Variantes alarmantes de COVID muestran el papel vital de la vigilancia genómica
Domingo 17 de
Enero 2021
Los esfuerzos para rastrear las secuencias del SARS-CoV-2 han ayudado a identificar variantes preocupantes, pero los investigadores no ven las mutaciones emergentes en algunas regiones.
2021 se perfila como el año de las variantes de COVID-19. En los últimos dos meses, los científicos han identificado varias variantes de rápida propagación que han provocado restricciones gubernamentales en muchos países, y se están detectando nuevas variantes con mayor frecuencia.
La pandemia ha marcado el comienzo de una era de vigilancia genómica en la que los científicos están rastreando los cambios genómicos de un virus a una velocidad y escala nunca antes vistas. Pero la vigilancia es irregular a nivel mundial, particularmente en los Estados Unidos, que tiene el brote de COVID-19 más grande del mundo, y en muchos países de ingresos bajos y medios. Los científicos advierten que es probable que las variantes preocupantes se estén propagando sin ser detectadas en estas regiones.
“La epidemiología genómica ha alcanzado la mayoría de edad durante esta pandemia”, dice Oliver Pybus, que estudia la evolución de las enfermedades infecciosas en la Universidad de Oxford, Reino Unido. Se ha transformado de un "remanso teórico" a una herramienta que ayuda a impulsar rápidamente las decisiones de salud pública, dice. Pero para ser lo más eficaz posible, la vigilancia debe estar generalizada, estandarizada e incorporada en los programas nacionales de prevención de pandemias, dicen los científicos.
Redes de vigilancia
La clave para una buena vigilancia es la secuenciación y el intercambio de genomas suficientes para rastrear mutaciones y variantes de interés a medida que surgen. El año pasado, se secuenciaron y almacenaron más de 360.000 genomas del SARS-CoV-2 en GISAID, una base de datos en línea sin fines de lucro para compartir genomas virales. La distribución geográfica de las secuencias en GISAID es amplia y cubre más de 140 países. Pero la mayoría de los países han subido solo una pequeña cantidad de secuencias. Dos excepciones son el Reino Unido y Dinamarca, que representan respectivamente el 45% y el 7% de los genomas del SARS-CoV-2 en la base de datos.
Las redes de vigilancia van desde grandes programas nacionales hasta pequeñas operaciones de base. En junio de 2020, los investigadores lanzaron la Red de Vigilancia Genómica en Sudáfrica para secuenciar los genomas del SARS-CoV-2 que circulan en el país. El grupo carecía de los recursos para secuenciar un gran número de genomas, por lo que se conformó con una muestra aleatoria de 50 a 100 por semana, dice Tulio de Oliveira, bioinformático de la Universidad de KwaZulu-Natal en Durban y miembro de la red.
Aún así, la modesta operación ha dado sus frutos. En noviembre, un gran hospital de la provincia de Eastern Cape se puso en contacto con De Oliveira para informar sobre un número sospechosamente alto de casos de COVID-19 en la región. Su equipo revisó su base de datos de secuencias y rápidamente identificó una nueva variante del SARS-CoV-2 que representa el 90% de las nuevas infecciones en algunas regiones. La variante, conocida como 501Y.V2, tenía ocho mutaciones en los genes que controlan la proteína de pico, que usa para ingresar a las células, un número alto en comparación con otras cepas dominantes que circulan en el país. De Oliveira planteó la hipótesis de que los cambios en el pico podrían hacer que el virus infecte mejor a las personas, lo que podría explicar la rápida propagación de esta variante.
De Oliveira compartió el análisis con Andrew Rambaut, un biólogo evolutivo de la Universidad de Edimburgo que forma parte del esfuerzo de vigilancia genómica del Reino Unido, el COVID-19 Genomics Consortium (COG-UK); al hacerlo, enfatizó una mutación particularmente preocupante conocida como N501Y. El equipo de Rambaut rastreó las decenas de miles de secuencias de la COG-UK y encontró una variante que compartía la mutación. Esta variante, ahora llamada B.1.1.7, también tenía un lote de mutaciones inquietantes. El equipo de Rambaut sugirió que los cambios podrían explicar la rápida propagación de la variante en el Reino Unido a fines del año pasado.
