Rompecabezas científicos que rodean el nuevo coronavirus de Wuhan

Análisis

El brote repentino de Wuhan, Novel Coronavirus (2019-nCoV), está abrumando a China y asustando al mundo entero. Debido a que este nuevo virus se ha presentado con una velocidad de transmisión extremadamente alta (alto R0) y es de alta mortalidad, representa una gran amenaza sin precedentes para la raza humana. Existen grandes lagunas en nuestro conocimiento del origen del virus, la duración de la transmisión de persona a persona y el manejo clínico de las personas infectadas, según la información limitada que proviene de China. Sin embargo, los hallazgos de aquellos científicos que han publicado recientemente trabajos de investigación sobre este virus se resumen a continuación.

Un nuevo y único tipo de coronavirus que, probablemente, no sea causado por la recombinación natural

La mayoría de los artículos de investigación informaron que el 2019-nCoV está relacionado en un 88 por ciento con el coronavirus de murciélago más cercano, solo el 79 por ciento con el SARS y solo el 50 por ciento con el MERS. El profesor Roujian Lu del Laboratorio clave de Bioseguridad de China, el Instituto Nacional para el Control y la Prevención de Enfermedades Virales, el Centro Chino para el Control y la Prevención de Enfermedades, y sus coautores, comentaron en un artículo del 30 de enero en Lancet que «la recombinación probablemente no sea la razón para la aparición de este virus».

Un estudio realizado el 27 de enero de 2020 por 5 científicos griegos analizó las relaciones genéticas del 2019-nCoV y descubrió que «el nuevo coronavirus proporciona un nuevo linaje para casi la mitad de su genoma, sin relaciones genéticas cercanas con otros virus dentro del subgénero del sarbecovirus”, y tiene un segmento medio inusual nunca antes visto en ningún coronavirus. Todo esto indica que 2019-nCoV es un nuevo tipo de coronavirus. Los autores del estudio rechazaron la hipótesis original de que 2019-nCoV se originó a partir de mutaciones naturales aleatorias entre diferentes coronavirus. (Paraskevis et al 2020 BioRxiv) El artículo es una preimpresión disponible a través de bioRxiv y no ha sido revisado por pares.

Una identidad genética muy alta en pacientes indica una reciente transmisión a los humanos

2019-nCoV es un virus ARN. Los virus de ARN tienen altas tasas de mutación natural. El estudio Lancet de Lu afirma: “Como un virus de ARN típico, la tasa evolutiva promedio de los coronavirus es de aproximadamente 10-4 sustituciones de nucleótidos por sitio por año, con mutaciones que surgen durante cada ciclo de replicación. Por lo tanto, es sorprendente que las secuencias de 2019-nCoV de los diferentes pacientes descritos aquí fueran casi idénticas, con una identidad de secuencia superior al 99,9%. Este hallazgo sugiere que 2019-nCoV se originó en una fuente en un período muy corto y se detectó con relativa rapidez «.

Un artículo del 31 de enero de Jon Cohen en Science dijo: “Mientras más tiempo circule un virus en una población humana, más tiempo tendrá para desarrollar mutaciones que diferencien cepas en personas infectadas, y dado que las secuencias de 2019-nCoV, analizadas hasta la fecha, difieren el uno del otro por siete nucleótidos como máximo, esto sugiere que saltó a los humanos muy recientemente. Pero sigue siendo un misterio qué animal transmitió el virus a los humanos».

Los murciélagos o la fuente del mercado de Huanan no es toda la historia

El profesor Lu y otros también discutieron el huésped natural del virus. Una de las primeras hipótesis fue que el virus se había transmitido a los humanos a través de los murciélagos vendidos en el Mercado de Mariscos de Huanan de Wuhan.

Lu escribió: “Primero, el brote se informó por primera vez a fines de diciembre de 2019, cuando la mayoría de las especies de murciélagos en Wuhan están hibernando. En segundo lugar, no se vendieron ni se encontraron murciélagos en el mercado de mariscos de Huanan, mientras que varios animales no acuáticos (incluidos los mamíferos) estaban disponibles para su compra. En tercer lugar, la identidad de secuencia entre 2019-nCoV y sus parientes cercanos murcielago-SL-CoVZC45 y murcielago-SL-CoVZXC21 fue inferior al 90%. Por lo tanto, murcielago-SL-CoVZC45 y murcielago-SL-CoVZXC21 no son antepasados directos de 2019-nCoV».

