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Aumento rápido de la variante británica del SARS-CoV-2 presente en las aguas residuales en Inglaterra entre octubre de 2020 y enero de 2021

A medida que la pandemia de coronavirus 2019 (COVID-19) causada por el SARS-CoV-2 continúa propagándose, es fundamental detectar las señales de advertencia tempranas de un brote de enfermedad nuevo o potencial.

Se publicó un nuevo estudio en medRxiv* Server, confirma la utilidad del monitoreo de aguas residuales como una nueva herramienta importante en este sentido al demostrar la presencia de la variante SARS-CoV-2 en el Reino Unido en muestras de aguas residuales de Londres a principios de noviembre, y la frecuencia aumentará posteriormente. Esto refleja la propagación exponencial de la variante en el Reino Unido durante el mismo período.

Variante británica

La variante del Reino Unido (B.1.1.7) es una nueva variante que se está extendiendo rápidamente por el Reino Unido, particularmente en Londres, el sureste y el este de Inglaterra. Identificado por primera vez en noviembre de 2020, se remonta a Kent, en el sureste de Inglaterra, y puede haber aparecido allí en septiembre.

Esta variante se caracteriza por una serie de mutaciones, muchas de las cuales afectan el pico y se cree que afectan la biología del virus.

Estos incluyen mutaciones N501Y en el dominio de unión al receptor (RBD) del virus, P681H cerca del sitio de escisión de la furina y la deleción del aminoácido 69-70. Estos se correlacionan con una mayor afinidad por el receptor de la célula huésped, el receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), así como con la infección viral y la evasión inmune.

Esta sorprendente asociación entre las nuevas mutaciones en esta variante con potencial para una mayor transmisión del virus, evasión inmune y virulencia del virus condujo a la variante de preocupación (VOC) del SARS-CoV-2 2012/01/2020 por Public Health England (PHE) ).

La deleción de 69/70 aminoácidos está asociada con el fallo de la diana del gen S (SGTF) en la prueba de diagnóstico de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) del virus cuando el diagnóstico se confirmó mediante la identificación de otras diana del gen. SGTF se está utilizando para acceder a la parte potencial de casos confirmados de COVID-19 que resultan de la variante del Reino Unido.

Mayor propagación

Tanto la secuenciación completa del genoma como los datos de SGTF mostraron que la prevalencia de esta variante ha aumentado rápidamente con el tiempo, de modo que el 94% de las muestras clínicas secuenciadas desde Inglaterra a finales de enero demuestran la presencia de esta variante. Los datos epidemiológicos muestran que este linaje puede ser más transmisible que la cepa D614G anterior.

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El número de razas de este linaje también parece haber aumentado en 0,4 y 0,7 en comparación con las razas anteriores.

La variante británica fue seguida en rápida sucesión por las variantes en Sudáfrica y Brasil, las cuales tienen sus propias mutaciones únicas e importantes que influyen aún más en las propiedades de evasión inmunológica. De hecho, la mutación E484K, que confiere resistencia parcial a los anticuerpos neutralizantes, está presente en algunos virus de la cepa B.1.1.7 y puede aumentar el riesgo para la salud pública.

Monitoreo ambiental

Por lo tanto, la vigilancia ambiental (EE) está indicada como un método adecuado para monitorear la propagación del virus en todo el mundo y capturar rápidamente los cambios genéticos, así como las desviaciones epidemiológicas de lo normal, lo que indica un cambio en la biología viral.

La EE no solo ha demostrado su valor en múltiples lugares para este propósito, sino que también puede proporcionar una idea precisa de la prevalencia de los COV en la población. Anteriormente, ES mostró anteriormente, basado en el examen de aguas residuales de muestras recolectadas en Londres durante la primera ola de la epidemia, una estrecha coincidencia entre los niveles de ARN viral y el número de casos de COVID-19.

La secuenciación de próxima generación (NGS) de amplicones de ADN de aguas residuales permitió rastrear cambios en las variantes más prevalentes, desde las cepas anteriores hasta la cepa D614G casi completamente dominante para mayo de 2020. Esta cepa parece ser más transmisible que la cepa ancestral.

El aumento de la carga de ARN viral de las aguas residuales precede a un brote

El presente estudio tiene como objetivo detectar la presencia de SARS-CoV-2 en muestras de aguas residuales de Londres mediante PCR contra dos objetivos genómicos, con pruebas de PCR interferométrica semicuantitativa (nPCR) en lugar de las pruebas de PCR cuantitativas, que pueden ser menos sensibles y estables.

Los investigadores también desarrollaron nuevas interacciones nPCR para identificar amplicones de ADN, así como para cribarlos con NGS, y así capturar e identificar mutaciones importantes que distinguen los tres principales VOC de y de las cepas ancestrales de cada uno.

