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¿Se introducen algunas cargas de virus en la célula humana pero nunca se activan?

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¿Existe un término o alguna evidencia de que el ADN del fago se integre en los cromosomas / ADN pero nunca se active?

Por ejemplo, ¿podría un virus que afectó a los neandertales todavía infectar células humanas hoy en día, pero nunca se expresa, desencadena o ejecuta?

¿Con qué frecuencia el anfitrión ignora el ADN viral latente?


Hay ADN viral dentro de nuestros genomas. Incrustados en los genomas de todos los vertebrados se encuentran los restos provirales de infecciones retrovirales previas. Es posible que algunos hayan conferido beneficios biológicos.

Los retrovirus endógenos humanos (HERV) representan la fase proviral de los retrovirus exógenos que se han integrado en la línea germinal de su huésped. Se transmiten verticalmente a través de la línea germinal y, por lo tanto, son heredados por generaciones sucesivas de manera mendeliana.

Los HERV poseen una organización genómica similar a la de los retrovirus exógenos actuales, como el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) y el virus de la leucemia de células T humanas.

Aunque muchos son defectuosos debido a la acumulación de mutaciones, deleciones y señales de terminación, algunos HERV se han implicado en ciertas enfermedades autoinmunes y cánceres y podrían tener un papel en la etiología y patología de la enfermedad.

Dentro de los humanos, los ERV activos más recientemente son miembros de la familia HERV-K (HML2). Esta familia se integró por primera vez en el genoma del ancestro común de los humanos y los monos del Viejo Mundo hace al menos 30 millones de años, y contiene> 12 elementos que se han integrado desde la divergencia de humanos y chimpancés, así como al menos dos que son polimórficos. entre los humanos.

Aquí mostramos que la familia HERV-K (HML2) ha aumentado en número de copias predominantemente a través de la reinfección, y que la familia probablemente ha retenido miembros infecciosos y con capacidad de replicación durante> 30 millones de años. También presentamos evidencia de reinfección persistente por otras familias de ERV dentro del genoma humano, y sugerimos que las familias de retrovirus endógenos a menudo son capaces de períodos extremadamente largos de infección latente.

Reinfección a largo plazo del genoma humano por retrovirus endógenos
Los virus en todos nosotros: características y significado biológico de las secuencias de retrovirus endógenos humanos
Desmitificado ... Retrovirus endógenos humanos


Los vectores virales viajan distancias más largas de lo que se pensaba

El lugar donde los vectores virales "viajan" y los tipos de células neurales que infectan, se puede visualizar mediante la transmisión de proteínas fluorescentes. Crédito: Kirsti Witter / Vetmeduni Vienna

La transferencia de genes se considera una terapia esperanzadora para los pacientes de Alzheimer y Parkinson. El enfoque implica el uso de virus inofensivos producidos en laboratorio para introducir genes importantes en las células cerebrales. En un estudio con ratones, un equipo de investigadores de Vetmeduni Vienna investigó por primera vez hasta qué punto se propagan estos virus en el cerebro y qué células infectan. Algunos de los virus artificiales viajaron desde el lugar de la inyección en el cerebro hasta el bulbo olfatorio o el cerebelo e infectaron no solo neuronas sino también otras células. Los resultados, que fueron publicados en la revista Histoquímica y biología celular, podría ayudar a mejorar la selección de "transportadores de genes" virales adecuados para terapias personalizadas que utilizan la transferencia de genes.

Infectar a propósito las células del cerebro con virus puede parecer algo extraño. Pero para los pacientes que padecen enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o el Parkinson, este tipo de terapia podría ser un rayo de esperanza. Los virus utilizados en este enfoque no desencadenan ninguna enfermedad por sí mismos. Sirven como transportadores inofensivos de genes destinados específicamente a tratar estos trastornos. La terapia, llamada transferencia de genes, utiliza la capacidad de los virus para insertar sus genes en el genoma de una célula huésped. Por tanto, este método podría utilizarse para introducir intencionadamente información genética útil en las neuronas.

Los vectores virales no se quedan quietos

Los virus adecuados para la transferencia de genes se inyectan en el cerebro. Sin embargo, anteriormente no se habían realizado estudios sobre hasta qué punto los transportadores virales pueden propagarse desde el lugar de la inyección. Los estudios anteriores generalmente solo habían investigado el área inmediata alrededor del canal de inyección. Un nuevo estudio con ratones ha demostrado por primera vez que algunos de los virus probados pueden viajar largas distancias a diferentes áreas del cerebro. "En nuestro estudio, inyectamos los vectores virales en áreas clave del cerebro responsables, entre otras cosas, de la coordinación del movimiento corporal", explica Kirsti Witter del Instituto de Anatomía, Histología y Embriología de Vetmeduni Viena. A partir de ahí, algunos de los virus se propagan a zonas distantes como el cerebelo o el bulbo olfatorio.

"Esta información es importante porque, dependiendo del tipo de enfermedad neurodegenerativa, puede ser deseable tener una distribución del virus lo más amplia posible o infectar un área específica, estrictamente delimitada", dice el primer autor Juraj Hlavaty. "Este estudio también muestra que todos los virus probados pueden infectar las neuronas y las células gliales circundantes como se esperaba. Sin embargo, dependiendo del tipo de virus, hubo diferencias en el número y la proporción de los tipos de células infectadas".

La inflamación podría influir en qué células cerebrales están infectadas

Dependiendo de la cepa de virus utilizada, la inyección desencadenó una reacción leve o más pronunciada del tejido nervioso en los ratones tratados. Cuanto más fuerte era la respuesta inmune, más células gliales estaban infectadas. "Sin embargo, el hecho de que los virus individuales infectaron estas células mejor que las neuronas aún debe confirmarse en experimentos futuros", dice Hlavaty.

Los resultados del trabajo, logrado en colaboración con la Universidad de Bohemia Occidental, Pilsen, República Checa, y el Instituto Paul-Ehrlich, Langen, Alemania, deberían contribuir a mejorar la selección de transportadores virales. "El objetivo es crear una caja de herramientas de posibles virus para elegir exactamente el transportador adecuado para el tratamiento personalizado de una enfermedad neurodegenerativa", dice Witter.

Copias artificiales de virus como terapia esperanzadora

Las copias de lentivirus son especialmente adecuadas para la terapia de transferencia génica. "El genoma de los lentivirus producidos en laboratorio consta únicamente de áreas que son necesarias para la infección y la incorporación al genoma. Esto representa una diferencia fundamental entre estos virus y los virus patógenos naturales", explica Hlavaty. A través de la capacidad de los virus artificiales para ingresar a un huésped, los genes humanos insertados se introducen en las células infectadas para asumir las tareas que las células de los pacientes ya no realizan por sí mismas.


Introducción

El virus de la hepatitis C (VHC) es un patógeno importante dada su prevalencia extremadamente alta (alrededor de 350 millones de personas con infección crónica en todo el mundo), la alta tasa de infección crónica y el riesgo significativo de hepatitis activa crónica grave y cirrosis entre los sujetos con infección crónica. La infección por VHC induce una infección crónica hasta en 60 a 80% de los adultos infectados. Los efectos patogénicos de las infecciones crónicas por VHC son muy variables, algunos pacientes solo mostrarán lesiones hepáticas mínimas, mientras que otros (alrededor del 20%) desarrollarán después de 5 a 10 años de seguimiento de fibrosis y cirrosis graves. Finalmente, el 30-50% de los pacientes con cirrosis, sea cual sea el factor etiológico, desarrollan CHC después de un seguimiento de 10 años.

La hepatitis aguda y crónica inducida por la mayoría de los virus de la hepatitis implican claramente la respuesta inmune del huésped a las proteínas virales. El desarrollo de la biología molecular ha llevado a darse cuenta de que algunos virus de la hepatitis también modulan directamente la proliferación y la viabilidad de las células hepáticas. Este tema tiene importantes implicaciones para comprender las bases moleculares de las lesiones hepáticas y la carcinogénesis hepática, así como para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas. La presente revisión se centrará en los mecanismos patogénicos virales basados ​​en la interacción de las proteínas del VHC con las vías de transducción de señalización celular del huésped que regulan el crecimiento y la viabilidad celular y en las estrategias desarrolladas por el virus para persistir en el huésped y escapar a la terapia antiviral.


Conceptualizando la interacción entre la respuesta inmune del huésped y el virus.

Observando la pandemia actual completamente desde una perspectiva biológica y asumiendo que la mayoría de la humanidad no tiene una reacción cruzada extendida con otros virus de la familia de los coronavirus (Braun et & # x000a0al., 2020 Grifoni et & # x000a0al., 2020 Mateus et & # x000a0al., 2020), la introducción del SARS-CoV-2 en la población humana es uno de los mayores eventos evolutivos de los últimos cien años (Morens y Fauci, 2020 Morens et & # x000a0al., 2020). En tal experimento evolutivo, se debe asignar al sistema inmunológico innato un papel muy especial en la defensa contra el SARS-CoV-2 (Amor et & # x000a0al., 2020 Mantovani y Netea, 2020 Vabret et & # x000a0al., 2020). Una parte importante de la inmunidad innata es la respuesta autónoma de las células que se infectan por el virus, que está influenciada por la biología de los receptores y co-receptores para la entrada viral (Hoffmann et & # x000a0al., 2020 Wu et & # x000a0al ., 2020 Yao et & # x000a0al., 2020), así como todos los mecanismos celulares que determinan el ciclo de vida viral (Cyranoski, 2020). En la pandemia del SARS-CoV-2, el virus se encuentra con la población humana como un enjambre de variantes genéticas y los procesos de infección y replicación del virus aún pueden estar sujetos a cambios genéticos importantes, por lo que ciertas variantes del virus pueden lograr una ventaja evolutiva. Estos procesos están en pleno apogeo y se aceleran a medida que más personas se infectan (Callaway, 2020 Cyranoski, 2020 Korber et & # x000a0al., 2020). Por lo tanto, será importante monitorear a los individuos infectados para detectar posibles cambios en los primeros pasos de la respuesta inmune al virus, principalmente desencadenados por células infectadas e interacciones tempranas con células inmunes innatas adyacentes.

Conceptualmente, al abordar importantes mecanismos de defensa del huésped, es importante considerar todos los parámetros que pueden ser relevantes para tal interacción inicial de un nuevo virus con una especie (Figura & # x000a01). Teniendo en cuenta que la mayoría de los pasos de la interacción entre el virus y el huésped seguirán una distribución normal de atributos o parámetros necesarios para describir el resultado de la interacción, no es del todo sorprendente que los cursos de la enfermedad clínicamente observados muestren una enorme heterogeneidad. (Berlín et & # x000a0al., 2020 Gandhi et & # x000a0al., 2020). Por ejemplo, la inducción de una respuesta de interferón por una célula infectada puede seguir una distribución normal en la población con respuestas bajas, intermedias y altas, lo que desencadena diferentes magnitudes de respuestas celulares y, por lo tanto, efectos posteriores muy diferentes (p. Ej., En el sistema inmunológico innato). ). En la Figura & # x000a01, ilustramos importantes mecanismos inmunes innatos que podrían ser particularmente propensos a resultados heterogéneos & # x02014 debido a factores ambientales y genéticos & # x02014 dentro de la población humana y, por lo tanto, estos deben ser un enfoque principal en nuestros esfuerzos para determinar el papel de los innatos. sistema inmunológico para la infectividad, la propagación viral y el curso de la enfermedad, pero también el resultado a largo plazo. Postulamos que tal conceptualización de la interacción entre el sistema inmunológico innato y el virus ayudará a centrarse primero en los pasos más críticos, que luego pueden validarse en estudios más amplios.

Conceptualizando la interacción entre la respuesta inmune del huésped y el virus.

Campos de investigación propuestos a lo largo de la trayectoria de la enfermedad en cinco fases que inciden en la fisiopatología con énfasis en la inmunidad innata. Las metodologías que se sugiere aplicar para abordar ciertas áreas se representan como círculos codificados por colores. Estos reflejan métodos de uso frecuente en estudios publicados anteriormente sobre COVID-19. Esta es solo una selección y no pretendemos que esté completa. El concepto general podría extenderse al sistema inmunológico adaptativo y otros sistemas de órganos. CyTOF, citometría por tiempo de vuelo, citometría de masas ELISA OLINK, proteoma plasmático por ensayo de extensión de proximidad scRNA-seq, secuenciación de ARN unicelular, secuenciación WGS, secuenciación del genoma completo.

Como discutiremos, los enfoques de la medicina de sistemas basados ​​en hipótesis (Cuadro 1) tienen una gran probabilidad de descubrir rápidamente los pasos más críticos y variables en las interacciones entre el virus y el sistema inmunológico del huésped para vincularlos con los diferentes fenotipos clínicos. permitiendo una mejor estratificación de los pacientes que favorecerá la derivación de procedimientos terapéuticos (Rajewsky et & # x000a0al., 2020).


Las primeras vacunas COVID-19: ¿Qué tiene que ver el ARNm?

La mayoría de nosotros tiene una comprensión intuitiva de cómo funciona una vacuna: mostrarle al sistema inmunológico un poco de un patógeno, o algo que lo imite, y engañarlo para que responda como si estuviera ocurriendo una infección natural. La pandemia de COVID-19 marcó el comienzo de una avalancha de opciones de vacunas.

Cuando estaba escribiendo & ldquoCómo funcionan las diversas vacunas COVID & rdquo, que se publicó aquí en Ciencia del ADN el 10 de septiembre, tuve que seguir revisando cuadros de resumen para recordar quién estaba haciendo qué. La tecnología de las vacunas ha ido más allá de los virus vivos, debilitados o muertos, incluso más allá de las vacunas de subunidades que alguna vez fueron innovadoras y que presentan partes de un patógeno, como el antígeno de superficie de la hepatitis B o la toxina pertussis. Ahora también tenemos vacunas de ADN y ARN, administradas de diferentes maneras.

Las dos primeras vacunas contra COVID-19, Tozinameran (la vacuna Pfizer / BioNTech) y mRNA-1273, Moderna & rsquos, aún candidato sin nombre al borde de la autorización de uso de emergencia, son mRNA. Y eso y rsquos confunden a la gente, basado, quizás, en cuando tomaron biología en la escuela secundaria (más sobre eso por venir). Así que aquí & rsquos una breve consideración del ARNm y cómo puede alertar al sistema inmunológico para combatir el SARS-CoV-2.

Primero, algunas cosas que las nuevas vacunas no son ni pueden hacer:
& bull No son virus & rsquot.
y toro Ellos no son y rsquot y ldquonaturales y rdquo y ndash ellos y rsquore sintetizados.
& bull No pueden entrar en el núcleo de una célula humana y mutar nuestro ADN. Incluso si lo hicieran, podrían codificar la proteína del pico viral como lo hace una vacuna.
Toro No se derivan de embriones o fetos humanos.

Las proteínas se encuentran detrás de los rasgos, directa o indirectamente. Los factores de coagulación detienen el sangrado. La queratina forma el cabello y la piel, el colágeno el cuerpo y el pegamento rsquos, y las hormonas transmiten mensajes. La mayoría de los tipos de enzimas que impulsan el metabolismo lo suficientemente rápido para la vida son proteínas (algunas son ARN). Las proteínas salpican las superficies virales, como los tríos de picos de los que los coronavirus toman su nombre y usan para unirse e invadir nuestras células.

