Herramienta identifica posibles especies de reservorio para el SARS-CoV-2

ARRIBA: Oryx con cuernos de cimitarra (Oryx dammah) ISTOCK.COM, CONTOURPM

Como expertos en salud pública continúan luchando con la propagación del SARS-CoV-2 entre las personas, ha aumentado la preocupación de que el virus pueda encontrar otros huéspedes viables. Si los humanos transmiten el virus a otras especies que son susceptibles a la infección, esos animales podrían actuar como un reservorio del virus y eventualmente transmitir versiones mutadas a los humanos, extendiendo y potencialmente empeorando la pandemia. La gran pregunta es qué especies tienen más probabilidades de presentar este riesgo.

Para comenzar a responder eso, investigadores del Instituto Cary de Estudios de Ecosistemas en Nueva York han desarrollado un modelo de aprendizaje automático que utiliza rasgos de animales. para predecir la estructura de sus receptores de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), el receptor molecular primario que el SARS-CoV-2 usa para ingresar a las células. Con base en esas estructuras, el equipo identificó las especies con más probabilidades de ser susceptibles de contraer y propagar el SARS-CoV-2, informa el equipo hoy (16 de noviembre) en Proceedings of the Royal Society B.</p

Entre 5400 animales, el nuevo estudio destaca ciertas mascotas, animales de granja y especies salvajes como potencialmente vulnerables al virus. Se esperaban algunos, como gatos y primates, especialmente a la luz de las infecciones documentadas. Otros, como el órix de cuernos de cimitarra, son más sorprendentes, ya que a pesar del contacto de los animales con los humanos en los zoológicos y los programas de cría, aún no se han reportado infecciones.

Los autores dicen que sus hallazgos pueden ayudar a priorizar especies para pruebas y vigilancia, algo que los expertos dicen que es muy necesario. Es un estudio excelente, dice Suresh Kuchipudi, quien investiga virus zoonóticos en la Universidad Estatal de Pensilvania y no participó en el trabajo. El reciente descubrimiento de la infección generalizada por SARS-CoV-2 en ciervos de cola blanca de vida libre destacó la necesidad urgente de ampliar la vigilancia activa de los posibles reservorios animales. Esta herramienta podría ayudar a identificar especies animales en riesgo para implementar programas de vigilancia más específicos.

Barbara Han, autora principal del nuevo estudio y ecologista de enfermedades en el Instituto Cary de Estudios de Ecosistemas en Nueva York, y su equipo comenzó esta investigación hace más de un año, mucho antes de que saliera la noticia de que más del 80 por ciento de los venados de cola blanca en Iowa estaban infectados con el virus el invierno pasado. En el momento en que comenzó el equipo, las personas solo habían encontrado un puñado de infecciones en animales.

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Dado que tantos animales tienen receptores ACE2, los científicos comenzaron a observar las secuencias de aminoácidos de los receptores ACE2 de diferentes animales y compararlos con los que se encuentran en los humanos con la esperanza de predecir la susceptibilidad. Pero las secuencias de proteínas no siempre son un indicador confiable de si un virus puede unirse al receptor, por lo que Han y su equipo decidieron usar las secuencias para modelar estructuras de receptores tridimensionales, que pronostican con mayor precisión qué tan fuerte se une el SARS-CoV-2. Acabamos de descargar tantas de esas [secuencias] como pudimos encontrar de los repositorios públicos disponibles para modelar sus formas 3D, dice Han.

Desafortunadamente, las secuencias ACE2 no se han determinado para la mayoría de los animales. Los disponibles solo permitieron al equipo predecir la susceptibilidad de unos pocos cientos de animales, 142 de los cuales eran mamíferos.

Para expandir las proyecciones a miles de especies adicionales, Han y su equipo recurrieron a la inteligencia artificial. Recolectaron datos biológicos de 5400 especies, desde qué tan grandes son hasta qué comen. Estas características, dice Han, pueden ayudar a predecir la estructura del receptor ACE2 en animales que carecen de datos de secuencia de ACE2.

ACE2 está altamente conservado en los vertebrados porque es fundamental para controlar cosas como la presión arterial, dice Han. . Características como el tamaño y la dieta pueden insinuar otros aspectos de la biología de un animal, como si es propenso a la presión arterial alta y eso, a su vez, insinúa la estructura de los animales, su ACE2. Argumentamos que los rasgos deberían ser relativamente predictivos de si la especie tiene un tipo de ACE2 que se uniría fuertemente al virus, explica Han.

Usando los rasgos y las 362 secuencias conocidas de ACE2 que encontraron, ella y su El equipo creó un modelo de aprendizaje automático que estimó y clasificó la susceptibilidad probable de cada animal a contraer y propagar el virus. Los primates se clasificaron constantemente en la parte superior de la lista, al igual que las musarañas, los perezosos, los osos hormigueros y los pangolines.

Algunas de las predicciones de los modelos ya se han hecho realidad: sugirieron que el venado de cola blanca sería particularmente susceptible , por ejemplo. Otros no. Por ejemplo, el estudio identificó a los cerdos como una especie probablemente vulnerable, pero los estudios de la vida real no han demostrado que tengan un alto riesgo de infectarse.  

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Los investigadores destacan las especies susceptibles con más probabilidades de encontrar humanos, para reducir las que podrían ser más importantes para vigilar, como los animales que rara vez interactúan con los humanos tienen menos probabilidades de contraer la enfermedad o contagiarla a los humanos, incluso si sus receptores ACE2 se unen al virus. Su lista de prioridades de vigilancia sugeridas incluye perros y gatos, el oso negro asiático, lobos grises, gorilas de montaña y 35 especies de murciélagos.

Si bien los resultados de las predicciones no son perfectos, proporcionan una herramienta útil para reducir las especies potencialmente susceptibles, dice Scott Kenney, virólogo veterinario de la Universidad Estatal de Ohio que no participó en el estudio. Sin embargo, advierte que las predicciones deben reconocerse por lo que son: predicciones que requieren más pruebas.

Me preocupa que los animales domésticos clasificados altos en las categorías de susceptibilidad puedan ser sacrificados injustamente por miedo en lugar de hechos. , agrega Kenney.

Han dice que comparte esas preocupaciones y enfatiza la necesidad de coordinación entre diferentes tipos de investigadores para determinar el riesgo real. Tiene que haber una interacción entre la gente que hace puro modelado y la gente que hace puro trabajo de banco y la gente que hace vigilancia. Tiene que haber un ciclo de retroalimentación entre los tres. Y no creo que esos comentarios sean comunes todavía.

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Corrección (25 de enero): una versión anterior de este artículo se refería incorrectamente a ACE2 como convertidor de angiostatina enzima 2. Es la enzima convertidora de angiotensina 2. El científico lamenta el error.