavidad que rodea los pulmones del hámster, lo que indica un daño pulmonar severo. Los investigadores observaron los efectos más graves dentro de los ocho días posteriores a la infección y una mejoría a los 10 días.
«Los hámsteres infectados con SARS-CoV-2 comparten características de imágenes por TC con la enfermedad humana por COVID-19», dice Samantha Loeber, un veterinario y radiólogo de UW Veterinary Care.
Para el día 10 después de la infección, los investigadores ya no detectaron el virus en los órganos de la mayoría de los hámsteres, pero el daño pulmonar persistió durante 14 días en la mayoría de los animales , y durante al menos 20 días en la mayoría de los infectados con una dosis alta.
En general, los investigadores pudieron detectar el virus en todos los órganos respiratorios de los hámsters infectados dentro de los seis días posteriores a la infección, y también de muestras recolectadas de sus cerebros, aunque también contenían porciones del bulbo olfativo, que está involucrado en el olfato y puede haber sido la fuente del virus en estas muestras. La dosis inicial del virus no afectó la cantidad de virus que los investigadores finalmente encontraron en los órganos del hámster.
Imágenes de los pulmones de los hámsteres antes y después de la infección con SARS-CoV-2, de tomografías computarizadas en UW Veterinary Care en la Facultad de Medicina Veterinaria. En azul están la tráquea y los bronquios. En rojo hay una región de gas en la cavidad justo fuera de los pulmones, lo que indica un daño pulmonar severo en el animal afectado. La opacidad opaca es similar a la apariencia de vidrio esmerilado en los pulmones de algunos pacientes humanos enfermos con COVID-19. Los signos de enfermedad grave en los pulmones de los hámsters se hicieron evidentes a los ocho días de la infección y comenzaron a mejorar a los 10 días. Los efectos persistieron por más tiempo, como se evidencia en la exploración realizada 16 días después de la infección inicial. Crédito: Yoshihiro Kawaoka
Los investigadores también buscaron, pero no detectaron, el virus en los riñones, el intestino delgado, el colon o la sangre.
Para determinar si los hámsteres desarrollaron anticuerpos contra el SARS-CoV-2 que los protegió de la reinfección, los investigadores administraron otra ronda del virus a varios de los mismos animales unas tres semanas después de la infección inicial y no pudieron detectar el virus en sus vías respiratorias. Sí encontraron virus en las vías respiratorias de animales de control que no habían sido infectados previamente.
«Todos los animales poseían anticuerpos y no volvieron a enfermarse, lo que sugiere que desarrollaron inmunidad protectora», dice Pete Halfmann, profesor de investigación en Laboratorio estadounidense de Kawaoka. «Pero todavía no podemos decir cuánto dura esta protección».
A principios de abril, investigadores de EE. UU., incluida la Facultad de Medicina y Salud Pública de la UW y UW Health, iniciaron un ensayo clínico para examinar si el componente de la sangre que contiene anticuerpos, el plasma o el suero de pacientes recuperados de COVID-19, podría administrarse a pacientes enfermos para ayudarlos en su recuperación. Si bien el plasma convaleciente se ha utilizado en otros brotes de enfermedades, sigue sin entenderse bien como tratamiento.
Entonces, el equipo de Kawaoka extrajo sueros convalecientes de hámsters previamente enfermos y luego los combinó. Infectaron nuevos hámsteres con SARS-CoV-2 y luego les dieron este suero cargado de anticuerpos uno o dos días después de la infección.
Los hámsteres que recibieron tratamiento dentro del día de la infección tenían cantidades mucho más bajas de virus infeccioso en sus fosas nasales y pulmones que los que recibieron un tratamiento simulado. Aquellos que recibieron sueros en el día dos mostraron un beneficio menos apreciable, aunque todavía tenían niveles más bajos de virus en sus órganos respiratorios en comparación con los animales de control.
Un estudio publicado la semana pasada en Science mostró que la transferencia de humanos los anticuerpos contra los hámsteres también pueden ayudar a proteger a los animales de enfermedades graves por la infección por SARS-CoV-2.
«Esto nos muestra que los sueros convalecientes, aún experimentales en pacientes humanos, pueden ser parte de un tratamiento eficaz para el COVID -19», agrega Kawaoka.
Finalmente, el equipo de investigación también obtuvo las primeras imágenes de las características internas del virus SARS-CoV-2 que ayudan a su capacidad de replicarse, o hacer copias de sí mismo, en células huésped. Esto, dice Kawaoka, merece más estudio.
Explore más
Las pruebas de hámster muestran que las máscaras reducen la propagación del coronavirus: científicos Más información: Masaki Imai et al. Hámsteres sirios como modelo animal pequeño para la infección por SARS-CoV-2 y el desarrollo de contramedidas, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2020). DOI: 10.1073/pnas.2009799117
Thomas F. Rogers et al. Aislamiento de potentes anticuerpos neutralizantes del SARS-CoV-2 y protección contra enfermedades en un modelo animal pequeño, Science (2020). DOI: 10.1126/science.abc7520 Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias , Science