Los genes consisten en una secuencia de bloques de construcción de ADN que forman un código que le dice a las células cómo producir proteínas específicas, que se componen de aminoácidos. Francis Crick lo describió en Naturaleza en 1961. Al traducir el código de un gen a una proteína, una célula transcribe la información en una forma intermedia, para preservar la base de datos de ADN. Ese ARN mensajero rsquos, también conocido como ARNm.

Una célula produce ARNm por una sencilla razón: no puede consumir su ADN y mantenerse con vida. Como un volumen solitario de un libro en una biblioteca pasada de moda que alguien saca y nunca regresa, el ADN es precioso. Las copias aseguran que la información persista, incluso si el libro o las instrucciones originales desaparecen, y pasa a la siguiente generación celular durante la división.

La familiaridad con el ARNm depende de la edad

Parte de la respuesta de ciervo en los faros al ARNm como vacuna puede provenir de miembros de los medios de comunicación que normalmente no informan sobre la ciencia y simplifican demasiado. CNN, por ejemplo, se llama ARN y componente ldquoa del ADN. Y rdquo No. Ambos son ácidos nucleicos. (El ARN se diferencia del ADN en uno de los cuatro bloques de construcción, el ARN es monocatenario y es mucho más corto que el ADN).

Cuando comencé a dar una conferencia en un programa de educación para adultos, hace unos 20 años, un caballero me llevó a un lado durante el receso. & ldquoRicki, cuando estas personas estaban en la escuela, no sabíamos sobre el ADN. & rdquo Eso llegó en 1953 con el famoso artículo de Watson y Crick & rsquos.

Descubrir cómo los genes codifican las proteínas tomó más tiempo, con experimentos para descifrar el código genético y asignar tripletes de ARN a uno de los 20 aminoácidos de las proteínas a partir de 1959. El "código genético" tradicionalmente se refiere a esa correspondencia, y es universal para toda la vida y virus. (Ver En busca del código genético humano). El uso más moderno equipara ADN, ARN o código genético con código de computadora ARN o ADN secuencia es más precisa.

Aprendí sobre el ADN, el ARN y las proteínas y el "dogma central" de la biología molecular en biología AP, luego en la universidad alrededor de 1972. Pero el mantra ADN-ARN-proteína ha migrado desde entonces a la biología general de la escuela secundaria, y escribí sobre ello. en un libro de texto de la escuela secundaria. Me imagino que mucha gente olvidó los detalles tan pronto como terminó el examen final, a menos que volvieran a tomar biología en la universidad. Es como si no supiera mucho de historia.

Pero el dogma central es, bueno, central en la biología de la escuela secundaria. Trabajé en los Estándares de aprendizaje de ciencias del estado de Nueva York en 2016, que resumen una idea muy compleja: & ldquoConstruye una explicación basada en la evidencia de cómo la estructura del ADN determina la estructura de las proteínas, que llevan a cabo las funciones esenciales de la vida a través de sistemas de células especializadas. & rdquo

ARNm modificados como vacunas
Una vacuna de ARNm codifica una proteína exclusiva de un patógeno y ndash como un virus y un pico de rsquos. Las dos primeras vacunas COVID se ingieren en las células y se liberan fuera de los núcleos, donde entra en funcionamiento la maquinaria que normalmente traduce los ARNm en proteínas. Pronto, las células liberan proteínas pico virales y ndash pero no virus y ndash y las células del sistema inmunológico y las células dendríticas y macrófagos ndash hacen sonar la alarma. En unos pocos días, las células T activan las células B para producir anticuerpos. Ha comenzado la inmunidad.

Una vacuna de ARNm puede provocar una respuesta inmune más poderosa que cualquier otro tipo, pero las modificaciones mejoran la naturaleza. Una vacuna & ldquomodRNA & rdquo puede evadir las pequeñas burbujas de las proteínas innatas del sistema inmunológico que pueden desencadenar una sobreproducción potencialmente mortal de citocinas y también evitar ser masticadas por enzimas (ribonucleasas).

El ARN modificado y ndash algo tan simple como enganchar un grupo metilo (CH3) en uno de los cuatro tipos de bases y ndash altera la proteína codificada de manera sutil, modificando los giros y vueltas de la cadena de aminoácidos para crear una topografía que proteja al modRNA de los devoradores de ARN, pero permite que la producción de picos avance a toda velocidad.

Las modificaciones adicionales en partes del ARNm que cubren ambos extremos estabilizan aún más las moléculas y aumentan la producción de proteínas de pico. Y dos aminoácidos & ndash prolines & ndash insertados en una parte clave de la secuencia estabilizan la proteína de pico en la forma tridimensional que asume naturalmente justo antes de unirse a los receptores ACE-2 humanos en las células.

Los disparos en armas que están ocurriendo en todo el mundo en este momento representan décadas de investigación.

Una breve historia de las vacunas de ARNm

Los informes publicados sobre los esfuerzos para fabricar vacunas de ARNm se remontan a 1990 en ratones y 1992 en ratas. Ahora se está otorgando mucho crédito tardíamente a Katalin Karik & oacute, quien buscó subvenciones para desarrollar vacunas basadas en ARN a partir de mediados de la década de 1980. Su patente con su compañero de trabajo Drew Weissman de la Universidad de Pensilvania, que ahora trabaja con BioNTech, socio de Pfizer, se emitió en 2006.

Se han desarrollado modRNAs modificados y sintetizados contra el virus del Zika, la influenza, el citomegalovirus y otros dos menos conocidos. Así que el escenario estaba listo cuando, el 10 de enero, investigadores chinos publicaron la primera secuencia del genoma del nuevo enemigo, el SARS-CoV-2.

Las vacunas modRNA codifican los 1273 aminoácidos que componen la proteína de pico viral y ndash, por lo tanto, Moderna & rsquos & ldquomRNA-1273. & Rdquo (Ver la vacuna COVID-19 se cerrará en los picos, & rdquo publicado aquí en Ciencia del ADN 20 de febrero, mi tercer artículo de COVID, este es el # 56).

Fallé en encontrar las recetas

He leído muchos artículos y patentes en busca de las distinciones entre las dos vacunas de ARNm. Aquí & rsquos Moderna & rsquos y aquí & rsquos Pfizer & rsquos.

Ambas vacunas codifican la proteína de pico con las prolinas añadidas. Ambos se entregan en brebajes de lípidos (grasas). Incluso esos son similares. Consisten en colesterol, fosfocolina, polietilenglicol y el cuarto es patentado, una salsa especial con carga positiva. Pero la & ldquolipid nanoparticle & rdquo es solo el portador, fundiéndose en la membrana celular y protegiendo el ARN por un tiempo dentro de la célula.

Ambas vacunas están diseñadas para ser más visibles para el sistema inmunológico y ndash, pero ¿se debe a las prolinas oa un ajuste adicional patentado? Probablemente esto último, porque algo único debe distinguir las patentes y explicar por qué las vacunas no son intercambiables. Puede comenzar con Pfizer para la toma uno y cambiar a Moderna para la toma dos, o viceversa.

Leí el protocolo y las patentes de 135 páginas de Moderna & rsquos, y las entradas para las vacunas COVID enumeradas en ClinicalTrials.gov, que actualmente suman 328. El volumen de información es asombrosamente abrumador, al igual que el esfuerzo global para acabar con el monstruo minúsculo que es el SARS. CoV-2.

Lo que encuentro más asombroso es que estos virus que se deslizan dentro de nuestras células y causan tanto daño, incluso volviendo nuestro sistema inmunológico contra nosotros en la violencia molecular de una tormenta de citocinas, pueden ejercer tanto poder porque, en última instancia, provienen de nuestro propio genomas. Probablemente provienen de genes saltarines, que de hecho son una cosa, descubiertos en la década de 1940. ¿De qué otra manera podrían los picos virales reconocer y luego girar y unirse a las moléculas en nuestras células e invadir?


¿Qué causa las infecciones virales?

Las células humanas son vulnerables a los virus, y cuando el cuerpo está expuesto a partículas virales, el sistema inmunológico intentará destruir estas partículas y eliminarlas del sistema.

Un sistema inmunológico debilitado permite que el virus se adhiera más fácilmente a las células disponibles, provocando a menudo síntomas generales como fiebre, escalofríos y dolores musculares. Esto también facilita la replicación del virus y, por lo tanto, avanza los síntomas hasta que el sistema inmunológico puede combatir el virus.

Infecciones virales en niños

Los niños a menudo contraen infecciones virales, ya que los niños pasan tiempo con otros niños que tienen resfriados, y esto hace que sea más probable que les transmitan el resfriado. El sistema inmunológico de un niño no es tan fuerte como el de los adultos y su cuerpo todavía está aprendiendo a combatir los virus por primera vez. Algunas infecciones pueden volverse bastante graves, mientras que otras solo provocan una sensación de malestar. A menudo, los niños desarrollan fiebre, dolores de cabeza, secreción nasal, tos, dolor de garganta y fatiga. Estos síntomas son causados ​​por la batalla entre el virus y el sistema inmunológico del cuerpo.

  • Es importante permitir que los bebés y los niños descansen cuando tienen fiebre.
  • Para los niños más pequeños que no pueden sonarse la nariz, use una perilla de succión de goma para succionar el drenaje de ambos lados de la nariz.
  • Afloje el drenaje nasal seco con agua tibia.
  • Los niños mayores de cuatro años pueden chupar pastillas para la garganta para el dolor de garganta.
  • Los niños deben beber más agua, jugos de frutas o sopas; evite dar leche a los bebés por razones de congestión.
  • Use vapor caliente para aflojar la mucosidad en el pecho y los conductos nasales del niño y del niño.

NOTA: Consulte a su médico si la temperatura alta persiste durante más de 5 días.


Infecciones virales y ME / CFS

Una sensación de fatiga y agotamiento no es inusual después de las infecciones virales, pero generalmente pasa. Sin embargo, la evidencia acumulada sugiere que en algunos pacientes los virus podrían estar involucrados en el desencadenamiento de EM / SFC, un síndrome clínico distinto caracterizado por fatiga duradera que empeora después del ejercicio o esfuerzo mental, un sello distintivo que los médicos llaman malestar post-esfuerzo. Una caminata ligera o completar un cuestionario puede dejar a las personas con EM / SFC postradas en cama durante días o incluso semanas.

Consulte "Infografía: ¿Qué es EM / SFC?"

"No se ve eso en ninguna otra condición", dice Alain Moreau de la Universidad de Montreal, quien dirige una red de investigación para ME / CFS. “Tenemos un gran grupo de pacientes que están confinados en casa. Incluso tomar una ducha puede llevar horas o, a veces, se saltan porque no pueden hacerlo ". La incapacidad para concentrarse, o "confusión mental", también es común en la enfermedad, agrega Mady Hornig, inmunóloga de la Universidad de Columbia.

La enfermedad, anteriormente conocida simplemente como síndrome de fatiga crónica o SFC, ha sido estigmatizada durante mucho tiempo hasta el punto de ser ignorada por muchos médicos e investigadores, en gran parte debido a su misteriosa etiología. Los médicos descartaban una serie de diagnósticos, como infecciones virales o enfermedades neurológicas, y llegaban a la conclusión de que no había nada de malo en estos pacientes, a veces aconsejándoles que simplemente hicieran más ejercicio, lo que empeoraría su condición, señala Frances Williams, especialista en genómica. epidemiólogo del King's College de Londres. Un incidente en el que un estudio de alto perfil pretendía identificar causas definitivas, que luego resultaron ser falsas, también puede haber disuadido a los científicos de estudiar ME / CFS, agrega Nath. Y aunque algunos medicamentos se han probado en pacientes con EM / SFC a lo largo de los años, los resultados hasta ahora no han sido concluyentes, dice Moreau, lo que deja pocas opciones de tratamiento para la enfermedad.

En parte debido a esta negligencia a largo plazo de la enfermedad, muchos pacientes prefieren el término encefalomielitis miálgica al síndrome de fatiga crónica. ME implica un proceso patológico: una inflamación del cerebro y la médula espinal. Sin embargo, Williams y Nath se apresuran a señalar que hasta ahora hay poca evidencia de encefalomielitis en la afección, a excepción de un pequeño estudio japonés que encontró niveles elevados de marcadores inflamatorios en los cerebros de pacientes con EM / SFC y pequeños cambios en las citocinas en sus pacientes. líquido cefalorraquídeo. Gran parte de la comunidad de investigadores, incluido el Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU., Se ha decidido a llamar a la enfermedad EM / SFC.

La pregunta no es si [algunos] desarrollarán EM / SFC, sino cuántos.

Aunque todavía es un misterio qué causa la enfermedad, según una encuesta, casi el 75 por ciento de los pacientes con EM / SFC han descrito infecciones virales antes de la aparición de sus síntomas. Otros estudios han vinculado patógenos particulares, incluidos los virus del Nilo Occidental, Ébola y Epstein-Barr, con el desarrollo de síntomas similares a EM / SFC en un número considerable de personas infectadas. Esta asociación también se observó con el pariente cercano del SARS-CoV-2, el SARS-CoV, que causó la epidemia de SARS de 2003. Un estudio realizado un año después del brote de SARS en Toronto encontró que la fatiga era común entre los sobrevivientes, y el 17 por ciento de ellos todavía no había regresado al trabajo debido a problemas de salud a largo plazo. Incluso tres años después del brote de SARS en Toronto, un estudio encontró fatiga y dolor generalizados entre los que habían sido infectados.

Estos hallazgos dejan a Moreau con pocas dudas de que el SARS-CoV-2 también podría dejar a algunas personas con discapacidades a largo plazo, dice. "Con esta enfermedad COVID-19 muy grave, donde ahora estamos lidiando con millones de personas que la padecen en todo el mundo, la pregunta no es si [algunas] desarrollarán EM / SFC, sino cuántas".

Hornig señala que algunos de los síntomas de los transportistas de larga distancia descritos en el informe de Davis se superponen con los comunes en EM / SFC, aunque solo el paso del tiempo dirá si algunos transportistas de larga distancia cumplirán con la definición clínica de la enfermedad. La regla general es de seis meses, dice Nath, citando uno de sus propios estudios de EM / SFC que sugiere que los pacientes rara vez se recuperan si sus síntomas persisten más de medio año. Él y otros ahora están comenzando a investigar no solo si, sino cómo el SARS-CoV-2 podría conducir a ME / CFS.


Abstracto

El virus Chikungunya (CHIKV) es un alfavirus reemergente transmitido por mosquitos responsable de una epidemia reciente e inesperadamente grave en países de la región del Océano Índico. Aunque muchos alfavirus se han estudiado bien, se sabía poco sobre la biología y patogénesis del CHIKV en el momento del brote de 2005. Durante los últimos 5 años se ha realizado un esfuerzo multidisciplinario encaminado a descifrar las características clínicas, fisiopatológicas, inmunológicas y virológicas de la infección por CHIKV. Esta revisión destaca algunos de los avances más recientes en nuestra comprensión de la biología de CHIKV y sus interacciones con el huésped.