Los autores señalan que, si bien el 2019-nCoV que causó el brote de Wuhan podría haber sido alojado inicialmente por murciélagos, puede haberse transmitido a los humanos a través de otros mecanismos aún desconocidos.

El artículo de Science dijo: “El mercado de Huanan jugó un papel temprano en la difusión de 2019-nCoV, pero aún no se sabe si fue el origen del brote. Muchos de los casos inicialmente confirmados de 2019-nCoV, veintisiete de los primeros 41 en un informe y 26 de 47 en otro, estaban conectados al mercado de Wuhan, pero hasta el 45 por ciento, incluidos los primeros, no lo estaban. Esto plantea la posibilidad de que el salto inicial a la gente ocurriera en otro lugar».

La proteína Pico tiene 4 mutaciones precisas sin afectar su afinidad por el receptor humano

Cada virus debe tener un receptor para unirse a las células humanas, solo puede vivir dentro de las células humanas, y debe depender de las células humanas para replicarse. Sin estas capacidades, el sistema inmunitario humano elimina fácilmente los virus que circulan en la sangre o en los fluidos de los tejidos.

Los virus ingresan a las células humanas a través de canales específicos de proteínas de superficie, también llamadas proteínas de transferencia. La interacción de las proteínas virales de la superficie, que se unen a las células humanas, es similar a la forma en que se usan las llaves para abrir las cerraduras

Estudios anteriores han demostrado que existen varios receptores a los que se unen diferentes coronavirus, como la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) para el SARS-CoV. Los receptores ACE2 están abundantemente presentes en el tejido humano, especialmente a lo largo de los revestimientos epiteliales de pulmón e intestino delgado, proporcionan vías de entrada a las células para el SARS-CoV.

Según el artículo que se encuentra en la revista Lancet elaborado por Lu y otros, existe una similitud estructural entre los dominios de unión de los receptores de SARS-CoV y 2019-nCoV. La proteína de pico 2019-nCoV (proteína S) es responsable de la unión a los receptores celulares y es crucial para la focalización viral del tejido huésped. Los datos de modelado molecular de Lu sugieren que, a pesar de la presencia de mutaciones de aminoácidos en el dominio de unión al receptor 2019-nCoV, 2019-nCoV podría usar el receptor ACE2 para ingresar a las células huésped.

El 21 de enero de 2020, Xintian Xu y otros científicos del Laboratorio Clave de Virología e Inmunología Molecular, el Instituto Pasteur de Shanghái, el Centro de Mega Ciencia de la Bioseguridad y de la Academia de Ciencias de China, Shanghái, China, publicaron un artículo titulado «Evolución del nuevo coronavirus a partir del actual brote de Wuhan y modelización de su proteína punta para el riesgo de transmisión humana” en SCIENCE CHINA Life Sciences. Este documento proporcionó un análisis más preciso de la proteína S de Wuhan 2019-nCoV.

“Se sabía que la proteína S generalmente tenía las secuencias de aminoácidos más variables, en comparación con otros genes dominantes del coronavirus. Sin embargo, a pesar de la considerable distancia genética entre el Wuhan CoV y el SARS-CoV que infecta al ser humano, y la baja homología general de la proteína S de Wuhan CoV con la del SARS-CoV, la proteína S de Wuhan CoV tenía varios parches de secuencias en el dominio de unión al receptor (RBD) con una alta homología con el del SARS-CoV. Se informó que los residuos en las posiciones 442, 472, 479, 487 y 491 en la proteína S del SARS-CoV se encontraban en la interfaz del complejo receptor y se consideraron críticos para la transmisión cruzada de SARS-CoV entre especies y entre humanos. Entonces, para nuestra sorpresa, a pesar de reemplazar cuatro de los cinco residuos importantes de aminoácidos de la interfaz, se descubrió que la proteína S Cohan de Wuhan tenía una afinidad de unión significativa a la ACE2 humana. Los residuos de reemplazo en las posiciones 442, 472, 479 y 487 en la proteína S de Wuhan CoV no alteraron la confirmación estructural. La proteína S de Wuhan CoV y la proteína S de SARS-CoV compartían una estructura tridimensional casi idéntica en el dominio RBD, manteniendo así propiedades similares de van der Waals y electrostáticas en la interfaz de interacción. Por lo tanto, el CoV de Wuhan todavía es capaz de plantear un riesgo significativo para la salud pública ya que se puede presentar la transmisión humana a través de la vía de unión de la proteína S-ACE2″. (énfasis añadido)