Los investigadores compartieron sus descubrimientos con funcionarios de ambos países, lo que provocó restricciones más estrictas de movimiento.
Sharon Peacock, microbióloga de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, se complace en ver la política de información sobre vigilancia. Peacock, quien preside COG-UK, dice que enfrentó un rechazo cuando propuso el consorcio en marzo. Los coronavirus mutan lentamente en comparación con la influenza, y algunos investigadores advirtieron que los esfuerzos de vigilancia encontrarían solo un montón de mutaciones sin sentido. Pero su propuesta ganó el día y una subvención de £ 20 millones (US $ 27 millones). El verdadero impacto de la vigilancia genómica quedará claro cuando la gente vea evidencia de que previno la enfermedad y la muerte, dice Peacock.
De Oliveira dice que la red de vigilancia genómica de Sudáfrica es un modelo para países de ingresos bajos o medianos con recursos limitados. “Lo que hicimos no fue un gran número. Fue un número pequeño, pero consistente y metódico ”, dice.
Brechas de vigilancia
Estados Unidos ha tenido menos éxito en poner en marcha la epidemiología genómica, a pesar del lanzamiento en mayo de un programa llamado SPHERES, que reclutó laboratorios de salud nacionales y locales, empresas privadas e instituciones académicas para entregar secuencias genómicas a los equipos de respuesta de salud pública.
El esfuerzo no se ha convertido en un sistema nacional, y los laboratorios académicos individuales realizan la mayor parte de la secuenciación en lugar de los grandes centros genómicos del país, dice Nathan Grubaugh, epidemiólogo de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut.
Como resultado, la cobertura genómica en general es baja. El número de genomas del SARS-CoV-2 que Estados Unidos ha compartido en GISAID es menos del 0,3% de su número total de infecciones por COVID-19. Eso se compara con casi el 5% para el Reino Unido, el 12% para Dinamarca y casi el 60% para Australia (ver 'Vigilancia global'). Una nueva variante en los Estados Unidos probablemente se detectaría rápidamente en ciertos estados que tienen muchos laboratorios de secuenciación activos, como Nueva York y Washington, pero tomaría un tiempo en lugares que no los tienen, dice Grubaugh. Esto es un problema porque cuanto más circula un virus, más oportunidades tiene de cambiar.
Algunos investigadores están utilizando kits de diagnóstico de reacción en cadena de la polimerasa baratos y rápidos para rastrear la variante B.1.1.7. Pero los kits tienen una gran demanda y un estudio reciente descubrió que pueden combinar la variante con otras y, por lo tanto, deben usarse con precaución. "No estaríamos en este lío si tuviéramos un sistema de vigilancia genómica más fuerte", dice Grubaugh.
La situación podría mejorar con el presidente entrante de Estados Unidos, Joseph Biden, dice Grubaugh. “Tengo la esperanza de que la nueva administración aproveche la experiencia dentro de SPHERES para ayudar a desarrollar un sistema nacional”, dice.
Asuntos globales
Estados Unidos no está solo en sus desafíos. En un foro de la Organización Mundial de la Salud esta semana, Maria Van Kerkhove, investigadora de enfermedades infecciosas de la agencia, pidió a los países que aumenten su vigilancia genómica. “Realmente necesitamos expandir esto para tener una mejor vista de los cambios en este virus que están ocurriendo, especialmente en áreas donde la transmisión es más intensa”, dijo.
Van Kerkhove también alentó a los investigadores a cargar secuencias en bases de datos globales para que puedan analizarse en plataformas como Nextstrain, que ayudan a los investigadores a descubrir mutaciones que podrían ser importantes.
Pybus dice que también se necesitan prácticas estándar para registrar metadatos para las secuencias del genoma, como la edad, la ubicación y la gravedad de la enfermedad de una persona. Esto asegurará que los análisis genómicos de nuevas variantes sean precisos y significativos.