La fiebre chikungunya, una enfermedad arboviral causada por el virus chikungunya (CHIKV) y transmitida por mosquitos, se reconoció por primera vez en forma epidémica en África oriental en 1952-1953 (Refs. 1, 2). 'Chikungunya' es una palabra makonde que significa 'aquello que se dobla' y se refiere a la postura contorsionada de pacientes infectados que sufren de dolor articular severo 3. Durante los últimos 50 años, se han documentado numerosas reemergencias de CHIKV tanto en África como en Asia, con intervalos irregulares de 2 a 20 años entre los brotes 4. La ausencia de vigilancia serológica significa que solo se puede estimar el número exacto de personas infectadas durante estos brotes. En 2004, el CHIKV surgió en Kenia y se extendió a Comoras, donde se notificaron 5.000 casos 5. En 2005–2006, el brote se propagó a otras islas del Océano Índico, incluida La Reunión. Esta fue la primera vez que el CHIKV había infectado un país occidental. La Reunión, que es parte de Francia, es una isla en el Océano Índico con una población de ∼ 785,000 sorprendentemente, se reportaron unos 300,000 casos de infecciones por CHIKV 5,6 y 237 muertes resultantes 7. El análisis genético viral apoyó el vínculo entre las infecciones en La Reunión y el brote en Kenia en 2004 (Refs 8, 9). La epidemia también se extendió a India, donde se estima que más de 1,5 millones de personas estaban infectadas, y posteriormente se identificó en Europa y Estados Unidos, donde se cree que fue importada por viajeros infectados que regresaban de áreas con altas tasas de incidencia. . De hecho, entre julio y septiembre de 2007, el virus provocó el primer brote epidémico autóctono en el noreste de Italia, con más de 200 infecciones humanas, todas rastreadas hasta el mismo caso índice 10,11,12,13,14. Actualmente, la fiebre chikungunya se ha identificado en casi 40 países (Fig. 1), y en 2008 se incluyó como patógeno prioritario de categoría C del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (NIAID) de EE. UU. 4,15. También se documentaron reapariciones epidémicas recientes en Kinshasa, Congo (50.000 casos estimados en 1999-2000) 16, Indonesia (2001-2003) 17, las islas de Mayotte, Seychelles, Mauricio y La Reunión en el Océano Índico 6 (300.000 casos en 2005-2006), India (1,4 a 6,5 ​​millones de casos estimados en 2006-2007) 10,18,19, y Malasia y Tailandia (3000 y 42000 casos estimados en 2009, respectivamente, según los CDC), por nombrar algunos ( Figura 1).

Tanto el azul como el amarillo indican países donde se han documentado casos de fiebre chikungunya, y el azul indica países donde el virus chikungunya (CHIKV) ha sido endémico o epidémico. La figura está modificada, con permiso, de la Ref. 4 © (2007) Sociedad de Microbiología General.

CHIKV es un miembro de la familia Togaviridae, género Alphavirus 20, que comprende virus de ARN monocatenario positivos envueltos. En los seres humanos, la infección por CHIKV es de inicio rápido y por lo general desaparece en cinco a siete días. Por razones que aún se están investigando, el brote en curso se ha caracterizado por síntomas graves 21. Se ha estimado que la tasa de letalidad es de 1 en 1.000, y la mayoría de las muertes se producen en recién nacidos, adultos con enfermedades subyacentes y ancianos 22,23,24,25,26,27. En particular, estas son las primeras muertes documentadas atribuidas a la infección por CHIKV.

En respuesta a la necesidad de salud pública, y debido a que La Reunión es un territorio francés, los investigadores del Institut Pasteur, París, Francia, se unieron a los médicos de La Reunión y otros países para crear un grupo de trabajo CHIKV. Este equipo multidisciplinario ha estado trabajando juntos durante los últimos 5 años para analizar la epidemiología, fisiopatología, virología, entomología y respuesta del huésped a la infección. En esta revisión destacamos los importantes avances recientes logrados no solo por el grupo de trabajo CHIKV, sino también por muchos otros equipos de la comunidad de arbovirus que han trabajado para abordar esta importante enfermedad infecciosa reemergente (ver Cuadro 1).

El género Alphavirus contiene aproximadamente 30 miembros, que probablemente divergieron hace unos miles de años 28,29. Algunos alfavirus no son patógenos para los seres humanos, mientras que otros son muy infecciosos y las enfermedades clínicas asociadas varían de leves a graves. Los alfavirus pueden dividirse ampliamente en virus del Nuevo Mundo y del Viejo Mundo 30,31. Estos dos grupos han desarrollado distintas formas de interactuar con sus respectivos huéspedes y se diferencian en su patogenicidad, tropismo celular y tisular, citotoxicidad e interferencia con las respuestas inmunitarias inducidas por virus. Cabe señalar que la mayoría de las infecciones alfavirales en humanos y animales domésticos se consideran un 'callejón sin salida', es decir, el virus no se puede transmitir a un nuevo huésped, por lo que las presiones evolutivas que impulsan la diversificación viral pueden estar vinculadas a su verdadera especie huésped. Para el CHIKV, no se ha realizado una exploración exhaustiva de otros reservorios virales zoonóticos.

Desde una perspectiva clínica, los dos grupos de alfavirus se subdividen en aquellos asociados con encefalitis (predominantemente virus del Nuevo Mundo) y aquellos asociados con poliartritis y exantema (predominantemente virus del Viejo Mundo) 29,32,33. Aunque el CHIKV es un miembro de los alfavirus artritógenos, durante el brote reciente se documentaron casos de meningoencefalitis (principalmente en recién nacidos) y enfermedad hemorrágica 22, lo que indica que estos signos son secuelas importantes de la infección aguda por CHIKV 32,34,35. A diferencia de los alfavirus encefalogénicos típicos, que infectan neuronas, CHIKV parece infectar las células estromales del sistema nervioso central y, en particular, el revestimiento del plexo coroideo (Fig. 2).

La transmisión del virus chikungunya (CHIKV) ocurre después de un mosquito (Aedes aegypti o Aedes albopictus) morder. Luego, el CHIKV se replica en la piel, en los fibroblastos y se disemina al hígado, los músculos, las articulaciones, el tejido linfoide (ganglios linfáticos y bazo) y el cerebro. Las células diana están indicadas para cada tejido.

La transmisión del CHIKV se produce a través de la picadura de un Aedes aegypti o Aedes albopictus , aunque en la epidemia reciente algunos casos fueron el resultado de la transmisión materno-fetal 22. Después de la transmisión, el CHIKV se replica en la piel y luego se disemina al hígado y las articulaciones, presumiblemente a través de la sangre 36,37,38 (Fig. 2). El período de incubación es de 2 a 4 días y va seguido de la aparición repentina de la enfermedad clínica sin fase prodrómica (fig. 3). Los síntomas de la infección por CHIKV incluyen fiebre alta, escalofríos, dolor de cabeza, fotofobia y una erupción petequial o maculopapular. Además, la mayoría de las personas infectadas se quejan de dolor articular intenso que a menudo les incapacita 39,40,41 (véanse también las directrices de la OMS sobre el tratamiento clínico de la chikungunya). Las infecciones 'silenciosas' (infecciones sin enfermedad) ocurren, pero son raras, y se observan en alrededor del 15% de las personas infectadas 21. Sorprendentemente, durante la fase aguda, la carga viral puede alcanzar 108 partículas virales por ml de sangre, y la concentración plasmática de interferones tipo I (IFN) está en el rango de 0,5 a 2 ng por ml, acompañada de una fuerte inducción de otras citocinas y quimiocinas proinflamatorias 42,43,44 (Fig. 3).

Después de la transmisión por picadura de mosquito, los individuos infectados experimentan un inicio agudo de la enfermedad 2 a 4 días después de la infección. Los síntomas incluyen fiebre alta, escalofríos, dolor de cabeza y una erupción petequial o maculopapular. Además, la mayoría de las personas infectadas se quejan de dolores articulares intensos que suelen ser incapacitantes. El inicio de la enfermedad coincide con el aumento del título viral, que desencadena la activación de una respuesta inmune innata, cuyo sello distintivo es la producción de interferones de tipo I (IFN). Los pacientes eliminan con éxito el virus aproximadamente 1 semana después de la infección, y solo en este momento hay evidencia de inmunidad adaptativa específica de CHIKV (es decir, respuestas mediadas por anticuerpos y células T). Es importante destacar que ∼ 30% de las personas experimentan secuelas a largo plazo que incluyen artralgia y, en algunos casos, artritis.

La fase aguda de la infección por CHIKV suele durar desde unos días hasta un par de semanas. A diferencia de la fase aguda, la fase crónica de la enfermedad no se ha investigado exhaustivamente. El dolor articular recurrente, que puede durar años en algunos casos, lo experimenta el 30-40% de las personas infectadas, aunque no se cree que sea el resultado de una infección crónica, ya que el virus infeccioso no puede aislarse de estos pacientes. Los estudios radiográficos suelen ser normales o muestran una inflamación leve, que es compatible con dolor en las articulaciones. Se ha sugerido que este dolor en las articulaciones, al igual que el dolor causado por el alfavirus relacionado con el virus Ross River (RRV) 45, está mediado por mecanismos inmunitarios. Esto no se ha demostrado formalmente, aunque se ha informado la presencia de autoanticuerpos en un caso de infección por CHIKV con complicaciones musculoesqueléticas graves 46.

Tropismo celular y tisular

Recientemente se ha realizado un gran esfuerzo para describir el tropismo viral y la replicación en sistemas de cultivo celular y en modelos animales para comprender mejor la patogénesis del CHIKV (para obtener detalles sobre el ciclo de vida del alfavirus en células de mamíferos, consulte el Cuadro 2). Los estudios realizados en la década de 1960-1980 mostraron que el CHIKV crece en un panel de líneas celulares no humanas, incluidas células Vero, células de embrión de pollo, células similares a fibroblastos BHK21 y L929 y células hepáticas HEp-2 47,48,49,50. El tropismo celular de CHIKV en humanos se caracterizó recientemente. En los experimentos de cultivo de tejidos, el virus se replica en diversas células adherentes humanas, como células primarias epiteliales y endoteliales y líneas celulares, fibroblastos y, en menor medida, macrófagos derivados de monocitos 51. CHIKV también se replica en células satélite de músculo humano, pero no en miotubos 52 diferenciados (Fig. 2). A diferencia de las células adherentes, las células B y las células T no son susceptibles a la infección por CHIKV. in vitro 51,53. Al igual que otros alfavirus, el CHIKV es altamente citopático en cultivos de células humanas y las células infectadas experimentan rápidamente una muerte celular apoptótica 33,51. Este patrón de replicación probablemente gobierna las propiedades patológicas del virus.

En un modelo de ratón altamente patógeno en el que los animales carecen del receptor de IFN tipo I (Ifnar −/− ratones) y son mucho más susceptibles a enfermedades graves, el tropismo tisular de CHIKV parece coincidir con el tropismo reportado usando in vitro sistemas. Se descubrió que el CHIKV se dirige principalmente a fibroblastos musculares, articulares y cutáneos, pero también se identificó en las capas epitelial y endotelial de muchos órganos, incluidos el hígado, el bazo y el cerebro 38 (Fig. 2). En particular, los ratones recién nacidos y jóvenes son muy sensibles a la infección por CHIKV y representan un modelo valioso para estudiar la patogénesis del CHIKV 38,54.

Los primates no humanos también se han utilizado como modelos para la patología asociada al CHIKV y las pruebas de vacunas 55,56,57. En dos estudios recientes, la inoculación de macacos con CHIKV por vía intravenosa o intradérmica resultó en una alta viremia, con un pico de 24 a 48 horas después de la infección. Aunque la infección no fue letal, se asoció con una linfopenia aguda transitoria y neutropenia (es decir, pérdida de linfocitos y neutrófilos, respectivamente), un aumento de monocitos y una respuesta proinflamatoria 56,57. La infección recapituló las características virales, clínicas y patológicas observadas en humanos 57. El CHIKV se dirigió al tejido linfoide, el hígado, el sistema nervioso central, las articulaciones y los músculos durante la fase aguda 57. Se produjo una infección persistente (medida 44 días después de la infección) en los macrófagos esplénicos y en las células endoteliales que recubren los sinusoides hepáticos. El tejido derivado de estos animales portaba niveles bajos de virus con capacidad de replicación 57. Será importante establecer si esto refleja la situación durante la infección humana y qué papel tiene la persistencia viral en las secuelas crónicas asociadas con la fiebre chikungunya. Un estudio reciente ha indicado que los pacientes de edad avanzada tienen un alto riesgo de enfermedad crónica, pero claramente se necesita más trabajo 58.

Los sistemas de cultivo de tejidos humanos y los modelos de simios y ratones han proporcionado pistas sobre la localización celular y tisular del CHIKV en humanos infectados. Las muestras de pacientes infectados con CHIKV con síndrome miosítico mostraron expresión del antígeno CHIKV en las células satélite del músculo esquelético, pero no en las fibras musculares 52. También se han descrito fibroblastos infectados en material de biopsia extraído de pacientes con infección aguda 38. Existe un debate sobre la sensibilidad de los monocitos sanguíneos primarios a la infección por CHIKV 51,59. Sourisseau et al. 51 informaron que la alta carga viral en el plasma sanguíneo (que varía de 105 a 108 copias de ARN por ml) durante la infección aguda no corresponde a niveles detectables de ARN viral en las células sanguíneas. También encontraron que, in vitro, las células mononucleares de sangre periférica (incluidas las células B, las células T y los monocitos) no son susceptibles a la infección por CHIKV 51. Por el contrario, Her et al. 59 observaron que se detectan antígenos CHIKV in vitro en monocitos expuestos a inóculos virales elevados (multiplicidad de infección = 10–50). También se aislaron monocitos positivos al antígeno CHIKV de pacientes con infección aguda 59, pero no se estableció evidencia definitiva de infección productiva. Como los monocitos son fagocíticos y los títulos virales son altos en pacientes con infección aguda, se debe evaluar la presencia de ARN viral de cadena negativa para determinar si ocurre una infección productiva de los monocitos y si los monocitos son verdaderos objetivos del CHIKV. Hay variaciones notables del tropismo celular entre los alfavirus, lo que probablemente influye en la patogenia de la enfermedad 30. Por ejemplo, las células dendríticas (CD) derivadas de monocitos humanos y las CD plasmocitoides (pDC) no son sensibles al CHIKV 51,60 El virus de la encefalitis equina venezolana (VEEV) puede infectar CD y macrófagos en tejidos y cultivos linfoides, mientras que este no es el caso para el virus de la encefalitis equina del este (EEEV) 61,62. Curiosamente, la infección por EEEV de las células de linaje mieloide se restringe después de la unión y entrada del virus, inhibiendo la traducción de los genomas entrantes del EEEV 61. Es de destacar que el RRV infecta a macrófagos de ratón 31,63,64,65, que están implicados en la patogenia de la enfermedad. Durante la infección por RRV, se observan infiltrados de macrófagos inflamatorios en músculos y articulaciones 45, y el tratamiento de ratones con agentes tóxicos para los macrófagos anuló los síntomas de la infección 66.

