El nuevo coronavirus, 2019-nCoV: cómo nace un virus

Hace unas semanas se detectó un nuevo virus que causa neumonía en los seres humanos: se le ha llamado 2019-nCoV (2019 novel Coronavirus) y se originó en la ciudad de Wuhan, en China.

Foto 2019 nCoV http://www.im.cas.cn/xwzx2018/jqyw/202001/t20200124_5494401.html

La página web del Centro Europeo para la Prevención y el Control de las Enfermedades (ECDC) relata que a fecha del 29 de enero de 2020 han sido confirmados 6074 casos de infección, 5944 de los cuales han tenido lugar en China. Los otros países en lo que hay afectados son Taiwán, Tailandia, Australia, Malasia, Singapur, Francia, Japón, EE.UU., República de Corea, Vietnam, Canadá, Nepal y Alemania. Todas las personas infectadas por el virus, salvo un caso en Vietnam y otro en Alemania, habían viajado recientemente a China. Algunos de los pacientes contagiados han desarrollado una enfermedad grave que ha conducido a la muerte en 132 casos (todos en China), mientras que otros han tenido síntomas más leves sin necesidad de hospitalización. Los síntomas de la infección son fiebre, tos, dolores musculares y fatiga.

¿Qué es un coronavirus?

2019-nCoV pertenece a la familia de los Coronaviridae, caracterizados por un genoma de RNA con 6 o más genes, y rodeados por una pericápside (envuelta lipídica en la que también hay proteínas del virus). Los coronavirus infectan a mamíferos y aves y se transmiten entre animales de la misma especie, pero ocasionalmente pueden transmitirse de los animales a los seres humanos, como en el caso del coronavirus que causó la pandemia de SARS* en 2002 (transmitido por las civetas) y el virus que causó la MERS** en 2012 (transmitido por los dromedarios). Los coronavirus capaces de infectar a los seres humanos causan enfermedades respiratorias que van desde el resfriado común hasta patologías más graves como la MERS.

Los genes de los coronavirus llevan las instrucciones necesarias para la producción de las proteínas virales; las más importantes entre ellas se llaman Spike (S), Membrane (M), Envelope (E), y Nucleocapsid (N).

ViralZone:www.expasy.org/viralzone,SIB Swiss Institute of Bioinformatics)

La proteína Spike sobresale de la envuelta exterior del virus formando la “corona” visible al microscopio que da nombre a esta familia de virus; su función es pegarse a las proteínas que se encuentran en la superficie de la célula que va a ser infectada. En algunos casos la proteína S hace que la célula infectada se fusione con otras células adyacentes, favoreciendo así la difusión del virus.

La proteína M está unida a la parte interior de la membrana del virus, y hace que esta membrana se curve, determinando la forma esférica de los viriones. M interactúa también con el nucleocápside formado por el RNA del virus y la proteína N.

La proteína E es necesaria para la formación de nuevas partículas virales y para su liberación a partir de la célula infectada, es decir, E es necesaria para la difusión del virus.

¿Dónde ha empezado el brote y cómo se transmite?

El nuevo virus 2019-nCoV empezó a difundirse desde un mercado de la ciudad Wuhan, donde se venden animales vivos para consumo humano, sugiriendo el contagio de animales a hombres. Sin embargo, con el tiempo se registraron casos de infección entre personas que no habían frecuentado el mercado, demostrando que el virus ha desarrollado la capacidad de transmitirse entre personas. Es muy probable que el virus se transmita por vía aérea, suspendido en las gotitas expelidas al ambiente al toser o estornudar. Los investigadores están trabajando para entender con qué facilidad el virus se puede difundir de un individuo a otro, y para determinar su virulencia, es decir su capacidad para provocar enfermedad y su gravedad. De momento parece que para que el virus se transmita es necesario un contacto estrecho con un individuo infectado.

En un primer momento se estableció como hipótesis que las serpientes eran el reservorio del virus a partir del cual ha dado el salto a humanos. Sin embargo, esto ya ha sido ha sido desmentido, y todavía no queda claro cómo se ha originado este virus. La secuencia de su RNA es muy parecida tanto a la de otros virus que circulan entre los murciélagos como al virus de la SARS, y se sigue investigando para comprender que especie animal lo haya transmitido al hombre en primer lugar.

Ahora mismo no existen ni vacunas ni tratamientos específicos para 2019-nCoV, pero los síntomas de la enfermedad se pueden tratar. Siguen siendo válidas las medidas preventivas que se usan habitualmente para limitar el contagio de otras enfermedades respiratorias: cubrirse la boca al toser o estornudar, usar pañuelos desechables, lavarse las manos a menudo con agua y jabón u otros desinfectantes de manos a base de alcohol, evitar tocarse los ojos, la nariz y la boca antes de haberse lavado las manos.

 

Pero ¿cómo nace un virus? Y ¿cómo es posible que se transmita entre especies diferentes pasando de un animal al ser humano?

Los virus emergentes capaces de infectar al ser humano tienen generalmente un genoma de RNA, y aparecen con mayor frecuencia en regiones densamente pobladas en las que la actividad humana es particularmente intensa.

Para que un nuevo virus pueda emerger, tienen que cumplirse algunas condiciones, como por ejemplo el contacto estricto entre animales y hombres, y la presencia de modificaciones genéticas en el virus.

Este proceso se realiza en tres fases:

1) el virus adquiere la capacidad de infectar a las células de un organismo diferente.

2) el virus se adapta a su nuevo huésped y es transmitido entre individuos.

3) el nuevo virus adquiere la capacidad de difundirse en forma epidémica en la población.