Hacer de los centros de secuenciación una parte permanente de la preparación para una pandemia mejoraría las respuestas a variantes problemáticas de cualquier enfermedad infecciosa, y esto es algo que el Reino Unido está considerando, dice Peacock. Tuvo que organizar COG-UK en solo unas pocas semanas. "No había un libro de jugadas para esto", dice ella.
La pandemia ha marcado el comienzo de una era de vigilancia genómica en la que los científicos están rastreando los cambios genómicos de un virus a una velocidad y escala nunca antes vistas. Pero la vigilancia es irregular a nivel mundial, particularmente en los Estados Unidos, que tiene el brote de COVID-19 más grande del mundo, y en muchos países de ingresos bajos y medios. Los científicos advierten que es probable que las variantes preocupantes se estén propagando sin ser detectadas en estas regiones.
“La epidemiología genómica ha alcanzado la mayoría de edad durante esta pandemia”, dice Oliver Pybus, que estudia la evolución de las enfermedades infecciosas en la Universidad de Oxford, Reino Unido. Se ha transformado de un "remanso teórico" a una herramienta que ayuda a impulsar rápidamente las decisiones de salud pública, dice. Pero para ser lo más eficaz posible, la vigilancia debe estar generalizada, estandarizada e incorporada en los programas nacionales de prevención de pandemias, dicen los científicos.
Redes de vigilancia
La clave para una buena vigilancia es la secuenciación y el intercambio de genomas suficientes para rastrear mutaciones y variantes de interés a medida que surgen. El año pasado, se secuenciaron y almacenaron más de 360.000 genomas del SARS-CoV-2 en GISAID, una base de datos en línea sin fines de lucro para compartir genomas virales. La distribución geográfica de las secuencias en GISAID es amplia y cubre más de 140 países. Pero la mayoría de los países han subido solo una pequeña cantidad de secuencias. Dos excepciones son el Reino Unido y Dinamarca, que representan respectivamente el 45% y el 7% de los genomas del SARS-CoV-2 en la base de datos.
Las redes de vigilancia van desde grandes programas nacionales hasta pequeñas operaciones de base. En junio de 2020, los investigadores lanzaron la Red de Vigilancia Genómica en Sudáfrica para secuenciar los genomas del SARS-CoV-2 que circulan en el país. El grupo carecía de los recursos para secuenciar un gran número de genomas, por lo que se conformó con una muestra aleatoria de 50 a 100 por semana, dice Tulio de Oliveira, bioinformático de la Universidad de KwaZulu-Natal en Durban y miembro de la red.
Aún así, la modesta operación ha dado sus frutos. En noviembre, un gran hospital de la provincia de Eastern Cape se puso en contacto con De Oliveira para informar sobre un número sospechosamente alto de casos de COVID-19 en la región. Su equipo revisó su base de datos de secuencias y rápidamente identificó una nueva variante del SARS-CoV-2 que representa el 90% de las nuevas infecciones en algunas regiones. La variante, conocida como 501Y.V2, tenía ocho mutaciones en los genes que controlan la proteína de pico, que usa para ingresar a las células, un número alto en comparación con otras cepas dominantes que circulan en el país. De Oliveira planteó la hipótesis de que los cambios en el pico podrían hacer que el virus infecte mejor a las personas, lo que podría explicar la rápida propagación de esta variante.
De Oliveira compartió el análisis con Andrew Rambaut, un biólogo evolutivo de la Universidad de Edimburgo que forma parte del esfuerzo de vigilancia genómica del Reino Unido, el COVID-19 Genomics Consortium (COG-UK); al hacerlo, enfatizó una mutación particularmente preocupante conocida como N501Y. El equipo de Rambaut rastreó las decenas de miles de secuencias de la COG-UK y encontró una variante que compartía la mutación. Esta variante, ahora llamada B.1.1.7, también tenía un lote de mutaciones inquietantes. El equipo de Rambaut sugirió que los cambios podrían explicar la rápida propagación de la variante en el Reino Unido a fines del año pasado.
Los investigadores compartieron sus descubrimientos con funcionarios de ambos países, lo que provocó restricciones más estrictas de movimiento.