El tropismo celular de los alfavirus está regulado por muchos parámetros. Por ejemplo, las glicoproteínas de la envoltura de RRV permiten la infección de DC de ratón pero no de DC humanas 67, y la capacidad del virus Sindbis (SINV) 68 y VEEV 69 para infectar DC se determina mediante una sustitución de un solo aminoácido en la proteína de envoltura E2. El trabajo adicional debe examinar la sensibilidad de las células de Langerhans al CHIKV y otros alfavirus. El uso de rabdovirus y lentivirus pseudotipados con glicoproteínas de la envoltura del CHIKV puede facilitar el estudio de eventos de entrada temprana o post-entrada 70.

Los IFN de tipo I (IFNα e IFNβ) también son importantes reguladores del tropismo y la virulencia de los tejidos 71. Por ejemplo, previenen la diseminación generalizada del virus Semliki Forrest (SFV) en los tejidos extraneurales del ratón, y esto se asocia con una sensibilidad reducida a los IFN de tipo I y una mayor patogenicidad del virus 72. De manera más general, inducción de IFN tipo I en vivo, así como la sensibilidad al tratamiento con IFN tipo I en cultivo celular, difiere notablemente entre los diferentes alfavirus 73. La interacción entre CHIKV y el sistema inmunológico innato se analiza a continuación.

Especies saltarinas: un vector atípico de CHIKV

El CHIKV es endémico de África, India y el sudeste asiático y se transmite a los humanos por varias especies de mosquitos, con variaciones geográficas 33,74,75,76. A pesar de que A. aegypti es el vector clásico de CHIKV, el brote de 2005 en La Reunión se asoció con un vector atípico, A. albopictus 6,14,75,76,77,78. Otro Aedes Las especies son sensibles a la infección experimental por CHIKV, pero no se ha demostrado su papel en la transmisión de campo 79.

¿Por qué CHIKV adoptó A. albopictus como su anfitrión? El éxito de la transmisión de las enfermedades arbovirales depende de muchos factores, incluida la distribución geográfica y temporal de los insectos vectores, su tasa de crecimiento y el período de incubación viral dentro de ellos 80,81,82,83,84. A. albopictus es un vector competente para el virus del dengue y numerosos arbovirus, y su distribución se ha expandido recientemente, incluso reemplazando A. aegypti en algunos lugares 14,83,84,85. Es originaria del sudeste asiático y ha colonizado regiones tropicales y templadas. Se identificó en Europa (primero en Albania) y en América del Norte a principios de la década de 1980, probablemente habiendo sido introducido a través de envíos de neumáticos usados ​​de Asia 86. En la actualidad, A. albopictus está presente en al menos 12 países europeos y en alrededor del 25% de los Estados Unidos.

Hay varias características de A. albopictus que lo convierten en un buen vector viral: sobrevive tanto en entornos rurales como urbanos probablemente primero fue zoofílico y luego progresivamente se volvió antropofílico 87 tiene una vida larga (4-8 semanas) tiene un radio de vuelo de 400-600 metros y puede infecta con éxito a humanos y animales porque es agresivo, silencioso y diurno. Además, los huevos del mosquito son altamente resistentes y pueden permanecer viables durante la temporada seca, dando lugar a larvas y adultos en la siguiente temporada de lluvias. Todas estas características de A. albopictus brindó al CHIKV una gran oportunidad para infectar a los humanos una vez que adoptó a esta especie de mosquito como hospedador. De hecho, el ciclo de transmisión humano-mosquito-humano fue tan eficiente que no se identificó ningún reservorio animal durante la epidemia en La Reunión 76.

¿Cómo pudo CHIKV adaptarse eficientemente a A. albopictus? Un análisis genómico extenso de aislados clínicos recientes de CHIKV del brote del Océano Índico identificó características moleculares únicas en comparación con las pocas secuencias previamente disponibles de CHIKV 6 adaptado al laboratorio. En particular, se observaron cambios en E1, una proteína de fusión viral de clase II que media la entrada viral a un pH bajo de 88,89,90, que potencialmente afecta la fusión viral, el ensamblaje y / o el tropismo celular. En particular, una mutación específica en E1 (Ala226Val) estaba ausente en las cepas virales iniciales pero se observó en & gt90% de las cepas posteriores 6. Curiosamente, en el alfavirus SFV relacionado, el residuo de aminoácido en la posición 226 regula la dependencia del colesterol durante el proceso de fusión virus-célula huésped 91. La eficacia de la entrada de alfavirus depende de la composición de la membrana de la célula huésped (incluidos los niveles de colesteroles, que los mosquitos obtienen a través de la sangre). Una mutación que afecte la dependencia del colesterol podría mejorar la capacidad del CHIKV para infectar células de insectos proporcionando una mejor adaptación a la composición lipídica de estas células. De hecho, la infección experimental de A. albopictus mostró que las primeras cepas virales no tenían tanto éxito en la replicación en este mosquito como los virus mutados posteriores 75,76. La mutación E1 Ala226Val es directamente responsable de un aumento sustancial de la infectividad de CHIKV para A. albopictus y conduce a una diseminación viral más eficiente en los órganos secundarios de los mosquitos y la transmisión a los ratones lactantes 75. Tanto los virus tempranos como tardíos invadieron las glándulas salivales en un patrón similar, pero el cruce del epitelio del intestino medio, uno de los sitios primarios de infección 75,76,92, fue un paso crucial que hizo A. albopictus particularmente susceptible a aislamientos posteriores de CHIKV 76. Curiosamente, esta mutación no tiene ningún efecto sobre la replicación viral en A. aegypti 75. Además, la mutación E1 Ala226Val facilita la replicación viral en células de mosquito C6 / 36 empobrecidas en colesterol 75. Otras mutaciones que se han identificado recientemente en E2 también regulan la adaptación de CHIKV a sus mosquitos hospedadores 93. Si la capacidad mejorada de los aislamientos posteriores de CHIKV para invadir A. albopictus se relaciona con la dependencia del colesterol aún no se ha probado, pero estas observaciones sugieren fuertemente que la rápida evolución del CHIKV confirió una ventaja selectiva al virus para infectar y replicar en A. albopictus. Es de destacar que tanto los aislados de CHIKV tempranos como los tardíos se replicaron de manera similar en varias células humanas 51 y en la línea celular 75 no humana BHK21.

En resumen, la mutación adaptativa del virus para replicarse en A. albopictus, que es más común que A. aegypti en algunas regiones geográficas y puede actuar como un vector eficaz para CHIKV, facilitó la propagación de CHIKV. Esto, junto con el hecho de que la población humana no se había encontrado previamente con CHIKV y, por lo tanto, era inmunológicamente ingenua 84, contribuyó a la magnitud de la epidemia de CHIKV de La Reunión.

Control inmunológico de CHIKV

Los datos epidemiológicos del brote de CHIKV en La Reunión indican que & gt85% de las personas que albergan anticuerpos contra el CHIKV informaron síntomas de infección 21. Aunque es difícil obtener información precisa sobre la transmisión del CHIKV, los datos epidemiológicos que indican que un tercio de los habitantes de la isla se infectaron sugieren que el CHIKV tiene un gran éxito. Los seres humanos, sin embargo, no están indefensos y, de hecho, el CHIKV se elimina eficazmente en un plazo de 4 a 7 días después de la infección 94,95,96 (fig. 3). Como una respuesta inmune adaptativa típica (por ejemplo, activación de células T y células B específicas de CHIKV) requiere al menos 1 semana para desarrollarse, el sistema inmune innato parece ser capaz de controlar CHIKV. A continuación, analizamos las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas que se sabe controlan la infección por CHIKV.

Control inmunológico innato de CHIKV. Desde una perspectiva inmunológica, el CHIKV y los IFN de tipo I comparten una historia común. Isaacs y Linemann 97 describieron por primera vez al IFN como una sustancia con actividad antiviral en 1957. El CHIKV se descubrió solo 5 años antes debido a una gran epidemia de fiebre chikungunya que duró desde finales de la década de 1950 hasta 1964 en Asia y el sur de la India 98. Fue en este momento que el estudio de CHIKV se cruzó con el estudio de los IFN de tipo I: en 1963, Gifford y Heller 99 informaron en Naturaleza que los fibroblastos de embriones de pollo infectados con CHIKV produjeron niveles detectables de IFN de tipo I 3 horas después de la infección. A pesar de una serie de publicaciones de alto perfil en 1963-1970 (incluidas las Refs 100, 101), el estudio de CHIKV fue posteriormente eclipsado por el de otros microorganismos modelo.

El trabajo realizado durante los últimos 50 años ha definido a los IFN de tipo I como fundamentales para el control de la infección viral. El IFNα y el IFNβ son producidos principalmente por leucocitos y fibroblastos, respectivamente. La producción de IFN de tipo I se desencadena por receptores de reconocimiento de patrones (PRR), que detectan motivos moleculares conservados, denominados patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPS), que incluyen glicoproteínas de superficie, ARN monocatenario (ss) o bicatenario (ds). y ADN que contiene CpG no metilado 102,103. Se han identificado dos tipos de PRR que reconocen PAMPS virales: receptores tipo Toll (TLR que residen en la membrana plasmática o en los compartimentos endosomales) y receptores similares al gen I (RIG-I) inducible por ácido retinoico (RLR que reside en el citoplasma) 104,105. Los TLR comprenden 11 proteínas transmembrana, 6 de las cuales (TLR2, TLR3, TLR4, TLR7, TLR8 y TLR9) se sabe que están involucradas en la inmunidad antiviral 106. TLR2 y TLR4 pueden ser activados por glucoproteínas de superficie viral (por ejemplo, hemaglutinina del virus del sarampión) 107,108,109,110 TLR7 y TLR8 son activados por ssRNA (por ejemplo, el del virus de la influenza) 111 TLR3 es activado por dsRNA extracelular 112 y TLR9 es activado por ADN que contiene CpG (por ejemplo, el del virus del herpes simple) 110. Los RLR incluyen helicasas de ARN (como MDA5 (proteína 5 asociada a la diferenciación de melanoma también conocida como IFIH1), RIG-I y PKR (proteína quinasas dependientes de ARNbc) que detectan ARN viral en el citoplasma 113. Como CHIKV es un virus de ARNsc que se replica con un dsRNA intermedio, los sensores de potencial incluyen TLR3, TLR7, TLR8 y los RLR (Fig. 4).

El virus Chikungunya (CHIKV) es un virus de ARN monocatenario (ssRNA) y puede generar intermedios de ARN bicatenario durante la replicación que tienen el potencial de activar los receptores de reconocimiento de patógenos Toll-like receptor 3 (TLR3), TLR7 y TLR8 y el retinoico Receptores similares a los del gen I (RIG-I) inducibles por ácido (RLR), proteína 5 asociada a la diferenciación del melanoma (MDA5) y RIG-I. Estos receptores activan una cascada de señalización que conduce a la activación de interferones de tipo I (IFN) y a la transcripción de citocinas y quimiocinas. Evidencia reciente sugiere que la producción de IFN de tipo I por fibroblastos infectados y otros tipos de células está regulada por la proteína adaptadora CARDIF (adaptador de CARD inductor de IFNβ también conocido como MAVS), que actúa aguas abajo de MDA5 y RIG-I. El inflamasoma también puede inducir la producción de IL-1β por las células infectadas (no mostrado). En un modelo de ratón, la protección también dependía en parte de la proteína de respuesta primaria de diferenciación mieloide del adaptador de TLR 88 (MYD88). Esto puede sugerir un papel de los TLR, posiblemente en las células hematopoyéticas. Además, MYD88 también actúa como un adaptador para el receptor de interleucina-1β (IL-1R), que podría activarse mediante la secreción de IL-1β de las células infectadas, induciendo así IFN tipo I en células no infectadas. IRF, factor regulador de IFN NF-κB, factor nuclear-κB TIR, dominio del receptor Toll / IL-1 TRAF, factor asociado al receptor del factor de necrosis tumoral TRIF, proteína adaptadora que contiene el dominio TIR inductor de IFNβ.

Recientemente se caracterizaron los mecanismos subyacentes a la producción de IFN tipo I después de la infección por CHIKV. Los datos anteriores habían demostrado que el CHIKV no infecta directamente a los leucocitos primarios 51, pero se esperaba que un virus ssRNA pudiera activar directamente las células hematopoyéticas, especialmente las pDC. Esta suposición se basa en el hecho de que los pDC expresan TLR7 y la observación de que pueden responder a los PAMP virales incluso en ausencia de infección 114. Notablemente, in vitro La infección por CHIKV de células mononucleares de sangre periférica humana, así como de subconjuntos de DC humanas y de algunos ratones, indica que este virus no ataca directamente a los PRR para la inducción de los IFN de tipo I 60. En cambio, usando in vitro y en vivo estudios, se demostró que los IFN de tipo I son producidos por fibroblastos infectados 60. La producción de IFN de tipo I por fibroblastos infectados está regulada por CARDIF (adaptador de CARD que induce IFNβ también conocido como MAVS), que actúa aguas abajo de MDA5 y RIG-I, y puede implicar la detección de ssRNA por ambos RLR (Fig.4). Sobre la base del tropismo tisular de CHIKV (Fig. 2), se ha argumentado que CARDIF participa en fibroblastos y células estromales infectados. Sin embargo, adulto Cardif −/− los ratones infectados con CHIKV tenían solo un fenotipo sutil, lo que sugiere que otros sensores también deben estar involucrados en la respuesta del huésped al CHIKV. De hecho, además de la inducción por la vía RLR, la protección también puede estar mediada por la proteína de respuesta primaria de diferenciación mieloide 88 (MYD88), que es una proteína adaptadora para varios TLR y para el receptor de interleucina-1β (IL-1β) (Fig. 4). Como Cardif −/− y Myd88 −/− Los ratones no eran tan susceptibles a la infección por CHIKV como Ifnar −/− En ratones, el reconocimiento de CHIKV por RLR y TLR puede cooperar para una rápida eliminación de la infección.

Dos posibles vías pueden explicar el papel de MYD88 en el control de la infección por CHIKV. Como se indicó anteriormente, las células hematopoyéticas son poco estimuladas por CHIKV, lo que sugiere que el virus no ataca a los TLR de una manera convencional 59,60. Sin embargo, existe la posibilidad de que los TLR endosómicos se activen como resultado de que las células hematopoyéticas fagociten células infectadas, siendo estas últimas una fuente de PAMP virales. Por ejemplo, la infección por SFV da como resultado la generación de dsRNA que puede involucrar a TLR3 en las CD CD8 + después de la absorción 115. Un segundo medio posible de acoplar MYD88 se relaciona con su papel como adaptador para los receptores de IL-1β e IL-18 116. Ha habido una oleada de nueva información sobre el papel del inflamasoma, que es bien reconocido como crucial para la producción de IL-1β después de una infección bacteriana y también parece participar en el control de los virus 117,118. Como tal, la IL-1β producida por las células infectadas con CHIKV después de la activación del inflamasoma puede participar en el control viral estimulando las células no infectadas de una manera dependiente de MYD88 43,60 (Fig. 4).

