¿Podrían las nuevas variantes de COVID socavar las vacunas? Los laboratorios se apresuran a averiguarlo
Un trabajador del hospital monitorea a una persona con COVID-19 en Sudáfrica, donde se identificó una nueva variante del SARS-CoV-2. Crédito: Rodger Bosch / AFP / Getty
A medida que crece la preocupación por las variantes de propagación más rápida del coronavirus SARS-CoV-2, los laboratorios de todo el mundo se apresuran a desentrañar la biología de estos virus. Los científicos quieren comprender por qué las variantes identificadas en el Reino Unido y Sudáfrica parecen estar propagándose tan rápidamente y si podrían disminuir la potencia de las vacunas o superar la inmunidad natural y provocar una serie de reinfecciones.
"Muchos de nosotros estamos luchando para dar sentido a las nuevas variantes, y la pregunta del millón de dólares es qué importancia tendrá esto para la efectividad de las vacunas que están administrando actualmente", dice Jeremy Luban, virólogo de la Universidad de Massachusetts Medical Escuela en Worcester.
Los primeros resultados de laboratorio están llegando y se esperan muchos más en los próximos días, ya que los investigadores se apresuran a probar las variantes virales y sus mutaciones constituyentes en modelos celulares y animales de SARS-CoV-2, y probarlos contra anticuerpos provocados por vacunas e Infecciones naturales. Una prueba preliminar publicada el 8 de enero 1 encontró que una mutación compartida por ambas variantes no alteró la actividad de los anticuerpos producidos por las personas que recibieron una vacuna desarrollada por Pfizer y BionTech. Se esperan pronto datos sobre otras mutaciones y vacunas.
“Para la semana que viene tendremos mucha más información”, dice Vineet Menachery, virólogo de la Rama Médica de la Universidad de Texas (UTMB) en Galveston, cuyo equipo se está preparando para estudiar las variantes.
Biología subyacente
Los investigadores detectaron las variantes del coronavirus a fines de noviembre y principios de diciembre de 2020 a través de la secuenciación del genoma. Un esfuerzo genómico de COVID-19 en todo el Reino Unido determinó que una variante del virus ahora conocida como B.1.1.7 había estado detrás del creciente número de casos en el sureste de Inglaterra y Londres; la variante ahora se ha extendido al resto de Gran Bretaña y se ha detectado en decenas de países en todo el mundo (ver 'Secuencias virales').
Y un equipo dirigido por el bioinformático Tulio de Oliveira de la Universidad de KwaZulu-Natal en Durban, Sudáfrica, conectó 2 una epidemia de rápido crecimiento en la provincia de Eastern Cape del país con una variante del coronavirus que los investigadores denominan 501Y.V2. Las variantes del Reino Unido y Sudáfrica surgieron de forma independiente, pero ambas llevan una gran cantidad de mutaciones, algunas de ellas similares, en la proteína de pico de coronavirus, a través de la cual el virus identifica e infecta a las células huésped, y que sirve como el principal objetivo de nuestra respuesta inmune.
Fuente: Datos de GISAID / Angie Hinrichs, Universidad de California, Santa Cruz, Instituto de Genómica; datos al 6 de enero de 2021.
Los epidemiólogos que estudian el crecimiento de la variante B.1.1.7 en el Reino Unido han estimado que es alrededor de un 50% más transmisible que otras variantes del SARS-CoV-2 que se sabe que están en circulación 3 , una idea que contribuyó a la opinión del gobierno del Reino Unido. decisión de entrar en un tercer cierre nacional el 5 de enero. "La epidemiología realmente nos ha mostrado el camino aquí", dice Wendy Barclay, viróloga del Imperial College de Londres y miembro de un grupo que asesora al gobierno sobre su respuesta a B.1.1.7.
Pero es importante, añade Barclay, que los científicos determinen la biología subyacente. "Comprender qué propiedades del virus lo hacen más transmisible nos permite estar más informados sobre las decisiones políticas".
Un desafío es desenredar los efectos de las mutaciones que distinguen a los linajes del Reino Unido y Sudáfrica de sus parientes cercanos. La variante B.1.1.7 lleva ocho cambios que afectan a la proteína de pico y varios más en otros genes; las muestras de la variante sudafricana 501Y.V2 llevan hasta nueve cambios en la proteína de pico. Determinar los resultados son los responsables de la propagación rápida de las variantes y sus otras propiedades es un "enorme desafío", dice Luban. "No creo que haya una sola mutación que lo explique todo".
Gran parte del esfuerzo se centra en un cambio en la proteína de pico que comparten ambos linajes, denominada N501Y. Esta mutación altera una parte del pico, llamado dominio de unión al receptor, que se fija a una proteína humana para permitir la infección. Una hipótesis que han insinuado estudios anteriores es que el cambio de N501Y permite que el virus se adhiera a las células con más fuerza, lo que facilita la infección, dice Barclay.
La mutación N501Y es una de varias que el equipo de Menachery se está preparando para probar en hámsteres, que son modelos para estudiar la transmisión del SARS-CoV-2. Menachery formó parte de un equipo que informó 4 el año pasado que una mutación diferente en la proteína de pico incluido que los virus alcanzaran mayores concentraciones en las vías respiratorias superiores de los hámsters, en comparación con los virus que carecen del cambio. "Eso es lo que espero con estas mutaciones", dice. "Si ese es el caso, eso va a impulsar su transmisibilidad". Un informe publicado a finales de diciembre apoya esa hipótesis: encontró más material genético del SARS-CoV-2 en los hisopos de personas infectadas con la variante B.1.1.7, que en los individuos infectados con virus que carecen del cambio N501Y.
