Descifrando las huellas ocasionadas por infecciones virales

Paulina Díaz Garrido, Esteban Santacruz Martínez, Audrey Arnal, Susana López Charretón y Gerardo Suzán Azpiri

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La pandemia ocasionada por el virus SARS-CoV-2, causante de la enfermedad COVID-19, ha destacado la importancia de las enfermedades virales emergentes y reemergentes a nivel mundial y particularmente ha resaltado el interés por las enfermedades virales de origen zoonótico (enfermedades infecciosas que pasan de hospederos animales a humanos). El impacto de estas enfermedades ha ido aumentando en las últimas décadas debido, entre otras causas, a la sobreexplotación no sostenible de los suelos, la pérdida de hábitats naturales, la deforestación y el crecimiento desmedido de la población mundial. Estos cambios ocasionan nuevas interacciones entre la fauna silvestre y los humanos, lo que resulta en un aumento en la circulación de distintos patógenos, incluidos los virus (1, 2).

En México y en el mundo, las infecciones virales han sido un problema de salud recurrente; además, en los últimos años, han ocasionado un aumento en la morbilidad y mortalidad en los seres humanos. Esto, en buena medida, se ve agravado por el hecho de que actualmente no existen tratamientos específicos para hacer frente a varias de estas infecciones causadas por virus, ya que en muchos casos no existen vacunas que protejan contra la infección que causan. Ejemplos de este tipo de infecciones han sido la reciente pandemia causada por SARS-CoV-2 (en la que sí se logró, en tiempo récord, desarrollar vacunas) o la emergencia sanitaria del 2009 ocasionada por el virus de la influenza AH1N1. Por otro lado, algunos virus reemergentes como los transmitidos por la picadura de mosquitos infectados con Zika, dengue y chikungunya, o los virus de transmisión sexual como los de inmunodeficiencia humana (VIH), de papiloma humano (VPH) y herpes; siguen siendo un importante problema de salud pública.

Diagnóstico de infecciones virales en etapa aguda

La detección de infecciones virales en personas sintomáticas o en personas que están cursando la infección, se puede hacer a través de la detección, ya sea por la presencia de proteínas virales (figura 1) o por medio del genoma viral, utilizando principalmente métodos inmunológicos para la detección de antígenos virales o de métodos de amplificación de los ácidos nucleicos (ADN o ARN) del virus. El diagnóstico oportuno de una infección es fundamental para decidir el tratamiento de la persona infectada, evitar la propagación del virus y, en muchos casos, salvar vidas.

Dentro de los métodos directos, la presencia de virus en un individuo se puede identificar mediante la detección de “antígenos virales” que son proteínas que forman la estructura de los virus. En estos ensayos se cuenta con anticuerpos específicos que reconocen a alguna o varias de estas proteínas y cuando una muestra biológica de un paciente se pone en contacto con dichos anticuerpos (figura 2), se puede detectar la presencia o ausencia de dichos antígenos, por métodos principalmente colorimétricos.

Recientemente se utiliza otro método que es más sensible, llamado PCR (Reacción en cadena de polimerasa, por sus siglas en inglés y que se volvió muy conocido durante la pandemia de la COVID-19). Las PCRs utilizan material genético (ADN o ARN) como molde (templado), el cual se va amplificando de forma exponencial con la enzima ADN polimerasa, de tal forma que al final se tienen millones o billones de copias de un blanco específico. La PCR típicamente permite detectar sólo la presencia del material genético de un patógeno en muestras de personas infectadas; sin embargo, para mejorar el proceso de diagnóstico e interpretación, se han realizado innovaciones a esta técnica. Una derivación es la “PCR cuantitativa”, la cual además de detectar la presencia de material genético, nos permite cuantificarlo, esto nos ayuda a conocer la carga viral de una persona y por lo tanto saber en qué etapa de la infección se encuentra.

Serología, la huella que dejan las infecciones

Aun cuando las infecciones han sido resueltas y ya no hay rastros de material genético del patógeno, es posible detectar si un individuo ha sido expuesto a algún agente infeccioso en algún momento de su vida. Esto es posible gracias a la presencia de moléculas llamadas anticuerpos específicos, los cuales son proteínas producidas por algunas células del sistema inmune, y que se unen a componentes de los patógenos (llamados genéricamente “antígenos”). Los anticuerpos pueden permanecer en la sangre durante años, sin embargo, las concentraciones van disminuyendo a lo largo del tiempo, pero pueden aumentar en presencia de un nuevo estímulo (por ejemplo, por una re-infección del virus o por la aplicación de un refuerzo de vacuna).

La identificación de anticuerpos específicos en sangre se realiza por medio de pruebas serológicas, algunas de las más utilizadas son entre las que los científicos conocen como “ELISA” (ensayo de inmunoadsorción ligado a enzima, por sus siglas en inglés), western blot (término técnico en inglés, pero que no tiene nada que ver con una película de vaqueros…) e inmunofluorescencia indirecta (IFI) (Figura 3). A estas pruebas también se les conoce como “pruebas convencionales”. Estos análisis permiten identificar si una persona tiene anticuerpos específicos contra un cierto antígeno, indicando que en algún momento estuvo en contacto con un patógeno específico. Estas pruebas sirven, entre otras cosas, para estudiar la prevalencia de ciertas enfermedades en una población, y también para realizar estudios de vigilancia epidemiológica en las comunidades. Los estudios epidemiológicos consisten en analizar la frecuencia y distribución de una enfermedad particular en una población, dentro de un periodo de tiempo determinado, esto con el objetivo de poder generar estrategias en el desarrollo y establecimiento de políticas y normas sanitarias.