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Si bien las aguas residuales recolectadas en enero de 2020 fueron negativas para el ARN viral y la muestra de febrero contenía niveles bajos del virus, el ARN viral aumentó en marzo y abril, lo que se conoce como la primera ola. En mayo, el cierre nacional se asoció con una fuerte caída en los niveles de ARN viral en las aguas residuales, que duró cuatro meses.

Detección del ARN del SARS SARS-CoVCoV-2 en muestras de aguas residuales recolectadas en Londres entre el 14 de enero de 2020 y el 26 de enero de 2021. El porcentaje de replicación del ARN produce resultados positivos en las reacciones de nPCR A (azul) y nPCR B (naranja) dirigidas a RdRP y las regiones genómicas ORF8b se muestran, respectivamente, como columnas verticales.  El número diario de casos confirmados de COVID-19 en Londres está representado por una línea negra (promedio móvil de 7 a 7 días).  Los períodos de bloqueo en todo el país se indican con líneas rojas horizontales.  Fuente de datos de casos de COVID-19: https://coronavirus.data.gov.uk

Detección del ARN del SARS SARS-CoVCoV-2 en muestras de aguas residuales recolectadas en Londres entre el 14 de enero de 2020 y el 26 de enero de 2021. El porcentaje de replicación del ARN produce resultados positivos en las reacciones de nPCR A (azul) y nPCR B (naranja) dirigidas a RdRP y las regiones genómicas ORF8b se muestran, respectivamente, como columnas verticales. El número diario de casos confirmados de COVID-19 en Londres está representado por una línea negra (promedio móvil de 7 a 7 días). Los períodos de bloqueo en todo el país se indican con líneas rojas horizontales. Fuente de datos para los casos de COVID-19: https://coronavirus.data.gov.uk/

La siguiente ola comenzó en septiembre cuando aumentaron los niveles de ARN viral.

El segundo período de bloqueo, del 5 de noviembre al 2 de diciembre, parece haber tenido solo un efecto limitado en la limitación de la transmisión del virus que, junto con la aparición de la variante B.1.1.7 aparentemente transmisible, puede explicar los altos niveles de ADN. Ribovirus encontrado en las aguas residuales y el alto número de infecciones por SARS-CoV-2 reportadas en Inglaterra en diciembre de 2020 y enero de 2021. “

De hecho, en la semana que finalizó el 2 de enero, se cree que una de cada 30 y una de cada 50 personas en Londres e Inglaterra se infectaron.

Las muestras de NGS mostraron que hubo un aumento en las mutaciones que distinguieron el linaje del Reino Unido de las cepas ancestrales desde noviembre de 2020 hasta enero de 2021. En términos cuantitativos, las mutaciones aumentaron de aproximadamente 6.5-9% a 95-99% durante este período.

Las estimaciones resultantes de la prevalencia de la variante del Reino Unido coincidieron bien con el SGTF y los datos de secuenciación del genoma completo.

Las tasas de repetición de mutaciones B.1.1.7 presentes en el ARN viral de muestras de aguas residuales y de secuencias derivadas de muestras clínicas mostraron una compatibilidad excelente, pero esto no se encontró con mutaciones únicas en otros dos COV.

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¿Cuáles son los efectos?

La muy alta concordancia entre los cambios en la carga de ARN viral en las aguas residuales y las muestras clínicas de Londres muestra la viabilidad y confiabilidad del uso de aguas residuales como medio para EE durante la pandemia de COVID-19.

La EE tiene una ventaja potencial para la detección temprana de COV en comparación con el monitoreo clínico porque proporciona una instantánea instantánea de los eventos de transmisión de virus que representan a miles / millones de personas, incluida la infección asintomática.

Usando los métodos aprobados durante este estudio, los resultados de la secuenciación pueden estar disponibles una semana después de que las muestras de aguas residuales lleguen al laboratorio. En consecuencia, esta instantánea rápida del virus que circula en una gran población sobresale en la frecuencia de descubrimiento de patrones de transmisión a través de la secuenciación de muestras clínicas, con el inevitable retraso desde la infección hasta el inicio de los síntomas, las pruebas y finalmente la notificación de los resultados de las pruebas.

La detección de mutaciones B.1.1.7 muestra que esta herramienta se puede utilizar para identificar otras mutaciones, en particular las de las variantes de Sudáfrica y Brasil, si surgen, antes de su aparición clínica. Esto también podría ayudar a desarrollar vacunas actualizadas basadas en las cepas que circulan en ese punto.

La vigilancia clínica requiere pruebas de PCR rápidas y extensas, con un programa muy amplio para la secuenciación del genoma viral completo, que en la actualidad está limitado a muy pocos países. En este caso, el EE puede ser de gran ayuda para predecir brotes e identificar COV.

En lugar de EE en muestras de aguas residuales de sitios de tratamiento de aguas residuales que sirven a grandes poblaciones, los EE basados ​​en la comunidad ayudarán a detectar los COV de manera más sensible.

*Nota IMPORTANTE

MedRxiv publica informes científicos preliminares que no han sido revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, que dirigen la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud, ni deben tratarse como información estática.