Pruebas de anticuerpos
La rápida propagación de las variantes ha desencadenado esfuerzos para contener su propagación, cierres, restricciones fronterizas y una mayor vigilancia. A la sensación de urgencia se suma la preocupación de que las variantes pueden debilitar las respuestas inmunitarias desencadenadas por las vacunas y las infecciones previas. Ambas variantes albergan mutaciones en regiones de la proteína de pico que son reconocidas por potentes anticuerpos 'neutralizantes' o bloqueadores de virus, dice Jason McLellan, biólogo estructural de la Universidad de Texas en Austin, que estudia las proteínas de pico de coronavirus.Esto plantea la posibilidad de que los anticuerpos de estas regiones, el dominio de unión al receptor y una parte llamada dominio N-terminal, pueden verse afectados por las mutaciones.
Como resultado, los investigadores académicos y gubernamentales y los desarrolladores de vacunas ahora están las veinticuatro horas del día para abordar la pregunta. “Es una velocidad increíble”, dice Pei-Yong Shi, un virólogo de UTMB que colabora con Pfizer para analizar la sangre de los participantes en el exitoso ensayo de vacunas de la compañía. En la preimpresión del 8 de enero, el equipo encontró poca diferencia en la potencia de los anticuerpos generados por 20 participantes contra virus portadores de la mutación N501Y, en comparación con los anticuerpos producidos para combatir virus que carecen del cambio. El equipo ahora está examinando los efectos de otras mutaciones en las variantes.
En un experimento relacionado, un equipo dirigido por el colega de Shi, Menachery, descubrió que la mutación 501Y, al menos, no afectó drásticamente la actividad de los anticuerpos neutralizantes en el suero convaleciente, la porción de sangre que contiene anticuerpos extraída de personas que se han recuperado de la infección por COVID. . Esto sugiere que es poco probable que la mutación 501Y altere la inmunidad, agrega Menachery, quien publicó los datos en Twitter el 22 de diciembre.
Sin embargo, otras mutaciones pueden afectar la inmunidad. La principal de ellas es otra mutación del dominio de unión al receptor, llamada E484K, que el equipo de De Oliveira ha identificado en la variante 501Y.V2. El equipo está trabajando con el virólogo Alex Sigal en el Instituto de Investigación de Salud de África en Durban para probar la variante contra el suero convaleciente y el suero de personas que han sido vacunadas en los ensayos. Los primeros resultados de estos estudios deberían estar disponibles públicamente en unos días, dice de Oliveira.
Escape inmunológico
Existe evidencia emergente de que la mutación E484K puede permitir que el virus escape de las respuestas inmunitarias de algunas personas. En una preimpresión del 28 de diciembre 5, un equipo dirigido por el inmunólogo Rino Rappuoli, de la Toscana Life Sciences Foundation en Siena, Italia, cultivó el SARS-CoV-2 en presencia de niveles bajos del suero convaleciente de una persona. El objetivo era seleccionar mutaciones virales que evaden el repertorio diverso de anticuerpos generados en respuesta a la infección. “No se suponía que el experimento funcionara necesariamente”, dice McLellan, coautor. Pero en 90 días, el virus había detectado 3 mutaciones que lo hacían impermeable al suero de la persona: una de ellas era la mutación E484K encontrada en la variante sudafricana; los otros fueron cambios en el dominio N-terminal encontrados tanto en la variante sudafricana como en la británica. “Eso fue sorprendente”, dice McLellan, porque sugirió que toda la respuesta de anticuerpos del individuo contra el SARS-CoV-2 estaba dirigida contra una pequeña porción de la proteína de pico.
La cepa desarrollada en el laboratorio demostró ser menos resistente a los sueros convalecientes de otras personas. Pero el experimento sugiere que mutaciones como E484K y los cambios en el dominio N-terminal que son portados por ambas variantes podrían afectar la forma en que los anticuerpos generados por las vacunas y la infección previa reconocen las mutaciones, dice McLellan.
La firma de biotecnología Moderna en Cambridge, Massachusetts, que ha desarrollado una vacuna basada en ARN, ha dicho que espera que sus inyecciones funcionen contra la variante del Reino Unido y que las pruebas están en marcha.
Una pregunta urgente es si tales cambios alterarán la efectividad de las vacunas en el mundo real, dice Jesse Bloom, biólogo evolutivo viral del Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson en Seattle, Washington. Y, en una preimpresión del 4 de enero 6 , su equipo informó que E484K y varias otras mutaciones pueden escapar al reconocimiento de los anticuerpos en los sueros convalecientes de las personas en diversos grados.
Pero Bloom y otros científicos tienen la esperanza de que las mutaciones en las variantes no debiliten sustancialmente el rendimiento de las vacunas. Las inyecciones pueden provocar enormes niveles de anticuerpos neutralizantes, por lo que una pequeña caída en su potencia contra las variantes podrían no importar. Es posible que otras ramas de la respuesta inmunitaria (las células T, por ejemplo) que son activadas por las vacunas no se vean afectadas. “Si tuviera que apostar ahora mismo, diría que las vacunas seguirán siendo efectivas para las cosas que realmente importan: evitar que las personas se enfermen de muerte”, dice Luban.
Nature 589 , 177-178 (2021)
ACTUALIZACIONES Y CORRECCIONES
Actualización 8 de enero de 2021 : esta historia se ha actualizado con los hallazgos de una preimpresión que sugiere que la vacuna Pfizer-BioNtech es eficaz contra una forma mutada del virus SARS-CoV-2.
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