Una nueva variante de coronavirus se ha extendido por todo el Reino Unido y se ha detectado en los Estados Unidos, Canadá y otros lugares. Los científicos están preocupados que estas nuevas cepas se pueden propagar más fácilmente.
Como biólogo evolutivo, estudio cómo la mutación y la selección se combinan para dar forma a los cambios en las poblaciones a lo largo del tiempo. Nunca antes habíamos tenido tantos datos en tiempo real sobre la evolución como lo hacemos con SARS-CoV-2: encima 380.000 genomas fueron secuenciados el año pasado.
El SARS-CoV-2 ha ido mutando a medida que se propaga, generando ligeras diferencias en su genoma. Estas mutaciones permiten a los científicos rastrear quién está relacionado con quién en todo el mundo. árbol de familia
Los biólogos evolucionistas, incluyéndome a mí, hemos advertido contra la sobreinterpretación de la amenaza que representan las mutaciones. La mayoría de las mutaciones no ayudarán al virus, al igual que es poco probable que patear al azar una máquina en funcionamiento lo mejore.
Pero de vez en cuando, una mutación o un conjunto de mutaciones le dan al virus una ventaja. Los datos son convincentes de que las mutaciones que porta la variante que apareció por primera vez en el Reino Unido, conocida como B.1.1.7, hacen que el virus sea más “apto”.
¿Mayor aptitud o oportunidad?
Cuando una nueva variante se vuelve común, los científicos determinan el motivo de su propagación. Un virus portador de una mutación en particular puede aumentar en frecuencia por casualidad si es:
- llevado por un superpropagador;
- trasladado a una nueva ubicación no infectada;
- introducido en un nuevo segmento de la población.
Los dos últimos ejemplos se denominan “eventos fundadores”: puede ocurrir un rápido aumento en la frecuencia si una variante particular se introduce en un nuevo grupo y comienza una epidemia. Los eventos fortuitos pueden explicar la aumento de la frecuencia de varias variantes diferentes de SARS-CoV-2.
Pero B.1.1.7 es una excepción. Muestra una señal de selección muy fuerte.
Durante los últimos dos meses, B.1.1.7 ha aumentado en frecuencia más rápido que los no B.1.1.7 en prácticamente todas las semanas y regiones de salud en Inglaterra. Estos datos, informados el 21 de diciembre de 2020, ayudó a convencer al Reino Unido El primer ministro Boris Johnson cerrará gran parte del país y llevó a prohibiciones de viaje generalizadas desde el Reino Unido.
El aumento de B.1.1.7 no se puede explicar por un evento fundador en nuevas regiones, porque COVID-19 ya estaba circulando por el Reino Unido.
Los eventos de los fundadores en un nuevo segmento de la población (por ejemplo, después de una conferencia) tampoco son plausibles dadas las restricciones generalizadas contra las grandes reuniones en e se momento.
Nuestra capacidad para rastrear la evolución del SARS-CoV-2 se debe al esfuerzo masivo de los científicos para compartir y analizar datos en tiempo real.
Pero el conocimiento increíblemente detallado que tenemos sobre B.1.1.7 también se debe a pura suerte.
Una de sus mutaciones alteró una sección del genoma utilizado para probar COVID-19 en el Reino Unido, lo que permitió la imagen de la propagación evolutiva que se extrae de más de 275.000 casos.
Evolución en acción
Los epidemiólogos han concluido que B.1.1.7 es más transmisible, pero no hay indicios de que sea más mortal.
Algunos investigadores estiman que B.1.1.7 aumenta el número de casos nuevos causados por un individuo infectado (llamado número reproductivo o Rt) entre 40 y 80 por ciento; otro estudio preliminar encontró que Rt aumentó en un 50-74 por ciento.
Una ventaja del 40-80 por ciento significa que B.1.1.7 no es solo un poco más en forma, es mucho más en forma.
Incluso cuando la selección es tan fuerte, la evolución no es instantánea. Nuestro modelo matemático, así como el de otros en Canadá y el NOS, muestra que B.1.1.7 tarda un par de meses en alcanzar su ascenso meteórico, porque solo una pequeña fracción de los casos lleva inicialmente la nueva variante.
Para muchos países, como EE. UU. Y Canadá, donde el número de casos de COVID-19 ha aumentado de manera precaria, una variante que aumenta la transmisión entre un 40 y un 80 por ciento amenaza con llevarnos a la cima.
