Los equipos aíslan el primer cultivo de laboratorio de SARS-CoV-2 de Sudáfrica

La Dra. Tasmin Suliman de UWC que trabaja en el laboratorio de bioseguridad de nivel 3 en la División de Virología Médica de la Universidad de Stellenbosch. Crédito: UWC/SU

Si bien gran parte de la comunidad científica y médica se apresura a desarrollar agentes terapéuticos para el COVID-19 basados en datos clínicos, sigue siendo crucial comprender mejor el virus. Por eso es tan importante que Sudáfrica obtuviera su primer aislado de laboratorio conocido del SARS-Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) el 1 de abril de 2020, cortesía de los esfuerzos de colaboración de la Universidad de Western Cape (UWC) y la Universidad de Stellenbosch. (SU).

«Tener un cultivo puro del virus abre las puertas para la investigación en Sudáfrica», dice el Dr. Tasnim Suliman de UWC. «Actualmente, gran parte de los datos que existen sobre este nuevo virus se basan en la detección del material genético, que aún es posible después de que el virus está muerto, y no confirma si el virus es viable y capaz de causar infección. Ahora, podemos experimente con el virus vivo y observe cómo se comporta realmente en el laboratorio».

Dr. Suliman es una becaria de investigación posdoctoral que trabaja con la profesora Megan Shaw, una experta en influenza que recientemente se mudó de los EE. UU. para unirse a UWC. Usando el laboratorio de bioseguridad de nivel 3 (BSL-3) en la División de Virología Médica de SU con el apoyo del Profesor Jefe de División Wolfgang Preiser, Suliman pudo inocular cultivos celulares con muestras de pacientes con COVID-19 y logró hacer crecer el virus.

«Nosotros no creamos el virus ni lo modificamos de ninguna manera», señala el Dr. Suliman. «Todo lo que hemos hecho es proporcionar al virus las condiciones adecuadas para crecer, en un espacio donde podemos recolectar una gran cantidad de virus para realizar investigaciones. Y se siguieron estrictos protocolos de seguridad».

An La bendición inmediata e indispensable de tener un aislado es poder suministrar a los laboratorios de diagnóstico grandes cantidades de material genético viral que es idéntico en composición genética y concentración. Este logro ofrece valiosas oportunidades para futuras investigaciones y proporciona un material de referencia indispensable para estandarizar las pruebas de diagnóstico en múltiples plataformas entre laboratorios.

Por ejemplo, el virus puede usarse en experimentos para probar nuevos compuestos antivirales in vitro, y si muestran un efecto contra el virus sin dañar las células, podrían convertirse en candidatos para ensayos clínicos.

«Aunque Sudáfrica es el país africano líder en ciencia y tecnología, seguimos siendo un entorno de recursos limitados por estándares del mundo desarrollado», dice Suliman. «Por lo tanto, es una gran ventaja para nosotros hacer que este virus esté disponible y guiar a otros sobre cómo manejar el virus localmente de manera segura».

Cultivando el coronavirus: el arte y la ciencia del cultivo de virus

Dr. Suliman obtuvo muestras clínicas de pacientes con COVID-19 positivo en el Hospital Tygerberg, en Ciudad del Cabo, y las inoculó en células vivas que se cultivaron en el laboratorio.

Si el virus está presente en la muestra clínica, infecta las células y crece. Esto proporciona un cultivo puro del virus, un recurso esencial para todos los laboratorios de investigación, así como para los laboratorios clínicos, que pueden utilizarlo como control positivo en sus pruebas de diagnóstico.

«Anteriormente, el cultivo de virus se usaba de forma rutinaria en procedimientos, que ahora ha sido reemplazado por técnicas moleculares rápidas, sofisticadas y de alta tecnología con mayor capacidad y precisión, y tiempos de respuesta más rápidos», dice el profesor Shaw. «Inevitablemente, el cultivo de virus se convirtió en una técnica de muerte, y la habilidad está desapareciendo rápidamente de la comunidad científica».

A diferencia de las bacterias que se pueden cultivar de forma sencilla en medios ricos en nutrientes, los virus requieren células vivas para su proliferación. . Los virus deben poder adherirse a las células y entrar en ellas antes de redirigir la maquinaria de las células para producir las proteínas y moléculas necesarias para ensamblar nuevas partículas de virus. Las propias células tienen sus propios requisitos de crecimiento, y encontrar una combinación de células adaptadas al laboratorio que también sean compatibles con el crecimiento de virus es un proceso muy delicado.

«Tenemos que sincronizar literalmente dos sistemas biológicos naturales para trabajen juntos para obtener el resultado deseado», explica el Dr. Suliman. «Afortunadamente, los requisitos de crecimiento del SARS-CoV-2 parecen ser muy similares a los del SARS-CoV-1, lo que nos proporcionó una especie de hoja de ruta».

Y, afortunadamente, estaba bien… equipado para seguir esa hoja de ruta.

Hay siete coronavirus humanos conocidos, tres de los cuales causan enfermedades graves. Da la casualidad de que la Dra. Suliman ha trabajado con los tres en diversos grados, así como con un CoV causante de enfermedades más leve.