Ya sabemos que novel 2019-nCoV es un virus diferente al SARS. Se entiende que la proteína S es altamente variable. No sería sorprendente que la secuencia genética, la estructura de la proteína e incluso la función de la proteína S de 2019-nCoV sea diferente a la del virus del SARS. Pero, ¿cómo podría este nuevo virus ser tan inteligente como para mutar con precisión en sitios seleccionados y preservar su afinidad de unión al receptor ACE2 humano? ¿Cómo cambió el virus justo cuatro aminoácidos de la proteína S? ¿Sabía el virus cómo utilizar las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas e interrelacionadas regularmente (CRISPR) para asegurarse de que esto ocurriera?

Impresionante hallazgo: Inserciones de proteína S del VIH

El 27 de enero de 2020, Prashant Pradhan y otros integrantes del instituto indio de tecnología publicaron un artículo titulado «Extraña similitud de insertos únicos en la proteína de pico de 2019-nCoV con HIV-1 gp120 y Gag». Los autores encontraron 4 inserciones en la glicoproteína de pico (S) que son exclusivas de 2019 -nCoV y no están presentes en otros coronavirus. «Es importante destacar que los residuos de aminoácidos en los 4 insertos tienen identidad o similitud con los de VIH-1 gp120 o VIH-1 Gag. Curiosamente, a pesar de que los insertos son discontinuos en la secuencia de aminoácidos primaria, el modelado 3D del 2019-nCoV sugiere que convergen para constituir el sitio de unión al receptor. El hallazgo de 4 insertos únicos en el 2019-nCoV, todos los cuales tienen identidad / similitud con los residuos de aminoácidos en las proteínas estructurales clave del VIH-1, es poco probable que sea de naturaleza fortuita”. (Énfasis agregado) Un preprint disponible a través de bioRxiv, este artículo no ha sido revisado por pares.

Pradhan, y otros, agregó: “Para nuestra sorpresa, estas inserciones de secuencia no solo estuvieron ausentes en la proteína S del SARS, sino que tampoco se observaron en ningún otro miembro de la familia Coronaviridae. Esto es sorprendente, ya que es poco probable que un virus haya adquirido inserciones tan únicas de forma natural en un corto período de tiempo».

“Inesperadamente, todas las inserciones se alinearon con el Virus de inmunodeficiencia humana 1 (VIH-1). Un análisis posterior reveló que las secuencias alineadas de VIH-1 con 2019-nCoV se derivaron de la glicoproteína de superficie gp120 (posiciones de la secuencia de aminoácidos: 404-409, 462-467, 136-150) y de la proteína Gag (366-384 aminoácidos). La proteína gag del VIH está implicada en la unión de la membrana del huésped, el empaquetamiento del virus y en la formación de partículas similares al virus. Gp120 juega un papel crucial en el reconocimiento de la célula huésped al unirse al receptor primario CD4. Esta unión induce reordenamientos estructurales en GP120, creando un sitio de unión de alta afinidad para un correceptor de quimiocinas como CXCR4 y / o CCR5″.

Es bien sabido que las células CD4 son esenciales para la inmunidad humana y son los objetivos directos del Virus de Inmunodeficiencia Humana o VIH. El VIH se adhiere a las células CD4, entra y las infecta. Luego, el virus convierte cada célula CD4 infectada en una fábrica que crea más virus del VIH hasta que finalmente se destruyen todas las células CD4. Las personas infectadas con el VIH pierden su sistema de inmunidad o defensa, que es como un país que pierde la función de su ejército.

El autor correspondiente de este trabajo, el profesor Bishwajit Kundu, está especializado en ingeniería genética y genética de proteínas y ha publicado alrededor de 41 artículos durante los últimos 17 años en PubMed, incluidas revistas biomédicas de alto impacto. Si observamos más de cerca las 4 inserciones de la proteína S, todas están ubicadas en la superficie de unión de la proteína, aparentemente diseñadas para poder unirse a los sitios receptores de células objetivo. La mutación accidental natural se distribuiría aleatoriamente en toda la longitud de la proteína S. Es muy poco probable que todas estas inserciones se manifiesten casualmente en el sitio de unión de la proteína S.

