SARS-CoV-2: cómo muta el virus y sus consecuencias

La palabra virus procede del latín y significa veneno. Los virus, como el SARS-CoV-2, son agentes infecciosos microscópicos acelulares. Se cree que se originaron en los inicios de la vida en la Tierra, por lo que llevan toda la vida con nosotros y han coevolucionado junto con las primeras células desde los inicios de nuestro planeta.

Están formados, principalmente, por su material genético, que puede ser de ADN o ARN, el cual puede estar incluido en el interior de una envoltura lipídica, que presenta también proteínas. Estas proteínas son las responsables de su unión a las células a las que infecta.

Siempre ha existido controversia en la comunidad científica acerca de si los virus debían ser considerados seres vivos o no. En la actualidad, todavía no está claro, ya que existen científicos que defienden que sí que pueden considerarse organismos vivos, aunque parásitos obligados, y otros que opinan que no. En cualquier caso, lo más aceptado hasta la fecha es que los virus no pueden ser considerados organismos vivos porque carecen de metabolismo y no pueden reproducirse por sí mismos, sino que necesitan infectar una célula para poder replicarse.

Para ello, el virus es capaz de reconocer una proteína específica de la membrana celular de la célula a la que va a infectar y unirse a ella. Seguidamente, el virus introduce su material genético, sea ADN o ARN, en el interior de la célula infectada. A partir de ese momento, el virus se adueña de la célula infectada y toma el control de la misma, poniendo a su disposición toda la maquinaria celular, que deja de ejercer la función que tenía previamente para dedicarse única y exclusivamente a realizar múltiples de copias del virus, tanto de su material genético como de sus proteínas, los cuales se ensamblan y salen al exterior para infectar de nuevo otras células, repitiendo el proceso.

Fuente: The Lancet (BBC).

En el caso del virus SARS-CoV-2, responsable de la actual pandemia de COVID-19, se trata de un coronavirus, es decir, un virus que contiene como material genético una única cadena de ARN, envuelto en una capa lipídica o de grasa, en la que se pueden encontrar proteínas como la proteína S (de spike, en inglés, o espícula, en castellano) que se sitúa hacia el exterior del virus en forma de espículas, de manera que al observar el virus a través de un microscopio, se puede apreciar una estructura similar a una corona.

El virus SARS-CoV-2 infecta las células humanas debido, precisamente, a que estas proteínas S encajan perfectamente, como una llave en una cerradura, en la proteína ACE2, situada en la membrana celular de las células humanas. Una vez se produce el reconocimiento de estas proteínas, se desencadena el ciclo de infección y replicación vírica descrito anteriormente. Cada vez que un virus infecta una célula, es capaz de generar entre 10.000 y 100.000 copias de sí mismo, que saldrán al medio extracelular lisando la célula infectada e infectando nuevas células humanas.

Cabe destacar, sin embargo, que en cada proceso de replicación del virus se pueden producir al azar pequeños errores que den lugar a mutaciones o cambios en el material genético del mismo, de manera que las copias generadas del virus por la célula infectada no necesariamente serán copias idénticas del virus que la infectó, sino que podrán ir acumulando diferentes mutaciones.

La aparición de mutaciones puede variar según el material genético del virus. Generalmente, la tasa de mutación en el ARN es mayor a la del ADN, debido, por un lado, a que se trata de una molécula más inestable y, por otro lado, a que sólo existen mecanismos celulares de corrección de errores en el caso del ADN. Es por ello, que se considera que un virus cuyo material genético es de ARN puede acumular un mayor número de mutaciones.

El proceso de mutación continua de los virus es comúnmente conocido. Tanto es así que, en el caso del virus de la influenza, responsable de la gripe y que también es un virus de ARN con envoltura, la acumulación de pequeñas mutaciones son las responsables de que se tenga que desarrollar una vacuna nueva cada año y, por consiguiente, los grupos de riesgo se deban vacunar anualmente.

La aparición de mutaciones en el genoma vírico pueden no tener ningún efecto o, por el contrario, pueden acarrear consecuencias positivas o negativas, como por ejemplo:

• Pueden provocar que el virus no sea reconocido por los anticuerpos humanos generados en una infección previa y, por lo tanto, pueden desarrollar de nuevo la enfermedad en una persona ya inmunizada.
• Pueden desencadenar la aparición de resistencias a determinadas sustancias antivirales.
• Pueden permitir que el virus sea capaz de infectar a otras especies.
• Pueden disminuir la letalidad del virus, aumentando la tasa de replicación en nuestras células, sin necesidad de infectar a otro individuo.