Durante su doctorado, supervisado por el profesor Burtram Fielding, experto en coronavirus de UWC, ella investigó las proteínas virales del SARS-CoV-1 del brote de 2002-2003. La clonación y el cultivo de este virus potencialmente peligroso constituyeron una gran parte de su trabajo, para el cual pasó cuatro años en la Universidad de Bonn, Alemania, con el profesor Christian Drosten, un experto en coronavirus de renombre mundial.

Posteriormente se unió a la División de Virología Médica de SU para una beca de investigación posdoctoral organizada por el profesor Wolfgang Preiser. Allí, investigó los coronavirus que se encuentran en los murciélagos y su posible transmisión a los humanos mientras también administraba el laboratorio BSL-3 de la división. A partir de este año, la Dra. Suliman había comenzado a ampliar su experiencia en virología al campo de los virus de la influenza en Shaw Lab, cuando el COVID-19 tomó a todos por sorpresa.

«Desde que he trabajado extensamente con el SARS -CoV durante el brote de 2002/3, y dadas las similitudes entre el SARS-CoV-1 y -2, ya estaba familiarizado con lo que otros no virólogos y virólogos fuera de la coronavirología pueden necesitar tiempo para descubrir», dice Suliman. «Y con una pandemia como esta, el tiempo es esencial».

Encierro en el laboratorio: trabajando con un asesino vivo

El 11 de marzo de 2020, la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19 ) fue declarada pandemia por la Organización Mundial de la Salud (OMS), una semana después de que se diagnosticara en Sudáfrica la primera infección por SARS-CoV-2, el virus que causa la COVID-19. Dos semanas más tarde, Sudáfrica entró en un bloqueo nacional para intentar aplanar la curva, con órdenes de quedarse en casa para todo el personal no esencial.

Fue entonces cuando el Dr. Suliman envió un correo electrónico a un profesor Preiser inundado, diciendo , «Profe, sabe lo que puedo hacer. ¿Necesita ayuda?»

Una de las mayores limitaciones para cultivar SARS-CoV-2 es el requisito absoluto de un laboratorio BSL-3 y la escasez de estos laboratorios y personal capacitado en todo el país. En Sudáfrica, la mayoría de los laboratorios BSL-3 carecen de la configuración para tratar los virus respiratorios, ya que a menudo se dirigen a la tuberculosis, que es causada por bacterias.

Dr. Suliman es la única sudafricana conocida que ha desarrollado un coronavirus BSL-3, y podría decirse que es la persona mejor capacitada para llevar a cabo el aislamiento del virus responsable de COVID-19, por lo que fue una decisión obvia para ella tomar esta tarea. Ahora está capacitando a otros científicos de la Universidad de Ciudad del Cabo.

«Al principio daba miedo», dice la Dra. Suliman. «Era muy consciente de que todo lo que se necesitaría era un mal funcionamiento del traje y un percance en el momento inoportuno para infectarse. Pero con el entrenamiento y el trabajo regular en el laboratorio BSL-3, se desarrolla una sensación automática de hipervigilancia. Uno se acostumbra. .»

El acceso al espacio de trabajo del BSL-3 se realiza a través de tres puertas sucesivas, cada una de las cuales prepara a los investigadores para la siguiente fase. Las múltiples puertas, junto con el flujo de aire de presión negativa hacia el exterior, evitan que los aerosoles se escapen a los espacios generales.

«Después de que la primera puerta se cierra detrás de usted al ingresar al BSL3, se abre la puerta de la etapa 2, una sala donde se usa equipo de protección: dos pares de guantes, botas, una bata o un overol que se cierra por la espalda, cubremangas y mi favorito personal, el respirador motorizado que filtra el aire que inhala», dice el Dr. Suliman. «El paquete de baterías y el filtro se usan alrededor de la cintura, y un tubo lo conecta al casco que se ajusta cómodamente alrededor de la cabeza y la cara. Ahora está listo para entrar por la tercera puerta para matar coronavirus».

Y matarlos ella lo hizo. «Trabajé día y noche, y luché con la falta de algunos materiales esenciales, porque para entonces, Sudáfrica había entrado en confinamiento y había cuellos de botella en el transporte aéreo», recuerda Suliman. «Finalmente, dos semanas después de comenzar, miré a través del microscopio y vi células muertas, una señal de que mi virus estaba creciendo. Me senté sonriendo en ese laboratorio aislado de alta seguridad, con solo el zumbido del respirador para acentuar el silencio, mientras considerado el potencial de lo que tenía en mis manos».

El equipo ya ha comenzado a compartir el aislado con múltiples investigadores e instituciones con fines de diagnóstico e investigación. También están compartiendo su experiencia con grupos de investigación de TB, que tienen la infraestructura para estudiar infecciones respiratorias a escala molecular y clínica, pero no están capacitados para manejar un virus de esta naturaleza.

«Esta enfermedad es muy nuevo y, a pesar de los increíbles avances en muchos frentes, todavía se desconoce mucho. Así que cada día surgen nuevos aspectos, y por eso es tan importante que llevemos a cabo tanta investigación como podamos», dice el profesor Preiser. «Debido a la urgencia, gran parte de lo que normalmente sucede tras bambalinas se desarrolla abiertamente, y puede parecer abrumador. Pero este es un maravilloso ejemplo de cómo podemos trabajar juntos para lograr lo que cualquiera por sí solo no habría logrado». capaz de hacerlo y en un momento de gran necesidad. Eso es algo de lo que estar orgulloso».

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