La activación de PRR desencadena la producción de IFN de tipo I, que son cruciales para la inmunidad antiviral. De hecho, los ratones que carecen de IFNAR son mucho más susceptibles a la fiebre chikungunya grave que los ratones de tipo salvaje 38. Curiosamente, el uso de quimeras de médula ósea de tipo salvaje y Ifnar −/− En ratones, se ha demostrado que los IFN de tipo I se dirigen principalmente a células no hematopoyéticas, como las células del estroma, para lograr el aclaramiento viral 60.

Los IFN de tipo I, a su vez, activan la transcripción de genes estimulados por interferón (ISGs), como se evidencia en humanos infectados, que tienen altos niveles de ISG productos en el plasma 42. ISGs contienen elementos promotores que son sensibles a los factores de respuesta al interferón (IRF) 119. Hay proteínas & gt300 ISG codificadas en nuestro genoma y, aunque la función de la mayoría no está clara, se ha demostrado que las que están bien caracterizadas tienen papeles cruciales en la defensa del huésped 120. Se han definido las funciones antivirales de las proteínas ISG para varios virus relacionados. El más estudiado es SINV, que puede ser controlado por RNasa L 121, ISG15 (Ref. 122), ISG49, ISG54, ISG56 (Ref. 123), ZAP (también conocido como ZC3HAV1) 124 y serpinas 125. Para el CHIKV, hasta ahora solo se ha definido un ISG involucrado en el control viral: se ha informado que las células HeLa transfectadas con 2 ', 5'-oligoadenilil sintetasa 3 (OAS3) son más resistentes a la replicación del CHIKV 126. No está claro cómo OAS3 bloquea la replicación de CHIKV, pero los estudios iniciales sugieren que su función no depende de su efector descendente, la RNAsa L 126. Es probable que otras proteínas ISG también estén implicadas en las respuestas inmunitarias innatas al CHIKV.

De manera similar a otros virus, es probable que el CHIKV haya desarrollado mecanismos para modular tanto la inducción de los IFN de tipo I como las moléculas efectoras estimuladas por las vías de señalización del IFN de tipo I. Sobre la base de los datos de otros alfavirus del Viejo Mundo como SINV y SFV, un candidato para esta inmunomodulación es la proteína no estructural 2 (nsP2), que actúa como inhibidor de la síntesis de proteínas del huésped 127,128. Se requerirán estudios futuros para descifrar la diafonía entre los diferentes ISG involucrados en la respuesta inmune innata al CHIV y para determinar los ISG que son necesarios (en lugar de simplemente capaces de) inhibir la replicación del CHIKV.

Respuestas inmunitarias adaptativas después de la infección por CHIKV. Dada la naturaleza aguda de la infección por CHIKV y la patogénesis de la enfermedad, y la necesidad urgente de abordar la propagación de la epidemia, hasta ahora se han realizado pocos esfuerzos para comprender las secuelas de la infección crónica por CHIKV y el papel del sistema inmunológico adaptativo en la protección contra infecciones posteriores. reinfección. De hecho, es importante una comprensión más profunda de la respuesta inmune humoral (es decir, mediada por anticuerpos) y mediada por células, ya que es relevante para el desarrollo de vacunas y puede afectar nuestra comprensión del dolor articular crónico experimentado por un 30-40% de individuos infectados por CHIKV.

Un estudio mostró que el suero de donantes en la fase de convalecencia contiene inmunoglobulinas neutralizantes específicas de CHIKV 129. Sorprendentemente, es posible proteger Ifnar −/− ratones mediante la administración de estas inmunoglobulinas, lo que sugiere que esterilizar la inmunidad es un objetivo alcanzable. De acuerdo con esta interpretación, cuando la infección por CHIKV precedió a la administración de inmunoglobulinas específicas de CHIKV en 24 horas, los ratones ya no estaban protegidos de la infección letal. Esta inmunidad pasiva se ha demostrado para otros alfavirus y, de hecho, puede ser una intervención médica viable, especialmente en aquellos individuos susceptibles a una infección grave por CHIKV, como los recién nacidos.

Se sabe aún menos sobre el papel de los linfocitos durante la patogénesis de la enfermedad. Un efecto marcado de la infección por CHIKV es la linfopenia aguda. Se ha informado que el 80% de 157 personas con infección aguda por CHIKV experimentaron una disminución en la frecuencia de células B y células T circulantes. Casi la mitad de esos individuos tenían niveles de linfocitos que eran una cuarta parte del límite inferior para individuos sanos 130. Probablemente, esto no fue un efecto directo del virus sobre los linfocitos, ya que el CHIKV no infecta a las células B ni a las células T. En cambio, es posible que los IFN de tipo I induzcan la muerte celular en los linfocitos, como lo hacen en otras infecciones agudas. Además, la regulación positiva de las quimiocinas estimuladas por IFN del estroma (por ejemplo, ligando 10 de quimiocina CXC y ligando 5 de quimiocina CC) puede desencadenar la migración de linfocitos de la sangre a los tejidos, lo que da lugar a linfopenia 131. En la mayoría de las personas infectadas con CHIKV, la repoblación del grupo circulante de linfocitos se produce poco después de la resolución de la infección. Curiosamente, los ratones deficientes en RAG (que carecen de linfocitos) pueden eliminar la infección por CHIKV (C. Schilte & amp M.A., observaciones no publicadas), lo que sugiere que los linfocitos no son cruciales para la inmunidad durante la infección aguda. Sin embargo, esta observación debe interpretarse con precaución, ya que los ratones no son los huéspedes naturales del CHIKV. No obstante, la cinética del aclaramiento viral y la ausencia de datos sobre la exacerbación de la enfermedad en seres humanos con inmunidad adaptativa debilitada (por ejemplo, individuos infectados por el VIH) sugieren que el brazo innato de la respuesta inmune es suficiente para el aclaramiento de la infección también en seres humanos. .

El papel de los linfocitos T citotóxicos (CTL), en particular durante la infección por alfavirus, apenas se ha estudiado hasta ahora. Se ha descrito un epítopo de CTL de ratón dominante presente en una región conservada de la cápside de alfavirus del Viejo Mundo 64, lo que sugiere fuertemente que CHIKV puede inducir CTL. Queda por analizar si los CTL participan en la eliminación de células infectadas con CHIKV en humanos.

Un efecto secundario de las respuestas inmunitarias adaptativas es la posible inducción de autoinmunidad, provocada por la reactividad cruzada entre antígenos virales y del huésped. Nuevamente, hay poca información sobre este tema, pero ciertamente existe la posibilidad de que las respuestas de las células B y T al CHIKV estén implicadas en la enfermedad articular a largo plazo que experimentan muchos pacientes convalecientes 46. Se necesita más información y un mapeo de epítopos cuidadoso para determinar si algunos de los hallazgos clínicos de la infección por CHIKV son causados ​​por reactividad autoinmune.

Desarrollo de vacunas. La iniciativa para estimular la inmunidad protectora como estrategia para prevenir la infección por CHIKV en humanos comenzó a principios de la década de 1970. Dos formulaciones se mostraron prometedoras desde el principio: la fijación con formalina y la extracción con éter fueron medios exitosos para inactivar el CHIKV al tiempo que mantenían su capacidad para estimular la producción de anticuerpos inhibidores de la hemaglutinación, fijadores del complemento y neutralizantes 44,132. Estos estudios iniciales incluyeron ensayos en humanos, con 16 reclutas del ejército que recibieron vacuna CHIKV fijada con formalina preparada en cultivo de tejido de riñón de mono verde congelado en banco 132. El trabajo avanzó lentamente, pero el Ejército de los EE. UU. Mantuvo su compromiso con este esfuerzo y en 2000 llevó a cabo un ensayo clínico de Fase II que examinó la seguridad e inmunogenicidad del uso de la vacuna viva atenuada contra el CHIKV 55,133,134. En este caso se utilizó una cepa de CHIKV de 1962 de un brote en Tailandia, y la vacuna se formuló como un sobrenadante liofilizado de células MRC-5 humanas. De los 58 sujetos del estudio que recibieron la vacuna, todos desarrollaron anticuerpos neutralizantes y 5 sujetos experimentaron dolor articular leve a moderado 134.

Un tema importante que surgió durante estos primeros estudios es la posible interferencia que surge de la administración secuencial de vacunas específicas para alfavirus heterólogos. Específicamente, los individuos vacunados contra VEEV mostraron respuestas deficientes de anticuerpos neutralizantes a la vacuna CHIKV 133. De manera similar, la vacunación con CHIKV seguida de VEEV dio como resultado una reducción de las respuestas específicas de VEEV 133. Esto es motivo de preocupación, ya que las poblaciones en riesgo de estos agentes viven en regiones geográficas superpuestas.

Tras la reciente epidemia, ha habido un esfuerzo renovado para el desarrollo de vacunas. Se ha demostrado que una nueva formulación que utiliza partículas similares a virus induce anticuerpos neutralizantes en macacos 56. Estos anticuerpos ofrecieron protección después de la exposición con diferentes cepas de CHIKV y la transferencia de los antisueros de macaco a altamente susceptibles. Ifnar −/− los ratones protegieron a los ratones de la infección 56. Este enfoque puede resultar útil, no solo para la vacunación contra el CHIKV, sino también para la vacunación contra otros alfavirus patógenos.

Un esfuerzo sin precedentes que une a médicos, virólogos, inmunólogos, biólogos moleculares y entomólogos de todo el mundo ha mejorado considerablemente la comprensión de la biología del CHIKV. La replicación viral se ha estudiado ampliamente en sistemas de cultivo de células de insectos y mamíferos. Se han analizado muestras biológicas de seres humanos con infección aguda y crónica y, junto con el desarrollo de modelos animales, han proporcionado herramientas invaluables para el estudio de la fisiopatología de la infección. CHIKV comparte muchas características con otros alfavirus del Viejo Mundo, pero también muestra propiedades únicas y previamente inesperadas.

Quedan por abordar cuestiones importantes. Las funciones relativas del virus y el sistema inmunológico en patologías agudas y crónicas asociadas con la infección por CHIKV aún no se han descifrado. El análisis del impacto de la respuesta inmune adaptativa en el control de la infección tendrá implicaciones para el desarrollo de estrategias de vacuna. A nivel celular y molecular, la identificación de miembros adicionales del conjunto de sensores involucrados en la detección viral traerá una nueva perspectiva sobre la interacción del virus con el sistema inmunológico innato. Desde un punto de vista virológico, se desconoce parcialmente el papel de las proteínas virales no estructurales, así como la identidad de los receptores celulares que permiten la entrada del virus.

Quizás una triste realidad sobre la que debemos reflexionar es que la investigación del CHIKV recibió tanto apoyo como resultado directo del surgimiento de la epidemia en un país occidental, una isla que es parte de Francia. Artículos semanales en la prensa no especializada documentaron la escalada de casos durante 2005 y 2006, así como las muertes de recién nacidos infectados. Nuestro conocimiento de la enfermedad (y la posibilidad real de que exista un problema mundial) se incrementó por los informes de infecciones primarias en Italia durante el verano de 2007. No obstante, es necesario hacer más para educar al público sobre los riesgos asociados con la re -virus emergentes como CHIKV. Claramente, un virus capaz de infectar a aproximadamente 7,5 millones de personas durante un período de 5 años, lo que resulta en artralgia crónica en ∼ 30% de estas personas, merece más atención. Las organizaciones de financiación públicas y privadas han ayudado a crear conciencia sobre problemas de salud mundial como la infección por el VIH, la malaria y la tuberculosis, pero esto, lamentablemente, solo representa un proverbial "pequeño bocado" de un problema importante.

Recuadro 1 | Un enfoque multidisciplinario para abordar los problemas de salud pública

El brote del virus chikungunya (CHIKV) en La Reunión destacó la importancia de utilizar un enfoque multidisciplinario para abordar los problemas médicos y de salud pública. Numerosos equipos de la comunidad de arbovirus han centrado rápidamente sus estudios en CHIKV. Una iniciativa notable fue la creación de un grupo de trabajo CHIKV integrado por virólogos, epidemiólogos, entomólogos, patólogos, inmunólogos y clínicos que trabajan en La Reunión. Los epidemiólogos y virólogos definieron las nuevas mutaciones que surgieron durante el brote de 2005-2006. Los médicos de varias especialidades médicas estudiaron las características clínicas de la infección en los recién nacidos. Entomólogos y virólogos caracterizaron el cambio de vector de Aedes egyptii para Aedes albopictus. Todos los grupos trabajaron juntos para definir el tropismo viral en modelos humanos y animales. Este progreso, junto con una colaboración con socios industriales clave, dio como resultado el desarrollo de nuevas herramientas para el diagnóstico de la infección por CHIKV y la disponibilidad de nueva información sobre el tratamiento y manejo de personas susceptibles a enfermedades graves.

Tales esfuerzos multidisciplinarios son poco comunes en las ciencias de la vida. Una barrera importante para el enfoque multidisciplinario es la especialización requerida para capacitar a profesionales altamente enfocados, quienes a su vez a menudo construyen un 'límite' alrededor de su área de especialización. Esto ha dado lugar, en muchos casos, al desarrollo de una jerga que no pueden comprender otros científicos, incluso aquellos en campos estrechamente relacionados. Aunque este enfoque "especializado" ha generado muchos avances tecnológicos y conceptuales en los últimos 50 años, se podría argumentar que la naturaleza compleja de la patogénesis de la enfermedad requiere un enfoque basado en equipos para la resolución de problemas. Además, el advenimiento de la investigación "-ómica" ha dado lugar a la generación de una plétora de datos que no pueden ser integrados y aplicados por una unidad de investigación individual. Los físicos, los químicos e incluso los médicos han entendido la necesidad de enfoques colaborativos y multidisciplinarios. La rápida respuesta al brote de CHIKV por parte de la comunidad científica muestra que el poder de la ciencia colaborativa puede extenderse a la salud pública y las ciencias de la vida. Este fue solo un primer paso, ya que se requerirá trabajo adicional para identificar nuevos tratamientos y estrategias profilácticas contra este patógeno.