Evidencia clínica: los pacientes tienen tormenta de citoquinas (termino clínico) con disminución progresiva de los linfocitos sanguíneos

¿Los hallazgos de Pradhan y sus colaboradores son correctos o incorrectos? Si son correctos, el virus debería poder invadir las células T CD4 humanas y dar como resultado las características clínicas correspondientes. Un artículo publicado en The Lancet el 24 de enero de 2020 por el profesor Chaolin Huang del Hospital Jin Yin-tan, Wuhan, China, y sus colaboradores revisa «Características clínicas de pacientes infectados con el nuevo coronavirus 2019 en Wuhan, China» y apoya a Pradhan y a sus colaboradores.

Huang analizó a 41 pacientes hospitalizados ingresados con infección por nCoV 2019 confirmada por laboratorio a partir del 2 de enero de 2020. “Solo 27 (66%) de 41 pacientes habían estado expuestos al mercado de mariscos de Huanan. Los síntomas comunes al inicio de la enfermedad fueron fiebre (98%), tos (76%) y mialgia o fatiga (44%); Los síntomas menos comunes fueron la producción de esputo (28%), dolor de cabeza (8%), hemoptisis (5%) y diarrea (3%). La disnea se desarrolló en un 55% (tiempo medio desde el inicio de la enfermedad hasta la disnea 8 · 0 días). El 63% tenía linfopenia. Los 41 pacientes tenían neumonía con hallazgos anormales en la TC de tórax. Las complicaciones incluyeron síndrome de dificultad respiratoria aguda (29%), ARNaemia (15%), lesión cardíaca aguda (12%) e infección secundaria (10%). El 32% de los pacientes ingresaron en una UCI y seis (15%) fallecieron. En comparación con los pacientes sin UCI, los pacientes con UCI tenían niveles plasmáticos más altos de IL2, IL7, IL10, GSCF, IP10, MCP1, MIP1A y TNFα. La infección 2019-nCoV causó grupos de enfermedades respiratorias graves similares al coronavirus del síndrome respiratorio agudo severo y se asoció con el ingreso en la UCI y una alta mortalidad».

Aunque los recuentos bajos de glóbulos blancos son comunes en las infecciones virales, es sorprendente que el 63 por ciento de todos los pacientes infectados y el 85 por ciento de los ingresados en la UCI tenían linfopenia con recuentos de linfocitos <1 · 0 × 109 / L. En un estudio sobre el SARS publicado en marzo de 2004 por C.M. Chu y otros. En la revista Throax, el recuento medio de linfocitos a menudo se informó como normal.

El 22 de enero de 2020, se publicaron dos pautas clínicas para el diagnóstico y el tratamiento de Wuhan 2019-nCoV en los sitios web de China. Una es la «Guía rápida para el diagnóstico y el tratamiento de la neumonía por nuevo coronavirus», escrita por el grupo de expertos del Hospital Tongji, y la otra es «Instrucciones para manejar el nuevo coronavirus 2019» hecho por el Hospital de la Unión Wuhan del Colegio Médico Tongji perteneciente a la Universidad de Ciencia y tecnología de Huazhong. La primera guía señala claramente una «reducción progresiva de linfocitos«, mientras que la segunda guía destaca «la importancia de controlar el valor absoluto de los linfocitos» (énfasis agregado)

Por lo tanto, la reducción observada de linfocitos debe ser de importancia clínica en una cierta proporción de pacientes. Los linfocitos T CD4 positivos constituyen una fracción importante de todos los linfocitos. Aunque no es una prueba de rutina para pacientes con infección por coronavirus, quizás el monitoreo de los recuentos de células CD4 sería útil en pacientes de 2019-nCoV.

Otra característica clínica de los pacientes infectados con 2019-nCoV son los altos niveles de citoquinas y quimiocinas séricas, que se define como una tormenta de citocinas (Huang et al 2020 Lancet). Esto es consistente con la observación de Pradhan, y otros, de que la S-proteína del 2019-nCoV induce reordenamientos estructurales en GP120, creando un sitio de unión de alta afinidad para un correceptor de quimiocinas como CXCR4 y / o CCR5. Es bien sabido que la activación de los receptores de la superficie de las células T puede causar una tormenta de citoquinas. Las tormentas de citoquinas tienen el potencial de crear un daño significativo a los órganos y tejidos corporales. Si se produce una tormenta de citoquinas en los pulmones, por ejemplo, las células inmunes como los macrófagos y los líquidos pueden desencadenar daños en los tejidos, lo que puede resultar en dificultad respiratoria aguda y posible muerte.