Hoy en día, las pruebas serológicas convencionales que se realizan buscan anticuerpos específicos contra un solo patógeno o contra un determinado número de patógenos, en personas que han presentado un cuadro clínico. En la población que no presenta síntomas, se da preferencia a la búsqueda de agentes causales de enfermedades que no tienen cura y que pueden transmitirse por transfusiones sanguíneas, como el VIH y la hepatitis. Por este motivo, en los bancos de sangre se realiza obligatoriamente un estricto control de calidad a la sangre (tamizaje serológico) de los donadores, esto para evitar la transfusión de sangre contaminada.

VirScan, una herramienta para identificar infecciones virales

El “VirScan” es una tecnología innovadora que permite identificar prácticamente TODOS los tipos de virus que han estado en contacto con un individuo durante su vida (ya sea por infección o por vacunación). Esto se lleva a cabo mediante la identificación de anticuerpos presentes en el suero de las personas. Esta técnica fue desarrollada en 2015 por investigadores de la Universidad de Harvard, en E.U.A. y requiere de una pequeña cantidad de sangre para poder identificar anticuerpos específicos contra más de 1000 cepas de las 206 especies de virus capaces de infectar a los humanos y que a la fecha se conocen (3).

La tecnología del VirScan (Figura 4) utiliza la ingeniería genética para modificar bacteriófagos (virus que infectan bacterias) para que exhiban en sus superficies, péptidos con un tamaño de 56 aminoácidos, los cuales corresponden a fragmentos de proteínas de los más de 200 virus capaces de infectar a humanos. La técnica consiste en poner en contacto a los fagos con el suero problema y si es que existen anticuerpos que reconozcan alguno de los péptidos expuestos en los fagos, se formarán complejos fago-anticuerpo. Estos complejos posteriormente se purifican con perlas magnéticas, las cuales se unen por afinidad a los anticuerpos, particularmente a las inmunoglobulinas tipo IgG (los anticuerpos más abundantes en el cuerpo).

El material genético de los complejos fago-anticuerpo, se utiliza como templado para amplificar por PCR las regiones de los fagos que se unieron a los anticuerpos. Estas regiones son secuenciadas utilizando secuenciación de nueva generación (NGS) (4). El resultado de la secuenciación se analiza por métodos bioinformáticos que permiten conocer a qué especie de virus corresponden los sitios que se unieron a los anticuerpos y así identificar los virus a los que el individuo estuvo expuesto en algún punto de su vida. Una de las ventajas que presenta el VirScan, es que, a diferencia de las pruebas serológicas convencionales, el VirScan permite detectar simultáneamente diferentes tipos de virus en un mismo ensayo, lo que permite hacer un análisis mucho más amplio y menos dirigido que los métodos convencionales.

¿Qué significa esto para los estudios epidemiológicos?

VirScan es una técnica que puede ser aplicada para estudios epidemiológicos, como, por ejemplo, para conocer el número de personas en una población determinada que han estado expuestas a un virus específico, aún sin haber presentado sintomatología. Este tipo de estudios sirven para identificar la diversidad de virus que se encuentran circulando en humanos.

En el laboratorio de la Dra. Susana López (Instituto de Biotecnología-UNAM), en colaboración con el Laboratorio Internacional de Investigación sobre Biodiversidad y Enfermedades Emergentes (LMI-ELDORADO), la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia-UNAM (FMVZ) y el Instituto de Investigación para el Desarrollo (IRD-Francia) utilizaremos el VirScan para conocer la diversidad de virus que circulan en la población humana de la Península de Yucatán. Hasta el momento estamos en la etapa de estandarización de la técnica y comenzamos con el muestreo de tomas de muestras de sangre en personas que habitan en regiones con diferentes grados de perturbación ambiental.

REFERENCIAS

1. Kuri-Morales, Pablo Antonio; Guzmán-Morales, Eduardo; De La Paz-Nicolau, Estefanía y Salas-Fernández, Alejandra. 2015. Enfermedades emergentes y reemergentes. Gaceta Médica de México, 151:674-80.
2. Cuestas, María Lujan y Minassian, María Laura. 2020. Virus emergentes y reemergentes: un nuevo reto para la salud mundial del milenio. Revista Argentina de Microbiología, 52: 1-3. DOI: 10.10167j.ram.2020.02.001.
3. Xu, G., Kula, T., Xu, Q., Li, M., Vernon, S., Ndungú, T., Ruxrungtham, K., Sanchez, J., Brander, C., Chung, R., O´connor, K., Walker, B., Larman, H. & Elledge, S. 2015. Comprehensive serological profiling of human populations using a synthetic human virome. Science, 348: aaa0698. DOI: 10.1126/science.aaa0698.
4. Grande, Ricardo, 2018. Secuenciación de ADN. Biotecnología en Movimiento, 13: 13 – 21. En: https://biotecmov.ibt.unam.mx/services/pdfDownloader.php?id=MTMqKl8qKjQ=

LECTURAS RECOMENDADAS

1. León, Iván. 2019. ELISA: ¿Qué es? ¿En qué consiste? ¿Cuáles son los distintos tipos de este ensayo y en qué se diferencia? All science: ciencia, tecnología y ambiente. Versión electrónica: https://www.e-allscience.com/blogs/articulos/elisa-que-es-en-que-consiste-cuales-son-los-distintos-tipos-de-este-ensayo-y-en-que-se-diferencian.
2. Pérez-Campos, Mayoral, et al. 2022. Anticuerpos antinucleares por inmunofluorescencia indirecta. Mensaje Bioquímico, 46: 58-66. Versión electrónica: http://bq.facmed.unam.mx/tab
3. Torrealba, Carlos. 2019. Introducción al western blot. All science: ciencia, tecnología y ambiente. Versión electrónica: https://www.e-allscience.com/blogs/articulos/introduccion-a-western-blot

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