Recuadro 2 | El ciclo de vida del alfavirus

El ciclo de vida del alfavirus se muestra en la figura. Los alfavirus entran en las células diana por endocitosis 33. Algunos receptores (por ejemplo, no integrina 1 que captura ICAM3 específica de células dendríticas (DC-SIGN también conocido como CD209), SIGN de ​​hígado y ganglio linfático (L-SIGN también conocido como CLEC4M), heparán sulfato, laminina e integrinas ) han estado implicados en este proceso, pero sus funciones precisas no se han establecido firmemente 33. Después de la endocitosis, el entorno ácido del endosoma desencadena cambios conformacionales en la envoltura viral que exponen el péptido E1 90,135, que media la fusión de la membrana de la célula huésped con el virus. Esto permite la liberación citoplasmática del núcleo y la liberación del genoma viral 6,29,136. Dos precursores de proteínas no estructurales (nsP) se traducen del ARNm viral y la escisión de estos precursores genera nsP1-nsP4. nsP1 está involucrado en la síntesis de la hebra negativa de ARN viral y tiene propiedades de protección de ARN 33,137, nsP2 muestra actividades de ARN helicasa, ARN trifosfatasa y proteinasa y está involucrado en el cierre de la transcripción de la célula huésped 138, nsP3 es parte de la replicasa unidad y nsP4 es la ARN polimerasa viral 33. Estas proteínas se ensamblan para formar el complejo de replicación viral, que sintetiza un intermedio de ARN de cadena negativa de longitud completa. Esto sirve como plantilla para la síntesis de ARN subgenómico (26S) y genómico (49S). El ARN subgenómico dirige la expresión del precursor de la poliproteína C – pE2–6K – E1, que es procesada por una serina proteasa autoproteolítica. La cápside (C) se libera y las glicoproteínas pE2 y E1 se generan mediante procesamiento adicional. pE2 y E1 se asocian en el aparato de Golgi y se exportan a la membrana plasmática, donde pE2 se escinde en E2 (que participa en la unión del receptor) y E3 (que media el plegamiento adecuado de pE2 y su asociación posterior con E1). El ensamblaje viral se promueve mediante la unión de la nucleocápside viral al ARN viral y el reclutamiento de las glicoproteínas de la envoltura asociadas a la membrana. La partícula de alfavirus ensamblada, con un núcleo icosaédrico, brota en la membrana celular.


¿Qué hay de malo en la investigación de quimeras humanas y no humanas?

Los Institutos Nacionales de Salud (NIH) están preparados para levantar su moratoria de financiación en la investigación que involucra embriones quiméricos humanos / no humanos, a la espera de una mayor consideración por parte de un comité directivo de los NIH. Los tipos de preocupaciones éticas que parecen subyacer en esta investigación y en la investigación de quimeras en general pueden abordarse adecuadamente.

Citación: Hyun I (2016) ¿Qué hay de malo en la investigación de quimeras humanas / no humanas? PLoS Biol 14 (8): e1002535. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002535

Publicado: 30 de agosto de 2016

Derechos de autor: © 2016 Insoo Hyun. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia de Atribución Creative Commons, que permite el uso, distribución y reproducción sin restricciones en cualquier medio, siempre que se acredite el autor y la fuente originales.

Fondos: El autor no recibió financiación específica para este trabajo.

Conflicto de intereses: El autor ha declarado que no existen intereses en competencia.

Abreviaturas: ISSCR, Sociedad Internacional para la Investigación con Células Madre NIH, Institutos Nacionales de Salud

La investigación de quimeras humanas / no humanas basada en células madre implica la transferencia de células madre humanas a huéspedes animales en diversas etapas de desarrollo. El propósito de esta investigación es introducir características celulares y biológicas humanas localizadas en animales de laboratorio para hacer avanzar la ciencia de las células madre, la biología del desarrollo y muchas áreas de la biomedicina. La investigación sobre quimeras humanas / no humanas ha existido sin mucha controversia durante décadas fuera de la investigación con células madre, lo que ha dado como resultado, por ejemplo, modelos de ratón del cáncer humano y el sistema inmunológico humano [1]. Sin embargo, la posibilidad de niveles agudos de mezcla humano / no humano en quimeras basadas en células madre parece ser una preocupación especial para muchos, como discuto en este artículo de Perspective.

El debate sobre las quimeras basadas en células madre no es una mera objeción filosófica: tiene una importancia práctica y real para la financiación de la investigación. La investigación sobre quimeras se puso de relieve en septiembre de 2015 cuando los Institutos Nacionales de Salud (NIH) anunciaron una moratoria sobre la financiación de la investigación en la que las células madre pluripotentes humanas se transfieren a embriones en etapa de pre-gastrulación de vertebrados no humanos (http: // concesiones. nih.gov/grants/guide/notice-files/NOT-OD-15-158.html). Ahora, el NIH ha anunciado que podría permitir fondos públicos para este tipo de investigación bajo una política propuesta que utilizaría los aportes de un comité directivo establecido para evaluar y supervisar la investigación de quimeras humanas / no humanas (https://federalregister.gov/a/2016- 18601). Sin embargo, hasta que se finalice este nuevo enfoque, la moratoria actual seguirá en vigor.

Curiosamente, la moratoria de los NIH no incluye otras formas de mezcla humano / no humano que parecen estar en el mismo estadio ético que las transferencias de células madre humanas a embriones animales, como humanizaciones genéticas de ratones [2] y trasplantes de células progenitoras gliales humanas en Cerebros de ratones neonatales [3]. Uno puede preguntarse por qué es así.

La moratoria de financiación de los NIH parece haber sido provocada por una rama de la investigación con células madre que tiene como objetivo cultivar órganos humanos trasplantables en grandes animales genéticamente modificados, como cerdos y ovejas. Los investigadores han demostrado que es posible hacer crecer un páncreas de rata en un ratón y viceversa "complementando" el embrión de preimplantación (blastocisto) de una especie con células madre pluripotentes de la otra una vez que el embrión ha sido modificado genéticamente in vitro para carecer de su propio páncreas [4]. Aprovechando el éxito de estas técnicas, los investigadores ahora están interesados ​​en complementar embriones de cerdo con pancreatogénesis incapacitado con células madre pluripotentes humanas primitivas, llamadas “ingenuas” con un propósito similar: hacer crecer un páncreas humano en un cerdo [5]. Esta línea de investigación, que actualmente está siendo apoyada con fondos no federales, podría abrir la puerta al crecimiento de diversos tipos de órganos humanos como corazones y riñones en animales de ganado para trasplantes en el futuro. Si las células madre pluripotentes para la transferencia se crean utilizando la propia muestra de tejido del paciente, entonces, en teoría, el órgano resultante sería inmunocompatible con el paciente. La importancia humanitaria de esta investigación es evidente y urgente. Actualmente, existe una grave escasez de órganos para trasplante en los Estados Unidos, lo que lleva a aproximadamente 22 muertes por día entre los pacientes que esperan órganos.

Dados los nobles objetivos de esta investigación, es desconcertante para algunos por qué los NIH están tan nerviosos por proporcionar fondos federales a investigadores con un historial de éxito en esta área.El NIH ha apoyado durante años la investigación en la que se trasplantan células humanas en modelos animales, y continúa financiando la investigación de quimeras humanas y no humanas que se encuentra fuera del alcance de la investigación señalada en su aviso de moratoria. ¿Cómo podría explicarse esta diferencia de política actual?

Una posible respuesta es que puede haber riesgos éticos únicos involucrados en el crecimiento de órganos humanos en animales. En particular, algunos podrían preocuparse de que la complementación embrionaria pueda afectar inadvertidamente al animal en desarrollo de maneras que van mucho más allá de la formación localizada de órganos humanos, dando como resultado un animal agudamente quimérico con un estado moral ambiguo. Aparentemente, la amenaza de tal resultado simplemente no puede considerarse tan presente en la investigación de quimeras no basada en células madre. La transferencia de células humanas cancerosas a roedores inmunodeficientes postnatales o el intercambio del sistema inmunológico de un ratón por uno humano despierta poca preocupación ética porque estas formas de quimerismo se limitan a tipos de células más maduras y sitios anatómicos que no tienen una relación obvia con un estado moral del animal.

A diferencia de estos otros ejemplos de quimerismo humano / no humano, el quimerismo basado en células madre tiene el potencial de humanizar radicalmente la biología de los animales de laboratorio, dependiendo del tipo y número de células madre humanas trasplantadas, la especie y la etapa de desarrollo del animal huésped. y la ubicación anatómica del animal huésped donde se transfieren las células madre humanas [6]. Cuando se trasplantan células madre humanas a un animal posnatal, es poco probable que estas células se integren de manera significativa en las estructuras biológicas existentes del animal. Pero si se introducen células madre humanas en un huésped animal embrionario o fetal que luego se gesta, entonces el porcentaje fraccional de células humanas diferenciadas y el grado de integración fisiológica humana en el animal quimérico en desarrollo pueden resultar altos, especialmente si hay poca distancia evolutiva entre las especies animales utilizadas y los humanos. La preocupación, por lo tanto, es que en el proceso de humanizar biológicamente a un animal de investigación, los científicos pueden terminar también moralmente humanizante la quimera resultante, especialmente si hay quimerismo humano / no humano agudo del sistema nervioso central.

Sin embargo, es fácil exagerar la preocupación por la humanización moral de las quimeras humanas / no humanas agudas, y varias consideraciones deberían servir para bajar la presión en torno a esta preocupación especulativa. Primero, el límite entre especies que existe entre humanos y ganado es lo suficientemente alto como para que sea bastante improbable que ocurra una quimerización aguda de todos los aspectos del animal resultante. Como ejemplo, los experimentos quiméricos de ratón / rata produjeron aproximadamente un 20% de quimerismo del donante en promedio fuera del nicho de órganos relevante. La barrera entre especies es mucho más baja entre estos roedores que entre los humanos y el ganado, lo que hace que el grado de posible quimerismo humano "fuera del objetivo" sea mucho menos preocupante en el animal huésped. (De hecho, la distancia evolutiva entre el cerdo y el ser humano es en realidad mayor que la distancia entre el ser humano y el ratón). En segundo lugar, para garantizar aún más que la complementación de blastocistos del ganado utilizando células madre humanas evite el quimerismo no deseado del animal, especialmente dentro del sistema nervioso central. sistema, los investigadores ahora están desarrollando lo que ellos llaman "generación de órganos específicos" [7]. Aquí, las células madre humanas transferidas se modificarían genéticamente para diferenciar solo el linaje endodérmico que produce los órganos de interés, evitando así la posibilidad de que se desarrollen en células neuronales humanas, que se derivan del linaje ectodérmico. Y tercero, los investigadores pueden tener cuidado de proceder de manera gradual a través de una serie de estudios piloto, deteniendo sus experimentos con quimeras cada vez mucho antes del ciclo completo de gestación para examinar los tejidos fetales en busca de cualquier migración no deseada y desarrollo de células humanas fuera del entorno del nicho de órganos. .

Los pasos de precaución descritos anteriormente son consistentes con los estándares éticos para la investigación de quimeras establecidos por el Comité de Política Pública y Ética de la Sociedad Internacional para la Investigación de Células Madre (ISSCR), que se ofreció como un recurso para la comunidad mundial de células madre en 2007 [ 8]. Este informe de asesoramiento construye sus recomendaciones sobre los principios de bienestar animal que ya están en juego para el uso de animales genéticamente modificados, que incluyen: (1) el establecimiento de datos animales de referencia (2) la recopilación continua de datos durante la investigación sobre cualquier desviación de los normas de animales típicos de la especie (3) el uso de pequeños estudios piloto para determinar cualquier cambio en el bienestar de los animales modificados y (4) monitoreo continuo y presentación de informes a los comités de supervisión. Además de estas cuatro condiciones, el Comité de Ética de la ISSCR recomienda que las evaluaciones éticas de la investigación de quimeras se basen en evaluaciones racionales, prácticas y basadas en hechos de las trayectorias de desarrollo que probablemente se verán afectadas, teniendo en cuenta el contexto biológico en el que la se desplegarán células humanas. Se debe prestar más atención a las normas de bienestar animal, especialmente en lo que respecta a los animales de ganado para la investigación, y se debe prestar menos atención a las preocupaciones especulativas sobre la “humanización moral” de los animales quiméricos. Concluyo con unas palabras sobre este último punto.

Si por “humanización moral” se entiende la aparición de características psicológicas exclusivamente humanas en un animal quimérico, entonces dos consideraciones exponen los supuestos poco realistas que sustentan esta preocupación. La primera consideración es que no está del todo claro qué tipos de nuevas características psicológicas podrían contar para elevar el estatus moral de un animal de investigación por encima de donde se encuentra actualmente, de modo que su uso científico ya no sea moralmente aceptable. En mi opinión, la única característica que podría calificar para hacer este pesado levantamiento moral es la aparición de una autoconciencia similar a la humana, definida como una conciencia existencial y una preocupación por uno mismo como un agente extendido temporalmente con creencias de orden superior sobre las propias experiencias mentales. . Pero esta característica psicológica única no es probable que surja en el cerebro de un animal quimérico, ya que lleva varios años desarrollarse en cerebros infantiles que son 100% humanos y solo bajo las condiciones sociales y de crianza adecuadas para la crianza de los niños [9]. La segunda consideración es que las personas tienden a asumir que la presencia de células humanas en el cerebro de un animal podría mejorarlo por encima del funcionamiento típico de su especie. Sin embargo, esto parece ser una forma extrema de arrogancia antropocéntrica, un imperialismo moral no declarado conectado a las células madre humanas, asumir que la presencia de materia neuronal humana en un cerebro que de otra manera no es humano terminará mejorando el estado moral y cognitivo del animal. El resultado mucho más probable del quimerismo neurológico no es la humanización moral del animal en este sentido, sino más bien una mayor probabilidad de sufrimiento animal y disfunción biológica aguda y desequilibrio, si nuestra experiencia con animales transgénicos puede ser una guía. Es por eso que la ética y la regulación de la investigación sobre quimeras deben priorizar los principios de bienestar animal y al mismo tiempo permitir el progreso científico en áreas de importancia humanitaria, aunque de una manera consistente con estos principios.

En este artículo de Perspective, he intentado dejar al descubierto el tipo de preocupaciones que parecen subyacer a la moratoria de los NIH sobre la financiación de la investigación de quimeras. Sugiero que la mayoría, si no todas, de estas preocupaciones se pueden abordar de manera razonable. Aunque la investigación de quimeras basada en células madre abarca una amplia gama de actividades de investigación, los problemas que rodean la moratoria de los NIH encapsulan muy bien las preocupaciones éticas que son comunes en muchas formas de investigación de quimeras. Por lo tanto, mi análisis en esta Perspectiva podría proporcionar una manera eficiente de enfocar la ética de la investigación sobre quimeras de manera más general.


¿Por qué revivir un virus mortal de la gripe?

Una mañana de agosto pasado, Terrence Tumpey, un científico investigador de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de Atlanta, entró en una habitación al otro lado de un pasillo de su oficina y se quitó toda la ropa. Se puso una bata de algodón y una bata desechable, dos pares de guantes de látex y un casco con un protector de plástico transparente que le cubría la cara y un tubo que corría por la espalda hasta un conjunto de filtros sujetos a su cintura. Cruzó otra puerta y atravesó un pasillo hasta un gran congelador vertical. Montado al lado del congelador había un escáner de retina. Tumpey, que mide 6 pies de altura, se inclinó un poco para colocar sus ojos en línea con la lente. Con voz digital, el escáner le pidió que diera un paso adelante. Tumpey obedeció. "Identificación confirmada", dijo el escáner, y un candado del congelador se abrió.