Sharon Peacock, microbióloga de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, se complace en ver la política de información sobre vigilancia. Peacock, quien preside COG-UK, dice que enfrentó un rechazo cuando propuso el consorcio en marzo. Los coronavirus mutan lentamente en comparación con la influenza, y algunos investigadores advirtieron que los esfuerzos de vigilancia encontrarían solo un montón de mutaciones sin sentido. Pero su propuesta ganó el día y una subvención de £ 20 millones (US $ 27 millones). El verdadero impacto de la vigilancia genómica quedará claro cuando la gente vea evidencia de que previno la enfermedad y la muerte, dice Peacock.
De Oliveira dice que la red de vigilancia genómica de Sudáfrica es un modelo para países de ingresos bajos o medianos con recursos limitados. “Lo que hicimos no fue un gran número. Fue un número pequeño, pero consistente y metódico ”, dice.
Brechas de vigilancia
Estados Unidos ha tenido menos éxito en poner en marcha la epidemiología genómica, a pesar del lanzamiento en mayo de un programa llamado SPHERES, que reclutó laboratorios de salud nacionales y locales, empresas privadas e instituciones académicas para entregar secuencias genómicas a los equipos de respuesta de salud pública.
El esfuerzo no se ha convertido en un sistema nacional, y los laboratorios académicos individuales realizan la mayor parte de la secuenciación en lugar de los grandes centros genómicos del país, dice Nathan Grubaugh, epidemiólogo de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut.
Como resultado, la cobertura genómica en general es baja. El número de genomas del SARS-CoV-2 que Estados Unidos ha compartido en GISAID es menos del 0,3% de su número total de infecciones por COVID-19. Eso se compara con casi el 5% para el Reino Unido, el 12% para Dinamarca y casi el 60% para Australia (ver 'Vigilancia global'). Una nueva variante en los Estados Unidos probablemente se detectaría rápidamente en ciertos estados que tienen muchos laboratorios de secuenciación activos, como Nueva York y Washington, pero tomaría un tiempo en lugares que no los tienen, dice Grubaugh. Esto es un problema porque cuanto más circula un virus, más oportunidades tiene de cambiar.
Algunos investigadores están utilizando kits de diagnóstico de reacción en cadena de la polimerasa baratos y rápidos para rastrear la variante B.1.1.7. Pero los kits tienen una gran demanda y un estudio reciente descubrió que pueden combinar la variante con otras y, por lo tanto, deben usarse con precaución. "No estaríamos en este lío si tuviéramos un sistema de vigilancia genómica más fuerte", dice Grubaugh.
La situación podría mejorar con el presidente entrante de Estados Unidos, Joseph Biden, dice Grubaugh. “Tengo la esperanza de que la nueva administración aproveche la experiencia dentro de SPHERES para ayudar a desarrollar un sistema nacional”, dice.
Asuntos globales
Estados Unidos no está solo en sus desafíos. En un foro de la Organización Mundial de la Salud esta semana, Maria Van Kerkhove, investigadora de enfermedades infecciosas de la agencia, pidió a los países que aumenten su vigilancia genómica. “Realmente necesitamos expandir esto para tener una mejor vista de los cambios en este virus que están ocurriendo, especialmente en áreas donde la transmisión es más intensa”, dijo.
Van Kerkhove también alentó a los investigadores a cargar secuencias en bases de datos globales para que puedan analizarse en plataformas como Nextstrain, que ayudan a los investigadores a descubrir mutaciones que podrían ser importantes.
Pybus dice que también se necesitan prácticas estándar para registrar metadatos para las secuencias del genoma, como la edad, la ubicación y la gravedad de la enfermedad de una persona. Esto asegurará que los análisis genómicos de nuevas variantes sean precisos y significativos.
Hacer de los centros de secuenciación una parte permanente de la preparación para una pandemia mejoraría las respuestas a variantes problemáticas de cualquier enfermedad infecciosa, y esto es algo que el Reino Unido está considerando, dice Peacock. Tuvo que organizar COG-UK en solo unas pocas semanas. "No había un libro de jugadas para esto", dice ella.
Con información de
Nature
