La rápida difusión (en pocos meses) y la extensa dimensión (pandemia) del betacoronavirus causante de la Covid-19 (SARS-CoV-2) ha permitido ver la aparición de numerosas variantes (como la contagiosa variante delta), linajes y sublinajes del virus original de Wuhan (Wu-1, la cepa natural o Wild Type; es decir, la más cercana genéticamente a los virus detectados en algunas especies de murciélagos de herradura Rhinolophus y otros virus recombinantes más recientes encontrados en murciélagos de Laos). El fenómeno, por otra parte inherente a los virus RNA, sigue ocurriendo incluso tras la aparición de las diversas y eficaces vacunas de plataformas mRNA y de adenovirus manipulados.
La tremenda disparidad geográfica en la aplicación de las vacunas, desde el punto de vista planetario, con diferencias notables entre el mundo desarrollado y el aún por desarrollar permite entender que la aparición de nuevas variantes de preocupación y de interés (definición OMS) y variantes bajo monitoreo (definición CDC) no ha acabado todavía.
El sublinaje AY.4.2 de la variante delta (B.1.617.2, mal llamada india), conocido en los medios de comunicación como delta plus, es un ejemplo válido y actual. Porque la variante delta es la que más preocupa hoy en todo el planeta al ser más contagiosa (50%) que la alfa y mostrar cierta resistencia a las vacunas contra las formas más leves de la infección. El sublinaje delta plus parece superar en un 10-15% la capacidad contagiante de delta, aunque su difusión, hasta ahora, no es notable salvo en el Reino Unido.
Convergencia evolutiva
Pero pensar que el fenómeno mutante ocurre solo en las zonas del planeta donde hay escasez y un retardo inaceptable en la distribución de las vacunas es una verdad a medias. En el mundo desarrollado hay todavía cientos de millones de personas no vacunadas debido a diversos motivos. Por razones, o sinrazones, que van desde el negacionismo clásico e irredento hasta el escepticismo, la simple y compleja incertidumbre o por ideas difíciles de entender.
El fenómeno de la aparición de nuevas variantes, linajes y sublinajes no depende solo del incremento del número de casos. La naturaleza sigue sus normas. Los virus, dejados al azar, las cumplen a rajatabla pues tienen la vocación genética de mutar. Es fácil entender que, a mayor número circulante de virus, habrá una mayor probabilidad de cambios, en realidad un consorcio de mutaciones.
Pero estas no aparecen, sino que están surgiendo de forma aleatoria y discreta durante la replicación viral. Y se detectan cuando se hacen estudios genómicos masivos y continuos. Por esta razón, además de otras (estigma), no es apropiado la denominación geográfica: describir una variante en Inglaterra no significa que dicha variante no existiera antes, o de forma coetánea, a 10.000 kilómetros de distancia (fenómeno de la convergencia evolutiva por presión positiva).
Variante delta, hasta 1.000 veces más carga vírica
Dicho de otro modo: un factor de enorme importancia en el relato de la historia de los virus mutantes es la disponibilidad tecnológica y el interés político y científico en la detección de estos. El potencial tecnológico es mayor en los países desarrollados y con apoyo político y social a la ciencia. No debe extrañar que el Reino Unido, los Estados Unidos y la Unión Europea (aquí, con grandes diferencias entre los estados miembros) estén a la cabeza en la generación y explotación de los datos genómicos.
La magnífica excepción a la regla es Sudáfrica, cuyo nivel de compromiso y participación en esta aventura es de vanguardia y muy loable.
Merced a lo anterior, se han podido conocer de forma sucesiva las variantes bajo monitoreo (VBM) alfa (UK), beta (Sudáfrica), gamma (Brasil), la variante de preocupación (VOC) delta (India) y las variantes de interés (VOI) lambda y mu, entre otras, en denominación de la OMS (VOC, VOI) y los CDC (VBM, VOI), por citar las más famosas e importantes.
La preocupación, el interés y el monitoreo científico se deben a la capacidad de las variantes virales de difundirse mejor (50% de la VOC-alfa sobre la Wu-1 original y 50% la delta sobre la alfa; la beta también es más contagiosa), aumentar la carga vírica (hasta 1.000 veces la VOC-delta), provocar daños más graves a los infectados (hospitalización, ingreso en UCI, muerte) pues la alfa es 30-70% más letal que la Wu-1 y/o eludir la respuesta inmunitaria natural o estimulada por las vacunas (VOCs-beta, gamma y delta).
El estudio del fenómeno mutacional se ha centrado, desde el inicio de la pandemia, en una de las cuatro proteínas estructurales (S, N, M, E) codificadas por el genoma del coronavirus pandémico. En concreto, en la proteína S (Spike, espiga, espícula o pico).
Las mutaciones de la proteína de superficie S, el objetivo principal
Se entiende el protagonismo de esta estructura antigénica y patogénica porque la proteína S es un elemento clave para la unión del virus invasor con los receptores (ACE2) y algún correceptor (TMPRSS2) de las membranas de las células hospedadoras de las fosas nasales, aparato respiratorio y otros órganos y aparatos. Un paso necesario para la unión, entrada y replicación del virus en la célula parasitada.