Dentro del congelador había bandejas y cajas que contenían "agentes selectos", microbios altamente patógenos que, según la Ley Patriota, no pueden manipularse sin una autorización especial del Departamento de Justicia. Tumpey limpió la escarcha de una caja. Era la única persona en el C.D.C., o en cualquier otro lugar, autorizada para manejar este agente en particular: una versión sintetizada de un virus de influenza que, casi un siglo antes, mató entre 20 y 50 millones de personas. Colocó la caja en un contenedor seguro, y después de ducharse y vestirse, llevó el contenedor a través de pasillos seguros a otro edificio en el CDC, donde ingresó a otra suite de habitaciones, vistiéndose una vez más de acuerdo con los protocolos de Bioseguridad Nivel 3+, el segundo más estricto nivel de bioseguridad. Durante las siguientes dos horas, inyectó el virus en las fosas nasales de los ratones de laboratorio. Estaba bastante seguro de que todos morirían pronto.

Contraer la gripe puede ser un verdadero lastre. Le duele la cabeza, le duelen los músculos, yace en un lecho de miseria, rodeado de mechones húmedos de Kleenex usados ​​y está demasiado cansado para levantarlo. Cada año, del 5 al 20 por ciento de la población estadounidense contrae el virus de la gripe. Los ancianos, los niños muy pequeños y las personas con determinadas condiciones de salud corren el riesgo de sufrir complicaciones más graves, y anualmente mueren unos 36.000 de ellos. Cada pocas décadas, aparece una cepa particularmente virulenta que provoca una pandemia mundial. En el siglo XX, las pandemias de gripe ocurrieron en 1918, 1957 y 1968. Las dos últimas mataron a dos millones y 700.000 personas respectivamente, nuevamente, cobrando la mayoría de sus víctimas entre los jóvenes, los ancianos y los débiles.

El virus de la gripe de 1918 es notable por dos razones. Primero, causó quizás la plaga más letal en la historia de la humanidad. En el otoño de ese año se extendió por todo el planeta, golpeando perversamente a adultos jóvenes sanos. Una vez instalados en sus pulmones, el virus provocó un caos de inflamación, hemorragia y muerte celular. Tratar de llevar aire a esos pulmones era como respirar a través de la carne. Muchos de los afectados murieron pocas horas después de que comenzaran a sentirse un poco febriles. Otros sucumbieron más lentamente a infecciones bacterianas secundarias. En la primavera del año siguiente, el virus había desaparecido tan misteriosamente como había llegado.

La segunda cosa, y en algunos aspectos aún más notable, sobre el virus de la gripe de 1918 es que literalmente ha vuelto a la vida. En octubre, un equipo de científicos, Tumpey entre ellos, anunció que habían recreado el organismo extinto a partir de su código genético, esencialmente el escenario que se desarrolla en la película "Parque Jurásico", aunque a escala microbiana. En la película, los científicos y la revivificación egoísta de los dinosaurios conduce al caos y la muerte. Tumpey y sus colegas dicen que esperan que su microbio resucitado ayude a prevenir una calamidad, no a causarla. Quieren saber qué hizo que la gripe de 1918, que comenzó como un virus nativo de las aves silvestres, mutara a una forma que pudiera pasar fácilmente de un ser humano a otro. Esa pregunta ha estado pesando en las mentes de los expertos en gripe desde 1997, desde el primer caso fatal en Hong Kong de gripe aviar que desde entonces ha matado a más de 70 personas en Asia. Hasta ahora, todas sus víctimas probablemente contrajeron la enfermedad al manipular aves de corral infectadas y no a otras personas. ¿Qué tan cerca está de cruzar la misma línea letal que cruzó el virus de 1918? ¿Qué se puede aprender del virus que causó la gran pandemia que podría ayudarnos a evitar otra?

Los riesgos que implica intentar responder a estas preguntas son difíciles de calcular, porque el experimento no tiene precedentes. En esencia, Tumpey y sus colegas han recuperado a un asesino en serie de la tumba para que pueda testificar contra otro. ¿Qué tan peligroso es el virus de 1918 para la población actual? Su código genético se encuentra ahora en bases de datos públicas, donde otros investigadores pueden descargarlo para realizar experimentos. Científicos de la Universidad de Wisconsin y el Laboratorio Nacional de Microbiología de Canadá ya han colaborado para reconstruir el virus a partir de la secuencia disponible públicamente. ¿Qué tan fácil sería para un bioterrorista explotar la misma información para fines malévolos?

"Dame $ 100,000 y dos meses, y puedo recrearlo aquí mismo en mi laboratorio", dice Earl Brown, un investigador de la influenza que se especializa en la evolución de la virulencia en la Universidad de Ottawa. "No podrías distinguirlo de lo real que fue hace unos cien años". ¿Mataría al mismo ritmo que en 1918? Probablemente. Pero realmente no quieres tener que averiguarlo. No querrás darle a esto una segunda vez & quot.

A Terrence Tumpey no le conmueven esas conversaciones. Incluso si el virus llegara a la población, dice que cree que causaría muchas menos enfermedades que en 1918. Y está seguro de que nunca saldrá, al menos de su laboratorio en el C.D.C. Pero cualquiera que sea el peligro que representa el virus en su congelador, es una prueba viviente literal de que la ciencia ha cruzado a un nuevo mundo incierto, donde el impulso de conocer la vida en su nivel más fundamental ha dado lugar a los medios para crearla.

La resurrección del virus de la influenza de 1918 fue un esfuerzo de equipo que involucró los recursos del C.D.C. en Atlanta, un oscuro laboratorio de patología militar en las afueras de Washington, D.C., un estimado grupo de expertos en influenza en la Escuela de Medicina Mount Sinai en Nueva York y un sueco anciano. Aunque la historia se ha contado antes, es imposible no empezar por el sueco. En 1950, Johan Hultin, entonces un estudiante graduado de 25 años de la Universidad de Iowa, estaba buscando un doctorado. tema cuando escuchó a un virólogo visitante decir que la única forma de resolver el misterio de la pandemia de 1918 sería recuperar el virus de una víctima que había sido enterrada en permafrost. De repente, Hultin tuvo un tema.

Después de un poco de planificación, encontró lo que parecía un sitio ideal en el asentamiento remoto de Brevig Mission en la península de Seward en Alaska. En apenas cinco días en noviembre de 1918, 72 de los 80 residentes de Brevig murieron y luego fueron enterrados en una fosa común. Hultin llegó allí sola, obtuvo permiso para cavar la tumba y, después de dos días de cortar el suelo helado, se encontró con el cuerpo preservado de una niña con un vestido azul y cintas rojas en el pelo. Él y algunos colegas finalmente encontraron cuatro cuerpos más y recortaron muestras de sus pulmones picados y salpicados, manteniéndolos congelados con el hielo seco que exudan los extintores.

De vuelta en Iowa, Hultin inyectó una solución del tejido pulmonar en huevos de gallina fertilizados, un método estándar para el crecimiento del virus de la gripe, y inoculó ratones, ratas y finalmente hurones, que tienen una susceptibilidad peculiar a la gripe humana. Nada funcionó. Si el virus estaba allí, estaba muerto. También lo fue el Ph.D. de Hultin & # x27s. tesis. Se rindió, fue a la escuela de medicina y disfrutó de una exitosa carrera como patólogo en San Francisco. En su tiempo libre viajó por todo el mundo, inventó equipos de seguridad para automóviles, restauró sitios arqueológicos, construyó una réplica de una cabaña noruega del siglo XIV en las Sierras (le llevó 36 años) e investigó en el Monte Everest. Pero nunca se olvidó de la única vez en su vida que falló.

Jeffery Taubenberger, el hombre más responsable de resucitar el virus de la gripe de 1918, parecía un poco enfermo. Su rostro estaba pálido y sus ojos enrojecidos, y apenas había tocado la pasta que pidió para el almuerzo. Sacó un pañuelo y estornudó con fuerza.

"No hay ningún virus respiratorio en la tierra que no parezca querer amplificar", me dijo. "Si estuviera vivo en 1918, estaría muerto".

Taubenberger es el presidente del departamento de patología molecular del Instituto de Patología de las Fuerzas Armadas en Rockville, Maryland. Su departamento estaba, a principios de los años 90 y 27, en el proceso de desarrollar una experiencia en la recuperación de pequeños susurros de código genético de carne putrefacta. . Como describió Gina Kolata en su libro "Gripe", Taubenberger decidió en 1995 buscar el virus de 1918 en muestras de pulmón preservado en el depósito de tejidos de la A.F.I.P. & # X27s, que contiene alrededor de tres millones de muestras patológicas que se remontan a la Guerra Civil. Sus técnicas eran mucho más avanzadas que cualquier cosa que Hultin tuviera a su disposición, y su objetivo era más modesto. Taubenberger sabía que las partículas de la gripe son demasiado inestables para permanecer intactas en un cadáver congelado, y solo quería encontrar un remanente del código genético del virus, tal vez lo suficiente para revelar qué lo hacía tan virulento. Pero durante un año y medio, él también falló. Finalmente, cuando Taubenberger estaba a punto de darse por vencido, recuperó del pulmón de un soldado un pequeño fragmento de la identidad de la gripe asesina y # x27, como el borde vuelto hacia arriba de una boca burlona.

"A partir de ese momento, me convertí en el administrador de este virus", dijo Taubenberger. "Me gustó o no, estaba obligado a conseguirlo todo".

Taubenberger es un hombre atractivo y compacto de unos 40 y 27 años, con ojos grandes y oscuros y una forma de hablar tranquila y precisa. Se parece un poco a Frodo el hobbit en la versión cinematográfica de "El señor de los anillos", si puedes imaginar a un Frodo de mediana edad con una corbata de cachemira y una camisa oxford, un teléfono celular atado al cinturón. Como el héroe de Tolkein & # x27, Taubenberger parece obsesionado con su búsqueda y un poco cansado de cargar con su peso. El rastro del virus en el pulmón del soldado era inimaginablemente débil. Pero al usar lo que se llama reacción en cadena de la polimerasa (PCR), un método común para amplificar una señal de ADN en una muestra, él y su colega Ann Reid pudieron pescar una hebra lo suficientemente grande para secuenciar y luego usaron esa secuencia como un anzuelo para pescar otra hebra, luego otra, piezas superpuestas gradualmente que coincidían en sus extremos para construir piezas cada vez más largas y coherentes.

& quot; Tuvimos que modificar el P.C.R. método a su máximo nivel de detección ", dijo Taubenberger. & quot; No era & # x27t simple. Fue doloroso. Todo lo que hicimos aquí fue doloroso.

Casi de inmediato, él y Reid se encontraron con otro problema: se estaban quedando sin materia prima. Luego, de la nada, un día de 1997, recibió una carta. Era de Johan Hultin, entonces de 72 años, que había leído sobre el éxito inicial de Taubenberger & # x27 en la revista Science. Le contó a Taubenberger sobre su expedición a la fosa común en Brevig en 1951 y dijo que estaría dispuesto a regresar e intentar encontrar el virus nuevamente.Hultin dijo que él mismo pagaría la expedición. Si fracasaba, nadie más necesitaba saber que había sucedido alguna vez.

Y así fue como Johan Hultin regresó a Brevig: una figura alta de barba gris que llegaba sin previo aviso, cargando las tijeras de podar de su esposa para ayudarlo a cortar el hueso. Después de obtener nuevamente el permiso, reabrió la tumba, y al cuarto día de excavación encontró el cuerpo de una mujer obesa cuyos pulmones estaban bien conservados, aislados del ocasional deshielo del suelo por su grasa. Regresó a casa con muestras de sus pulmones y otros órganos y se los envió a Taubenberger. Toda la expedición duró cinco días.

"Diez días después, me llamó", dijo Hultin sobre la conversación con Taubenberger. "Estaba en mi cabaña noruega en las montañas. & # x27Tenemos el virus & # x27, dijo. Estuve esperando 50 años para escuchar eso.

Una partícula de gripe es una esfera de aproximadamente una millonésima de pulgada de diámetro, que contiene solo ocho segmentos de genes desconectados. Su superficie está cubierta por un matorral de púas, como una rebaba. Los picos están hechos de una proteína llamada hemaglutinina, que se adhiere a los receptores en la superficie de las células de su tracto respiratorio, de la misma manera que las espinas en forma de gancho de una rebaba se enganchan rápidamente en las fibras de la pernera del pantalón cuando camina a través de una maleza alta. Entre los picos hay otras protuberancias en forma de hongo de otra proteína, la neuraminidasa. Estas dos proteínas de superficie definen la identidad del virus: el rostro que ve y ataca su sistema inmunológico. Se conocen dieciséis sabores de hemaglutinina y nueve de neuraminidasa. Las diferentes familias principales de gripe son combinaciones de las dos, de ahí la designación & quotH5N1 & quot para la amenaza actual. El virus de 1918 fue el H1N1, la madre de todas las gripes.

Los virus de la gripe mutan muy rápidamente, y cada versión de la temporada es un poco diferente. Pero su sistema inmunológico conserva un recuerdo de sus encuentros anteriores con una gripe, que se arrastran hacia arriba, como viejas fotografías del fondo de un armario, cada vez que su sistema responde a una nueva invasión de gripe. Muy raramente, aparece un virus con una proteína de superficie que su sistema inmunológico nunca ha visto. A menudo, esto ocurre cuando un solo huésped (podría ser un cerdo, pero también una persona) se infecta con dos cepas de gripe simultáneamente, una de un linaje de mamíferos y la otra de una aviar. Dentro del anfitrión, los ocho segmentos de genes de las dos cepas se mezclan aleatoriamente en nuevas configuraciones, como los símbolos en la ventana de una máquina tragamonedas. Si una de estas configuraciones resulta ser patógena y transmisible de persona a persona, el premio gordo: se produce una pandemia. Las pandemias de 1957 y 1968 probablemente ocurrieron a través de este tipo de "surtido". Durante mucho tiempo, la mayoría de los científicos creyeron que el mismo tipo de mezcla de genes desencadenó también la pandemia de 1918, mucho más calamitosa.

En su búsqueda de la causa de la virulencia de la gripe de 1918, Taubenberger se centró primero en el gen de la hemaglutinina. La gripe estacional normalmente se limita al tracto respiratorio porque antes de que pueda infectar una célula, la proteína hemaglutinina debe dividirse por la mitad mediante una enzima que se encuentra allí. Pero algunas formas de gripe aviar, incluido el H5N1, el que ahora nos amenaza, tienen una mutación específica en el gen de la hemaglutinina que permite que otras enzimas más ubicuas dividan la proteína, liberando al virus para que invada las células más profundas de los pulmones o incluso en otros órganos. Taubenberger buscó la misma mutación asesina en el gen de la hemaglutinina del virus de 1918, pero no estaba allí. Después de meses de más trabajo, él y Reid decodificaron el gen de la neuraminidasa. Tampoco dio indicios de por qué este virus en particular era tan mortal.

Lo mismo ocurre con el siguiente gen y el siguiente. Pasó un año, luego otro. En lugar de revelar alguna característica peculiar que pudiera revelar el secreto de su virulencia, la secuencia genética del virus que emergía lentamente parecía escalofriantemente ordinaria. Entre la cadena de unos 4.000 aminoácidos que componen sus proteínas, solo 25 o 30 la distinguen de una gripe aviar común no virulenta. En lugar de originarse a partir de un reordenamiento de genes tanto de origen aviar como de mamíferos, como los virus que causaron las pandemias posteriores, la gripe de 1918 probablemente comenzó como una cepa adaptada a las aves que, con solo un puñado de mutaciones, se convirtió en el hogar. en los seres humanos. Para los investigadores de la gripe y los funcionarios de salud pública, la semejanza de la secuencia de 1918 con las de la gripe aviar común subraya el hecho de que hay más de una forma para que una cepa virulenta como el H5N1 dé el salto y se convierta en transmisible de persona a persona. Según Taubenberger, esto sugiere una nueva estrategia de vigilancia, una que incluiría identificar y aislar una variante local del virus a punto de adquirir un complemento completo de las mutaciones esenciales, después de lo cual sería imposible de contener.

