Rastreando el pasado de un virus para predecir su futuro

Aedes albopictusCDC, JAMES GATHANYDesde su descubrimiento en África en la década de 1950, el virus chikungunya ha viajado por la región del Océano Índico, infectando a decenas de millones de gente. Los afectados sufren fiebre alta, erupciones cutáneas y artritis intensamente dolorosa que dura semanas.

Ahora, el virus chikungunya ha llegado al hemisferio occidental, con infecciones de transmisión local registradas desde diciembre de 2013 en la isla caribeña de St. Martín. En seis cortos meses, se han encontrado más de 100 000 infecciones sospechosas en 17 países del Caribe y América del Sur, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de EE. UU.

Originalmente, los mosquitos de la fiebre amarilla ( Aedes aegypti) transmitió este virus de ARN a las personas. Sin embargo, en 2006, el virus chikungunya se vinculó con los mosquitos tigre asiáticos (Aedes albopictus) en la pequeña isla de La Reunión, al este de Madagascar. El encuentro seleccionado para virus con un solo cambio en el E1…

Las mutaciones ocurren con frecuencia en virus ARN como el chikungunya, que tienen altas tasas de error durante la replicación que aseguran su adaptabilidad. ¿Se podría haber predicho este cambio en particular? ¿Y podrían pronosticarse a tiempo cambios que mejoren aún más la aptitud viral para que sean útiles para la vigilancia y las intervenciones? Dos nuevos informes hacen estas y otras preguntas sobre el pasado, presente y futuro del chikungunya.

Estos son estudios muy importantes, ambos, porque nos dan una mejor comprensión de la biología básica de estos virus, y cómo interactúan con sus mosquitos vectores, dijo Ann Powers, investigadora de la División de Enfermedades Transmitidas por Vectores de los CDC.

Escribiendo en Cell Host & Microbe este mes (11 de junio), un equipo dirigido por Marco Vignuzzi en el Instituto Pasteur de París utilizó infecciones de mosquitos y ratones para recapitular la historia genética del chikungunya en menos de un mes. Le estábamos pidiendo al mosquito que nos mostrara de inmediato lo que puede hacer y lo que el virus quiere hacer en ese contexto, dijo Vignuzzi a The Scientist.

El equipo infectó a A . aegypti o A. albopictus con un virus chikungunya A226 más antiguo, luego secuenció el gen E1 derivado del cuerpo del mosquito y muestras de saliva obtenidas después de 10 días. Las secuencias recuperadas de A. aegypti fueron similares a los de los virus de entrada. Por el contrario, el uso de secuenciación profunda permitió a los investigadores detectar fácilmente variantes de virus con un solo cambio, nuevamente de alanina a valina (226V) de A. albopictus saliva, pero no de A. albopictus, destacando la importancia de evaluar diferentes sitios de los mosquitos infectados.

Para buscar nuevas mutaciones, los investigadores luego infectaron ambos tipos de mosquitos con una variante del virus 226V. En la saliva de ambos encontraron virus con cambios en otros residuos de glicoproteína E1, V80I y A129V. Sorprendentemente, realizar una versión ampliada de este experimento en ratones arrojó resultados similares después de solo un ciclo de infección: los mosquitos infectados desarrollaron y transmitieron virus doblemente mutantes a los ratones, que luego transmitieron las variantes a los mosquitos ingenuos en altas frecuencias. En algunos casos, las nuevas variantes desplazaron a las antiguas durante el transcurso del experimento.

Estudios posteriores sugirieron que estas mutaciones son valiosas para el virus chikungunya porque mejoran su crecimiento en A. albopictus, aumentan la virulencia, mejoran la actividad de fusión y mejoran su estabilidad en la saliva.

Por su parte, Scott Weaver y sus colegas de la rama médica de la Universidad de Texas en Galveston también aprovecharon los datos epidemiológicos del chikungunya . En un artículo publicado en Nature Communications este mes (16 de junio), el equipo comparó la información de la secuencia de consenso de 91 aislados clínicos de virus chikungunya A226V para identificar cuatro sublinajes con firmas genéticas comunes. Cada una de estas firmas incluía de dos a cuatro mutaciones características dispersas en varias proteínas virales.

Para probar si estos cambios mejoraban la aptitud de los virus, los investigadores diseñaron un gran panel de virus representativos con varias combinaciones de mutaciones e infectaron A. albopictus mosquitos con mezclas 1:1. Algunos virus mutantes, incluidos los de dos sublinajes con cambios en la glicoproteína de la cubierta E2, superaron al virus de tipo salvaje correspondiente en 10 días.

La inspección de la estructura cristalina de E2 reveló que estos residuos estaban a lo largo de un eje central, lo que permitió predicciones de otros residuos que puedan ser importantes. Tras la prueba, la alteración de esos residuos no cambió el curso de las infecciones en ratones, pero mejoró la aptitud viral para A. albopictus. El trabajo muestra que el virus aún no ha terminado: tiene oportunidades adicionales para adaptarse aún más y ser transmitido de manera más eficiente por albopictus, dijo Weaver.

Christopher Mores y Rebecca Christofferson del estado de Luisiana University, expertos en interacciones entre arbovirus y mosquitos, señalaron que ambos estudios están limitados por el enfoque en la variante del virus A226V, que se transmite mejor por A. albopictus. Como ilustra el brote actual en el Caribe, es importante no descartar el papel de Aedes aegypti o el potencial de transmisión de los linajes asiáticos históricos, dijo Christofferson.

No obstante, gracias a las tecnologías de secuenciación profunda y a datos computacionales y estructurales aún más fuertes, creo que nos estamos acercando mucho más a poder predecir en lugar de simplemente describir retrospectivamente, dijo Vignuzzi.

Ese es el objetivo a largo plazo, dijo Gregory Ebel de la Universidad Estatal de Colorado, quien escribió una vista previa que acompaña al Cell Host & Microbiopapel. Citando una larga lista de otros arbovirus emergentes como el dengue, el Nilo Occidental, el Zika, la encefalitis equina del este, Heartland y la garrapata del venado, Ebel dijo: [Hoy] hablamos sobre el chikungunya, pero hay muchas otras cosas como esta que están esperando. en las alas.

KA Stapleford et al., Emergencia y transmisión de intermediarios evolutivos de arbovirus con potencial epidémico, Cell Host & Microbe, doi:10.1016/j.chom.2014.05.008, 2014.

KA Tsetsarkin et al., El paisaje adaptativo de múltiples picos para la evolución del virus chikungunya predice optimización continua del estado físico en mosquitos Aedes albopictus , Nature Communications, doi:10.1038/ncomms5084, 2014.

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