Salto genético: cómo los virus zoonóticos saltan entre especies

Comiendo chuleta de cerdo. Te pica un mosquito. Juego con tu perro.

Las interacciones con los animales son una parte común pero importante de la experiencia humana. Si bien la mayoría de los encuentros con animales son inofensivos, algunos pueden representar graves amenazas para la salud humana.

Los animales albergan agentes infecciosos llamados «zoonosis» que pueden transmitirse a los humanos y causar enfermedades graves (1). Es probable que seamos infectados por animales como cerdos, vacas o roedores que desempeñan papeles importantes en nuestra vida diaria como fuentes de alimento o cohabitantes de nuestro entorno. En los últimos años, ha habido un fuerte aumento en el número de zoonosis emergentes a medida que las demandas del mundo moderno remodelan las interacciones entre humanos y animales (2, 3). Los cambios en el uso de la tierra y la destrucción del hábitat han reducido la biodiversidad y han obligado a muchos animales a tener un contacto más estrecho con los humanos, aumentando las interacciones que pueden conducir a la transmisión viral (4). Además, la interconexión global y la facilidad de los viajes internacionales hacen que sea mucho más fácil que nuevos patógenos se propaguen rápidamente por todo el mundo. La reciente aparición de zoonosis como el coronavirus COVID-19 SARS-CoV-2, que se cree que se origina en los murciélagos, y el virus de la viruela simica, que se origina en los roedores, proporcionan ejemplos particularmente importantes de los efectos de las infecciones zoonóticas en la salud pública ( 5, 6).

A nivel biológico, varios factores ayudan a los virus zoonóticos como el SARS-CoV-2 a cruzar las fronteras entre especies, desde animales hasta humanos. Uno es la capacidad del virus para ingresar a la célula humana. La entrada está regulada por interacciones entre proteínas de la superficie del virus y proteínas llamadas receptores que están incrustadas en la membrana celular. El virus también interactúa con receptores en la membrana celular de su animal huésped, por lo que si los humanos tienen el mismo tipo de receptores, es posible ingresar a la célula humana. Por ejemplo, las proteínas de superficie del SARS-CoV-2 se unen a la enzima convertidora de angiotensina (ACE2), un receptor que se encuentra en muchos animales como ovejas, cabras y murciélagos (7). El receptor ACE2 también se encuentra en la superficie de las células de la garganta y los pulmones humanos, lo que permite la unión de las proteínas de superficie del SARS-CoV-2 (8). Las proteínas de la superficie viral evolucionan con el tiempo y acumulan cambios genéticos que pueden mejorar la unión al receptor y aumentar las posibilidades de que el virus ingrese a la célula (9).

Pero para causar una enfermedad respiratoria, el virus debe poder replicarse. Para ello, debe evitar la detección por parte de nuestro sistema inmunológico innato, la primera línea de defensa contra patógenos extraños. El virus y la célula infectada participan en un juego inmunológico de tira y afloja para controlar los procesos de la célula huésped. Por ejemplo, cuando detecta el virus dentro de la célula, la célula produce pequeñas moléculas conocidas como interferones que inhiben la infección viral. El SARS-CoV-2 combate esta defensa inmune produciendo una proteína específica que puede suprimir la producción de interferón (10). Los virus que pueden evadir con éxito la respuesta inmune del huésped pueden luego fortalecer a la célula para crear un ambiente propicio para la replicación viral.

La diversidad viral es otro factor importante en la transmisión de virus zoonóticos. Cuantas más versiones de un virus haya, más probable será que haya una que pueda ingresar efectivamente a la célula humana, evadir el sistema inmunológico y replicarse. Podemos pensar en el proceso de transmisión de virus como un maratón en el que el premio al final es la infección exitosa de un nuevo huésped. Los cambios en un virus original pueden proporcionarle mejores zapatillas para correr o mayor resistencia, lo que le ayudará a llegar a la meta.

Estos cambios pueden ocurrir en forma de mutaciones. Los coronavirus, por ejemplo, almacenan su información genética en forma de ARN y durante la replicación, una enzima conocida como ARN polimerasa dependiente de ARN genera muchas copias nuevas de este ARN viral. La enzima no está libre de errores y puede introducir mutaciones en la secuencia de ARN durante la replicación (11). Otra enzima conocida como exoribonucleasa escinde nucleótidos del ARN para ayudar a eliminar errores introducidos durante la replicación, pero tampoco es perfecta. (12). La variabilidad en ambas mutaciones y cómo se editan pueden crear nuevas variantes virales para participar en el maratón.

Otra fuente de diversidad viral es la recombinación, que ocurre cuando la enzima ARN polimerasa cambia de la secuencia de ARN original que está copiando a una nueva región del virus o a una fuente completamente nueva de material genético en la célula (13). Al igual que las mutaciones, la recombinación puede producir una variante viral que tiene más posibilidades de superar las barreras genéticas e inmunológicas asociadas con la infección de un nuevo huésped.

La capacidad de un virus para cruzar las fronteras de las especies es una relación compleja entre la evolución viral y la genética y la respuesta inmune humana. Mientras continuamos navegando por la pandemia de COVID-19, el brote de viruela simica y las preocupaciones sobre los virus que inevitablemente surgirán en el futuro, los científicos están desarrollando métodos para detectar y clasificar genéticamente tanto los virus que podrían ser como evaluar su potencial para propagarse y causar enfermedad. (14, 15). Estas bases de datos de secuencias serán herramientas invaluables en los esfuerzos por encontrar patógenos existentes y no descubiertos.

Referencias:

1. https://www.cdc.gov/onehealth/basics/zoonotic-diseases.html
2. https://www.nature.com/articles/d41586-020-02341-1
3. https://www.nature.com/articles/d41586-022-01198-w
4. https://www.theatlantic.com/magazine/archive/2020/09/coronavirus-american-failure/614191/
5. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh0117
6. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/monkeypox
7. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7817217/
8. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7356137/
9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8167834/
10. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8934133/
11. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8313503/
12. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3744431/
13. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8603903/#CR68
14. https://www.nature.com/articles/s41564-022-01089-w
15. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7656497/

La publicación Leapfrog genético: cómo los virus zoonóticos saltan entre especies apareció por primera vez en el Illinois Science Council.

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