Sin embargo, lo que la secuencia genética del virus de 1918 no reveló fue por qué el virus mató de manera tan despiadada, o cómo hizo ese salto crítico para volverse transmisible. Para obtener esas respuestas, tendrían que dar un paso más drástico. "Jeff pasó 10 años de su vida haciendo esto, y no nos dijo nada sobre la patogenicidad", dice Robert Webster, un destacado investigador de la gripe en el Hospital de Investigación St. Jude Children & # x27s en Memphis. & quotEso & # x27s cuando nos dimos cuenta de que la secuencia no era & # x27t suficiente. Era necesario armar la maldita cosa ''.

Necesario o no, el hecho de que se haya hecho posible probablemente sea suficiente para asegurar que se lleve a cabo. En biología, la dirección determinada por lo posible ha sido hacia abajo, hacia la exploración de niveles de complejidad cada vez más reducidos. La progresión comenzó con los antiguos, quienes primero abrieron el cuerpo humano para reflexionar sobre sus órganos y sus funciones. Una vez que se desarrollaron los microscopios en el siglo XVII, fue posible observar la anatomía y el comportamiento de los tejidos y células que componen los órganos y, con los avances posteriores, las proteínas que construyen las células y determinan sus funciones. En el último siglo alcanzamos el nivel de los genes que conjuran las proteínas. Solo en la última década la secuenciación automatizada ha hecho posible mirar debajo de los genes en las letras individuales de ADN que constituyen un organismo complejo y el genoma completo, incluido el nuestro.

Este es el fondo de la jerarquía biológica, el fundamento, donde toda la vida descansa sobre la base de la información inerte. Ahora que hemos llegado hasta aquí, es posible usar esa información para dar un giro en U y comenzar de nuevo, no solo para tratar de comprender la vida, sino para recrearla e inventarla: primero virus simples, pero pronto bacterias y otros. organismos más complejos. La resurrección de la gripe de 1918 encarna este punto de inflexión. No es el primer virus que se reconstituye a partir de su código genético. Pero hasta ahora es el más grande, el más mezquino y el único que ha vuelto a la existencia de una época en la que sabíamos mucho menos y estábamos mucho más a su merced.

La maravilla no es que los científicos pudieran reconstituir la "maldita cosa" a partir de su código genético. La maravilla, y para algunos el temor, es que pudieron hacerlo con tan poco esfuerzo o gasto. Las empresas de bioabastecimiento utilizan máquinas de síntesis para construir pequeñas piezas de ADN por encargo, utilizando la secuencia de letras en el código del virus & # x27s. Cuando se colocan en solución, estos fragmentos químicos se ensamblan naturalmente en piezas más largas. Con la ayuda de una enzima copiadora para llenar cualquier espacio, las moléculas de ADN se unen en un gen completo, que se puede insertar en un pequeño círculo estable de ADN llamado plásmido, empaquetado para llevar, por así decirlo. Si tiene plásmidos que contienen los ocho segmentos de genes de la gripe, es muy sencillo inyectarlos junto con algunas proteínas de la gripe en una célula y dejar que la naturaleza siga su curso.

Este método de construir partículas de virus de la gripe a partir de código puro es una aplicación inteligente del enfoque para comprender la vida llamado "genética inversa", es decir, observar un gen para descubrir su función, en lugar de al revés. Pero no es uno que requiera una visión espectacular o un avance tecnológico. El método emplea biología molecular bastante rutinaria y fue desarrollado de forma independiente por dos equipos de gripe diferentes, uno en la Escuela de Medicina Mount Sinai en Nueva York y el otro en la Universidad de Wisconsin. Peter Palese, del equipo de Mount Sinai, se puso en contacto con Jeffery Taubenberger y le sugirió que si proporcionaba el plano del virus, Mount Sinai funcionaría como la fábrica de piezas, juntando los genes. Otro laboratorio, uno con las instalaciones de bioseguridad necesarias para trabajar con agentes altamente infecciosos, se contrataría como planta de ensamblaje final. Ese papel recaería en Terrence Tumpey del C.D.C.

El equipo ni siquiera tuvo que esperar a que Taubenberger terminara toda la secuencia del virus de 1918 para comenzar a probar su virulencia. En 2001, Adolfo García-Sastre y Christopher Basler, también en Mount Sinai, reconstruyeron los genes solo para las dos proteínas críticas de la superficie y las enviaron a Tumpey, que en ese momento trabajaba en el Laboratorio de Investigación Avícola del Sureste en Athens, Georgia. de la capacidad innata de la influenza para mezclar y combinar genes de dos cepas, combinó los dos genes de 1918 con otros de una cepa de laboratorio inocua para hacer un conjunto completo. Tumpey infectó a algunos ratones de laboratorio, que normalmente no se ven muy afectados por la gripe humana. Cinco días después, llegó al laboratorio alrededor de las 11 de la noche para comprobar rápidamente su progreso. Todos los ratones estaban muertos.

En persona, Tumpey se muestra inquietantemente imperturbable. Pregúntale qué se siente al manejar un agente infeccioso que mató a quizás 50 millones de personas, y te devuelve la mirada y se encoge un poco de hombros. Pero esta primera demostración del poder del virus y # x27 le llegó.

"Literalmente sentí que un escalofrío me recorría la columna vertebral", me dijo. "Sabía que tenía este virus asombroso, y eventualmente podré poner todo junto".

No tuvo que esperar mucho más. Se necesitaron casi 50 años para encontrar un rastro del virus en el tejido preservado, y casi 10 años para que Taubenberger secuenciara su código, terminando el último de los tres genes que impulsan la maquinaria de replicación del virus a principios del año pasado. A partir de ese momento, el grupo Mount Sinai necesitó solo unos meses para transformar el código en genes reales, y en el laboratorio de Tumpey & # x27 solo unos días para que los genes comenzaran a ensamblarse en partículas de virus viables y estallaran en la solución circundante. .

Tumpey y sus colegas eran muy conscientes de que traer de vuelta al mundo un patógeno tan letal iba a causar controversia. Pero estaba bastante seguro de haber sentado las bases para defender la decisión, obteniendo las aprobaciones de los más altos niveles del C.D.C. y el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, que había financiado el trabajo. Había realizado experimentos que demostraban que los ratones estaban protegidos del virus por la vacuna actual contra la gripe humana y por Tamiflu, el fármaco antiviral. En cualquier caso, debido a que un virus descendiente del de 1918 ha estado circulando en la población desde 1977, Tumpey confía en que todos portan al menos una inmunidad parcial al virus de 1918 en sí.

No todo el mundo es tan optimista como Tumpey. "Creo que se trata de una investigación que no debería haberse realizado", dice Richard Ebright, investigador del Instituto Médico Howard Hughes de la Universidad de Rutgers. "Si este virus se liberara accidental o intencionalmente, es prácticamente seguro que la letalidad sería mayor que la de la influenza estacional, y es muy posible que la amenaza de una pandemia que está en las noticias todos los días se convierta en una realidad".

Ni Terrence Tumpey ni Richard Ebright saben realmente cuán vulnerable sería la población actual al virus resucitado. Nadie lo hace. Esta incertidumbre parecería limitar el valor del virus como arma biológica. En teoría, cualquier persona con intenciones nefastas y la formación necesaria en biología molecular podría recrear el virus a partir de la secuencia publicada en Internet. Pero, ¿por qué un bioterrorista sensato haría todo lo posible para crear un arma que no pudiera hacer más daño que un virus de la gripe estacional o, si su virulencia no disminuía, mataría a su propia gente tan indiscriminadamente como a sus enemigos?

Por otra parte, el sentido común no es un requisito previo para ser miembro de una organización terrorista. Tampoco se puede descartar la liberación accidental del virus. Aunque pocos cuestionan la experiencia y la pericia del C.D.C. al contener microbios peligrosos, otros laboratorios trabajarán con el virus, y existe un amplio precedente de accidentes que ocurren bajo estricta bioseguridad, incluida la liberación del virus del SARS en los últimos años desde tres laboratorios separados en Asia, lo que provocó una muerte. De hecho, la razón por la que aquellos de nosotros que no estábamos en 1918 todavía podemos tener alguna inmunidad a esa cepa pandémica es que un tipo H1 descendiente relativamente inocuo se reintrodujo en el medio ambiente en 1977, probablemente por accidente en China o Rusia.

Dado el peligro potencial, Robert Webster, el estimado investigador de la gripe que apoyó la reconstrucción, se encuentra entre los que dicen que sería mejor realizar investigaciones futuras sobre el virus de 1918 en condiciones de nivel de bioseguridad 4: el grado máximo de seguridad, que se utiliza para trabajar. con microorganismos letales como el virus del Ébola y la viruela. Pero actualmente, solo cuatro instituciones en los EE. UU. Tienen instalaciones BSL-4 en funcionamiento, incluido el C.D.C. La imposición de tales restricciones ralentizaría necesariamente el progreso de la investigación.

Esto es algo que Terrence Tumpey, entre otros, insiste en que no podemos permitirnos el lujo. A principios de este mes, el virus H5N1 registró una extraordinaria erupción de casos, incluidas cuatro muertes en Turquía, la primera fuera de Asia oriental. Todas las víctimas parecen haber contraído el virus al comer o manipular aves de corral infectadas. Pero a la mayoría de los investigadores de la gripe les preocupa que a medida que aumenta el rango del virus, también aumenta la probabilidad de que en algún lugar, en algún momento, algún conjunto aleatorio de mutaciones lo envíe al límite hacia la transmisibilidad, desencadenando una pandemia. Todo el mundo está de acuerdo en que, en algún momento, vendrá otra pandemia, si no de esta cepa, entonces de alguna otra quizás ni siquiera todavía bajo vigilancia. La mejor esperanza de contener su impacto es comprender cómo funciona. ¿Cuáles son sus mecanismos de infección y replicación? ¿Cómo frustra la respuesta inmune del huésped y salta de un huésped conquistado a uno nuevo?

En opinión de Tumpey & # x27, el virus de 1918 es el testigo estrella en un juicio por asesinato, y el interrogatorio debe continuar sin impedimentos innecesarios. La secuencia de Taubenberger & # x27 puede ayudar a indicar qué preguntas hacer. Los experimentos con genes individuales pueden sugerir algunas posibles respuestas. Pero solo el virus vivo puede revelar toda la verdad. La primera ronda de interrogatorios ya está en marcha. Usando genética inversa para probar la contribución de cualquier gen en particular a la patogenicidad del virus, Tumpey y sus colegas pueden reemplazar cualquier gen diana en el virus de 1918 con su complemento de una cepa inofensiva, luego medir el efecto sobre la potencia del virus. Cuando reemplazó el gen de la hemaglutinina de 1918 con uno de una gripe estacional de variedad de jardín, el virus se replicó a menos de 1100 veces la tasa en ratones, fue una prueba definitiva del papel esencial que desempeña ese gen en la virulencia. Tumpey ya sabía que el virus de 1918 no necesitaba una de las enzimas propias del huésped para volverse traidor y escindir la proteína hemaglutinina para ayudar al virus a infectar una célula. Pero cuando creó un virus de 1918 sin su propio gen de neuraminidasa, esta capacidad se perdió, revelando que el virus tenía su propio mecanismo de división en el huésped en ese gen, como un carnicero que trae su propio cuchillo. Mientras tanto, el grupo de Peter Palese & # x27s ha demostrado que otro gen del virus de 1918 es especialmente bueno para mitigar el contraataque inicial del sistema inmunológico humano.

"Fueron genes perfectos, trabajando juntos, los que hicieron de este virus lo que era", dijo Palese. Luego soltó una pequeña carcajada. `` O qué es ''.

Los científicos también pueden examinar el papel en la virulencia y la transmisión de mutaciones particulares en los genes del virus & # x27s. La secuencia de Taubenberger & # x27s nuevamente ofrece orientación. Uno de los genes grandes que impulsan la replicación, por ejemplo, tiene una sola mutación que se encuentra no solo en el virus de 1918, sino también en todas las gripes humanas. Pero ninguna gripe aviar tiene esta mutación, ni siquiera el H5N1. ¿Es esta mutación quizás necesaria para que un virus aviar sea transmisible de humano a humano? Combinando la genética inversa con algunos otros trucos moleculares, podría insertar esa mutación en el gen de una gripe aviar no virulenta, construir el virus y ver cómo se comporta. La última esperanza de tales experimentos es descubrir una pista de cómo el virus se propaga o mata, y posiblemente una forma de paralizarlo. Terrence Tumpey ya está planificando experimentos con varios grupos de investigación y empresas que utilizarán el virus de 1918 para probar posibles fármacos antivirales para bloquear algún mecanismo universal de virulencia, como la unión de la hemaglutinina a la célula huésped. Ese trabajo ha agregado urgencia, ya que la gripe H5N1 parece haber desarrollado resistencia a uno de los dos medicamentos contra la gripe actualmente en el mercado.

Lo que puede ser la investigación más informativa que tiene la intención de realizar debe ser seguramente también la más peligrosa. El congelador Tumpey & # x27s contiene el virus resucitado de 1918, que es letal y altamente transmisible. También contiene muestras del virus H5N1, que es letal pero aún no transmisible. Utilizando genética inversa, imagina & cota un gran conjunto de experimentos & quot combinando los genes de estos dos asesinos en varias combinaciones, viendo si uno puede tener la capacidad de transmitir desde un modelo animal infectado, como un hurón, a uno no infectado. Esto crearía en el laboratorio la misma cepa pandémica que los investigadores temen que pueda surgir en cualquier momento de la naturaleza. Según Tumpey, los planes para estos experimentos ya están "en papel". No hace falta decir que primero requerirán una aprobación completa y es posible que deban realizarse en condiciones de nivel de bioseguridad 4, ya que no tendríamos inmunidad al organismo recombinante.

Para Richard Ebright, la perspectiva de que el C.D.C. o algún otro laboratorio "lanzaría el arma sobre la naturaleza" es preocupante bajo cualquier circunstancia. Otros científicos y especialistas en bioética también están pidiendo una revisión y un control internacionales más independientes de la investigación adicional sobre el virus de 1918 y otros patógenos sintéticos que aún no se han inventado. Todo se reduce, por supuesto, a si lo que podemos aprender justifica el riesgo de hacerlos realidad. Mientras ese debate avanza, la naturaleza seguirá realizando sus propios experimentos creativos, indiferente como siempre a nuestra capacidad para defendernos de ellos.

Jamie Shreeve es el autor de "La guerra del genoma: cómo Craig Venter intentó capturar el código de la vida y salvar el mundo". Su último artículo para la revista fue sobre quimeras.