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de Estados Unidos (CDC) han declarado que «no hay un tratamiento antiviral específico recomendado para la infección 2019-nCoV». Sin embargo, hay algunos informes de casos de pacientes de Wuhan con 2019-nCoV que se benefician del tratamiento empírico con medicamentos contra el VIH, como lopinavir. Es necesario compartir una experiencia clínica más detallada.

Conclusión

Hay muchas preguntas científicas con respecto a este nuevo virus. Basado en artículos científicos publicados recientemente, este nuevo coronavirus tiene características virológicas, sin precedentes, que sugieren que la ingeniería genética puede haber estado involucrada en su creación. El virus se presenta con características clínicas severas, por lo que representa una gran amenaza para los humanos. Es imperativo que los científicos, médicos y personas de todo el mundo, incluidos los gobiernos y las autoridades de salud pública, hagan todo lo posible para investigar este virus misterioso y sospechoso con el fin de dilucidar su origen y proteger el futuro final de la raza humana.

Yuhong Dong posee un doctorado en medicina de la Universidad de Medicina de Beijing y un doctorado en enfermedades infecciosas de la Universidad de Beijing. Dong tiene 17 años de experiencia laboral en el tratamiento clínico de enfermedades infecciosas virales y en la investigación de medicamentos antivirales. Dong trabajó como médica en el primer hospital afiliado de la Universidad Médica de Beijing y luego trabajó como experta científica médica, especializada en investigación clínica de medicamentos antivirales, en investigación y desarrollo de Novartis. Actualmente trabaja como directora científica en una empresa suiza de biotecnología.

Referencias

1) Lu R, Zhao X, Li J, et al. Caracterización genómica y epidemiología del nuevo coronavirus 2019: Implicaciones para los orígenes del virus y la unión al receptor. The Lancet 2020. Texto completo en línea.

2) Paraskevis D., Kostaki E.G., Magiorkinis G., et al. El análisis evolutivo de genoma completo del nuevo virus corona (2019-nCoV) rechaza la hipótesis de aparición como resultado de un evento de recombinación reciente. bioRxiv 2020.01.26.920249. Texto completo en línea.

3) Huang C, Wang Y, Li X y col. Características clínicas de pacientes infectados con el nuevo coronavirus 2019 en Wuhan, China. The Lancet, 2020. Texto completo en línea.

4) Cohen Jon. Minería de genomas de coronavirus en busca de pistas sobre los orígenes del brote. Science 2020. Texto completo en línea.

5) Pradhan P, Pandey AK, Mishra A, et al. Extraña similitud de insertos únicos en la proteína de pico 2019-nCoV con HIV-1 gp120 y Gag. bioRxiv 2020.01.30.927871. Texto completo en línea.

6) Xu X, Chen P, Wang J, et al. Evolución del nuevo coronavirus a partir del brote en curso de Wuhan y el modelado de su proteína pico para el riesgo de transmisión humana, en Journal of SCIENCE CHINA Life Sciences. Texto completo en línea de 2020.

7) Chu CM, Cheng VC, Hung IF, et al. HKU / UCH SARS Study Group. Papel de lopinavir / ritonavir en el tratamiento del SARS: hallazgos virológicos y clínicos iniciales. Tórax. 2004 Mar; 59 (3): 252-6. Texto completo en línea.

8) CDC de EEUU: Guía clínica provisional para el tratamiento de pacientes con infección confirmada por el nuevo coronavirus 2019 (2019-nCoV) https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/hcp/clinical-guidance-management-patients.html

9) Fuente de la Figura 1: https://profofpot.com/7-things-about-cannabinoid-cb1-receptors/; https://socratic.org/questions/569e438311ef6b5b9811e87a

10) Fuente de la Figura 2: https://phys.org/news/2018-10-farming-gene-editingan-oxymoron-tool.html

11) Fuente de la Figura 4: https://sites.google.com/site/hiv1gp120pracheta/home/receptor-interactions

Las opiniones expresadas en este artículo son propias del autor y no necesariamente reflejan las opiniones de The Epoch Times