Las primeras dos fases requieren modificaciones genéticas en el virus, mientras que la tercera depende de cambios en las dinámicas de la población diana, como puede ser un aumento de los contactos entre individuos y sus movimientos.

Cuando un virus se replica produce muchas copias de su material genético; los virus, sin embargo, no pueden controlar la fidelidad de las copias producidas, y por eso a menudo introducen errores en su genoma (mutaciones). Esto lleva a la formación de partículas virales con genomas parecidos, pero no idénticos.

Si uno de estos errores introducidos cambia las instrucciones para la producción de la proteína que se une a la célula diana, y si la nueva versión de la proteína es capaz de unirse a células de un organismo diferente, ocurre el “salto de especie”.

El genoma de un virus se puede modificar también por otros dos fenómenos llamados “recombinación” y “reasociación”.

La recombinación ocurre cuando fragmentos de genomas de virus parecidos entre sí se mezclan, formando nuevas secuencias. Es lo que ocurrió a un coronavirus responsable de la bronquitis en las gallinas: un evento de recombinación en la secuencia de proteína Spike con otro gen S de origen desconocido ha dado lugar a un virus híbrido capaz de transmitir a los pavos y causar una enfermedad intestinal. Además, el nuevo virus perdió la capacidad de transmitirse a las gallinas.

La reasociación ocurre únicamente en aquellos virus que tienen un genoma constituido de más fragmentos de DNA o RNA (virus segmentados). Si dos virus segmentados diferentes infectan a la vez una misma célula, podría ocurrir que fragmentos de procedencia diferente sean empacados en la misma partícula viral, produciendo un virus que es una combinación de los dos virus originales.

La reasociación puede en su vez facilitar el salto de especie. Esto es lo que pasó con el virus pandémico 2009  IAV H1N1. Se cree que en 1998 fragmentos derivados de los virus de la gripe aviar, porcina y humana se combinaron en un nuevo virus capaz de transmitirse entre cerdos; en 2009 este virus se reasoció a su vez con otro virus de la gripe aviar, produciendo un tercer virus capaz de difundirse entre los seres humanos.

Resulta claro que los virus tienen una enorme capacidad de evolucionar de forma muy rápida, y por eso son muy peligrosos, puesto que pueden escapar a la respuesta inmune y a los tratamientos antivirales. Sin embargo, hay que decir que solo un pequeño porcentaje de los nuevos virus consigue encontrar una nueva especie y adaptarse a ella. El número de partículas virales que se transmiten de un individuo a otro depende de la capacidad del virus de crecer dentro del organismo infectado, y esto es un punto delicado para muchos virus emergentes.

Cuando un nuevo virus aparece pueden presentarse distintas situaciones:

  1. a) si el virus replica con baja eficiencia en el nuevo huésped, habrá menos partículas virales liberadas (por ejemplo, en las gotitas producidas al estornudar) y por lo tanto menos partículas llegaran a otros individuos;
  2. b) si el virus es demasiado agresivo no permitirá al huésped sobrevivir lo suficiente para transmitir un gran número de partículas infecciosas a otros individuos, y su difusión será limitada (la muerte del huésped representa una desventaja para el virus);
  3. c) solamente esos virus que consigan adaptarse rápidamente al huésped y establecer el justo equilibrio con él serán capaces de crecer y difundirse con eficacia en la población.

Hoy en día la emergencia de nuevas enfermedades infecciosas y la reemergencia de otras son facilitadas por la globalización, que nos permite viajar rápidamente incluso entre sitios muy distantes de nuestro planeta. Cuando viajamos podemos llevamos nuevos virus de un sitio a otro favoreciendo su difusión. Además, los insectos que son vectores de virus pueden ser transportados de la misma manera, introduciendo patógenos en nuevas áreas. El cambio climático puede tener un papel en este contexto, porque pueden aparecer condiciones climáticas favorables para su supervivencia y reproducción en zonas distintas a la de origen, lo cual puede amplificar la difusión de los virus que estos insectos transmiten.

La ventaja que la globalización nos ofrece para enfrentarnos a situaciones como esta es la posibilidad de  rápida comunicación y colaboración entre científicos a novel global, como nos demuestra el caso de 2019-nCoV: pocos días después de los primeros casos de contagio el virus ha sido identificado y secuenciado, su secuencia ha sido publicada para permitir a varios grupos de investigadores empezar a trabajar para tratar de identificar su origen, desarrollar test diagnósticos y modelos matemáticos para calcular su velocidad de difusión.

En estos días investigadores de todas las partes del mundo estar trabajando para comprender el mecanismo con el que 2019-nCoV causa la enfermedad y para tratar de limitar su difusión.

*SARS Severe Acute Respiratory Syndrome; ** MERS Middle East Respiratory Syndrome

Bibliografía:

https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019

https://www.who.int/emergencies/mers-cov/en/

https://www.who.int/csr/sars/en/

  • Centers for Disease Control and Prevention

https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/summary.html

 

 

 

About the Author:

Carla Usai
Licenciada en Biotecnologia Industrial por la Universidad de Padua (Italia), Doctora en Investigacion Biomedica por la Universidad de Navarra. Durante el doctorado realizo una estancia de investigación en el Scripps Research Institute, California (EEUU). Actualmente desarrolla su actividad investigador en el Blizard Institute, Queen Mary University of London (Reino Unido). Su investigación se ha centrado en el estudio del virus de la hepatitis delta (HDV) y de como el sistema inmune se enfrenta a ello. Si quieres puedes seguirla en @CarlaBiotech o en www. virusandco.art.blog

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