Podría conducir a un crecimiento exponencial de los casos y abrumar la atención médica ya raída. El cambio evolutivo lleva un tiempo, lo que nos da unas semanas para prepararnos.
Más variantes
Una sorpresa para los investigadores fue que B.1.1.7 presenta un número notable de nuevas mutaciones.
B.1.1.7 ha acumulado 30-35 cambios durante el año pasado. B.1.1.7 no muta a un ritmo mayor, pero parece haber experimentado un cambio rápido en el pasado reciente.
El virus puede haber sido portado por un individuo inmunodeprimido. Las personas con sistemas inmunológicos más débiles luchan contra el virus constantemente, con infecciones prolongadas, rondas recurrentes de replicación viral y solo una respuesta inmune parcial a la cual el virus está en constante evolución.
(NextStrain / CC BY 4.0)
Arriba: cada punto representa un genoma del SARS-CoV-2, con ramas que se conectan relacionadas virus a sus antepasados. El centro representa el virus introducido en humanos. Los virus más alejados del centro tienen más mutaciones. Destacadas en oro son las tres nuevas variantes.
Los informes de investigación preliminares que aún no se han verificado han descrito otras dos variantes de preocupación: una originaria de Sudáfrica (B.1.351) y uno de Brasil (P1).
Ambas variantes muestran una historia reciente de exceso de mutaciones y rápidos aumentos de frecuencia en las poblaciones locales. Actualmente, los científicos están recopilando los datos necesarios para confirmar que la selección para una mayor transmisión, no la casualidad, es la responsable.
¿Qué cambió para permitir la propagación?
La selección juega dos papeles en la evolución de estas variantes.
Primero, considere el papel dentro de esos individuos en el que surgió la gran cantidad de mutantes. 23 mutaciones de B.1.1.7 y las 21 mutaciones de P1 no se distribuyen aleatoriamente en el genoma, sino que se agrupan en el gen que codifica la proteína de pico.
Un cambio en el pico, llamado N501Y, surgió de forma independiente en las tres variantes, así como en los pacientes inmunodeprimidos estudiados en el NOS y Reino Unido. Otros cambios en el pico (por ejemplo, E484K, del69-70) se ven en dos de las tres variantes.
Más allá del pico, las tres variantes de interés comparten una mutación adicional que elimina una pequeña parte de la denominada “proteína 6 no estructural” (NSP6).
Todavía no sabemos qué hace la eliminación, pero en un coronavirus relacionado, NSP6 engaña a un sistema de defensa celular y puede promover la infección por coronavirus.
NSP6 también secuestra este sistema para ayudar copiar el genoma viral. De cualquier manera, la eliminación podría alterar la capacidad del virus para afianzarse y replicarse dentro de nuestras células.
Transmisión más sencilla
La evolución paralela de las mismas mutaciones en diferentes países y en diferentes pacientes inmunodeprimidos sugiere que transmiten una ventaja selectiva para evadir los sistemas inmunológicos de los individuos en los que se produjeron las mutaciones. Para N501Y, esto ha sido respaldado por experimentos en ratones.
Pero, ¿qué explica la mayor tasa de transmisión de individuo a individuo? Esto es difícil de responder porque las muchas mutaciones que surgieron a la vez ahora están agrupadas en estas variantes, y podría ser cualquiera o una combinación de ellas lo que conduce a la ventaja de transmisión.
Dicho esto, varias de estas variantes han surgido antes por sí solas y no han llevado a una rápida propagación.
Un estudio demostró que N501Y solo tenía una ventaja de transmisión débil por sí solo, aumentando rápidamente sólo cuando se combina con el conjunto de mutaciones observadas en B.1.1.7.
Si bien aún se está escribiendo la historia evolutiva de COVID, ahora está surgiendo un mensaje importante. La ventaja de transmisión del 40-80 por ciento de B.1.1.7, y potencialmente las otras variantes B.1.351 y P1, abrumará a muchos países en los próximos meses.
Estamos en una carrera contra la evolución viral. Debemos lanzar las vacunas lo más rápido posible, detener el flujo de variantes restringiendo las interacciones y los viajes, y adelantarnos a la propagación aumentando la vigilancia y el rastreo de contactos. 
Sarah Otto, Profesor de biología evolutiva de la Universidad de Killam, Universidad de Columbia Britanica
Este artículo se vuelve a publicar de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el artículo original.
.