En el caso del virus SARS-CoV-2, se ha observado en estudios recientes que se trata de un virus genéticamente muy próximo a los coronavirus de los murciélagos (Reina, 2020). Por lo tanto, se cree que se trata de una zoonosis y que, debido a la aparición de determinadas mutaciones, el virus fue capaz de dar el salto a la especie humana, a través de alguna especie intermedia como podría ser el pangolín.

Las poblaciones virales se pueden considerar como un conjunto heterogéneo de mutantes. De hecho, en un estudio reciente llevado a cabo por el Centro Nacional de Microbiología del Instituto de Salud Carlos III (Díez-Fuertes et al., 2020), se han analizado los 28 primeros genomas completos del virus SARS-CoV-2 secuenciados en España, con el objetivo de identificar las mutaciones que ya han tenido lugar en su ARN y poder realizar un análisis de su expansión.
Los resultados obtenidos en este estudio han permitido concluir que la entrada del virus en España se produjo por hasta 15 vías diferentes, que ya existía transmisión intracomunitaria a mediados de febrero y que se descarta la existencia de un único paciente cero, lo que explicaría, además, el crecimiento exponencial tan explosivo e inmediato que hemos sufrido en nuestro país, al igual que en otros muchos.

Además, se han llevado a cabo en las últimas semanas estudios científicos (Yao et al., 2020; Korber et al., 2020) en los que se han caracterizado genéticamente diferentes aislados virales procedentes de pacientes de COVID-19 y se ha descubierto la presencia de mutaciones que le confieren al virus una variación significativa en cuanto a su patogenicidad.

Adicionalmente, estos estudios se han focalizado en identificar las mutaciones que se han producido hasta la fecha en el material genético del virus SARS-CoV-2, concretamente en la región que codifica para la proteína S, que es la que media la entrada del virus en las células humanas. Pues bien, se han identificado un total de 14 mutaciones diferentes, de las cuales la que más preocupa es la mutación Spike D614G, que es la que comenzó a extenderse por Europa a principios de febrero y que, posteriormente, se extendió a otras partes del mundo como Estados Unidos, siendo la forma dominante del virus en todo el mundo desde finales de marzo. Esta nueva cepa mutada parece ser incluso más contagiosa que la cepa original procedente de Wuhan. Por ello, los científicos responsables de estos estudios han advertido de que, si el coronavirus no disminuye en el verano como ocurre con la gripe estacional, y sigue mutando, podría limitar potencialmente la efectividad de las vacunas que están desarrollando los científicos frente al SARS-CoV-2.

Por lo tanto y la vista de estos primeros resultados acerca de las mutaciones que se van acumulando en el genoma del virus SARS-CoV-2, podemos concluir que resulta de crucial importancia el continuo seguimiento de la evolución de las mutaciones en el virus para poder actuar a tiempo en el desarrollo adecuado tanto de posibles vacunas como de posibles tratamientos antivirales que contribuyan a la erradicación de la actual pandemia.

Bibliografía

Díez-Fuertes, F., Iglesias-Caballero, M., Monzón, S., Jiménez, P., Varona, S., Cuesta, I., Zaballos, A., Thomson, M.M., Jiménez, M., García-Pérez, J., Pozo, F., Pérez-Olmeda, M., Alcamí, J., Casas, I. (2020). Phylodynamics of SARS-CoV-2 transmission in Spain. BioRxiv, the preprint server for biology. Disponible en:
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.04.20.050039v1.full.pdf+html

Korber, B., Fischer, W.M., Gnanakaran, S., Yoon, H., Theiler, J., Abfalterer, W., Foley, B., Giorgi, E.E., Bhattacharya, T., Parker, M.D., Partridge, D.G., Evans, C.M., de Silva, T.I. (2020). Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARS-CoV-2. BioRxiv, the preprint server for biology. Disponible en:
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.04.29.069054v1.full.pdf

Yao, H., Lu, X., Chen, Q., Xu, K., Chen, Y., Cheng, L., Liu, f., Wu, Z., Wu, H., Jin, C., Zheng, M., Wu, N., Jiang, C., Li, L. (2020). Patient-derived mutations impact pathogenicity of SARS-CoV-2. MedRxiv, the preprint server for health science. Disponible en: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.14.20060160v2