El número de publicaciones al respecto (centradas en la proteína S) es tan apabullante que pareciera que no existen más cambios, deleciones o inserciones de aminoácidos en el genoma viral, fuera del corto segmento ocupado por la espiga. Es decir, en las otras proteínas estructurales del tercio terminal del genoma: nucleocápside (N), membrana (M) y envuelta (E) y algunas proteínas accesorias, o en las 16 proteínas no estructurales (nsp) codificadas por la poliproteína 1ab (pp1ab) que ocupa dos tercios del enorme genoma coronavírico de 29.903 letras.
Si se hace una alusión comparativa a la exploración espacial, como se sabe por las extraordinarias aportaciones de la NASA, podemos asegurar que hay mucha información más allá de Marte.
En este sentido, y en referencia al coronavirus pandémico, el modelo experimental más utilizado para estudiar y conocer los cambios relacionados con la espícula S es un pseudovirus construido a partir de un lentivirus (un género de virus de la familia Retroviridae, la misma del VIH).
La peculiaridad de este conocido modelo es que solo expresa la proteína S, ignorando las otras tres de la estructura (N, M, E). Lo cual obvia un hecho contrastado: la mayoría de las mutaciones del coronavirus pandémico aparecen fuera de la espiga S. Si solo se busca vida en Marte, se dejan de lado otros mundos. Pero todos están en el mismo universo expansivo.
Proteína N (nucleocápside), nueva diana frente a la variante delta
Un equipo de la Universidad de California (UCA) ha ido más allá. Han desarrollado un modelo de análisis basado en partículas similares a virus o, en inglés, Viral-Like Particles (en adelante, VLP). Lo han denominado partículas similares al virus SARS-CoV-2 (SC2-VLP). Las SC2-VLP se caracterizan por disponer de todas las proteínas estructurales del virus (S, N, M y E) y carecer del RNA.
Esto tiene una doble consecuencia: permite conocer qué sucede con las proteínas no-S y evita la posibilidad de infección porque, al carecer de RNA, no es posible la replicación intracelular y difusión a otras células. Pero permite introducir un segmento de un ARN mensajero (mRNA) marcado en la VLP manipulada. El marcador emite una señal luminosa que permite detectar la intensidad de brillo.
Utilizan la enzima luciferasa, de 550 aminoácidos (62 kDa), una herramienta conocida y muy útil en biología molecular. A mayor cantidad de mRNA, hay más brillo o luminosidad intrapartícula. Por otra parte, estas estructuras de laboratorio son estables frente a la ribonucleasa A, resisten el tratamiento de congelación-descongelación y pueden concentrarse por precipitación, ultrafiltración y ultracentrifugación.
El siguiente paso fue introducir varias mutaciones en las SC2-VLP, cambios que implicaban a todas las proteínas estructurales. Una de estas mutaciones es la denominada R203N (presente en la variante delta) y ubicada en la proteína N. La proteína N no está en la superficie, como la S, sino dentro del virus. En cuanto a su función, es esencial en la replicación viral porque colabora al empaquetado, estabilización y liberación del material genético viral. En la proteína N hay un sector clave de siete aminoácidos (N: aa199-205) y en todas las VOC/VOI existe al menos una mutación con una penetrancia mayor del 50%.
Argumentos que pueden explicar la mayor difusión de la variante delta
El análisis de las SC2-VLPT muestra mayor intensidad de la luminiscencia. Traducido a cantidad de mRNA, significa que hay 10 veces más del ácido nucleico. Es decir, el cambio de un solo aminoácido (R203N) aumenta notablemente la cantidad de mRNA. Esto sucede con la variante delta, pero también con las variantes alfa y gamma (incremento de 7.5 y 4.2 veces su brillo, o mRNA). Aplicando el experimento en un coronavirus real manipulado (un modelo de genética inversa) para introducir la mutación R203N, produjo 51 veces más virus infectivo que el original de Wuhan-Hu-1.
El espectacular trabajo citado aquí y que mereció un comentario en Science es autoría de Abdullah M. Sye et al., miembros del equipo dirigido por la doctora Jennifer A. Doudna, de la UCA en Berkeley, premio Nobel de Química en 2020 compartido con Emmanuelle Carpentier. No sobra decir que el jurado del premio debió pensar en el español Francisco J.M. Mojica, de la Universidad de Alicante, un héroe –como lo llaman en Cell– pionero de la tecnología CRISPR (1993).
El experimento SC2-VLP del grupo de Doudna se basa en un modelo experimental original en su diseño, lo que puede implicar limitaciones y obliga a la prudencia. Además, tiene otras ventajas: 1. El modelo SC2-VLP es más fisiológico que el de pseudovirus. 2. Puede ser realizado en instalaciones de nivel de seguridad más bajo (el SARS-CoV-2 necesita nivel 3 de bioseguridad/BSL). Y 3. Permite aventurar que la proteína N puede ser una futura diana terapéutica a la que atacar con fármacos y/o con anticuerpos monoclonales. De hecho, en el trabajo utilizan un monoclonal (MM43) para medir los anticuerpos neutralizantes.
En cuanto a la relación de las VLP con las vacunas, es sabido que son plataformas en uso desde el comienzo de los estudios contra el coronavirus pandémico.
