Científico de la Universidad de Missouri ayuda a detectar

Primero delta, luego omicrón. Las últimas variantes de Covid se han extendido como la pólvora por todo el mundo en los últimos meses, lo que lleva a muchos científicos a preguntarse cuándo aparecerá la próxima variante. Ahora, los científicos pueden estar un paso más cerca de tomar esa determinación.

Un equipo multiinstitucional de investigadores, incluido el virólogo Marc Johnson, profesor de microbiología molecular e inmunología en la Universidad de Missouri, ha detectado al menos cuatro variantes «crípticas» del SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19. en muestras de aguas residuales del sistema de alcantarillado público de la ciudad de Nueva York. Sus hallazgos fueron publicados recientemente en Comunicaciones de la naturalezaun diario de Naturaleza.

Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), los virus como el SARS-CoV-2 pueden evolucionar continuamente adquiriendo mutaciones. Las variantes, como delta u omicron, pueden contener una o más mutaciones dentro de su secuencia viral que ayudan a distinguirse de otras variantes del SARS-CoV-2.

Johnson, coautor del estudio, cree que los resultados sugieren que las mutaciones «crípticas» que identificaron en la ciudad de Nueva York podrían estar relacionadas con posibles orígenes animales. Si bien estos orígenes aún no se han verificado, él cree que una posible fuente podría ser las ratas que frecuentan el sistema de alcantarillado de la ciudad de Nueva York.

“Por ejemplo, todavía no sabemos de dónde vino la variante omicron, pero tenía que venir de alguna parte”, dijo Johnson. “Estas variantes están apareciendo en todas partes, incluido omicron, que finalmente se extendió a la población general y causó estragos. Creemos que estos linajes extraños podrían ser de donde proviene la próxima variante de preocupación por COVID-19”.

Cazando mutaciones de virus

La idea de este proyecto comenzó en marzo de 2020 después de que John Dennehy, virólogo y profesor de biología en Queens College, City University of New York, comenzara a buscar diferentes formas de analizar el impacto de la pandemia de COVID-19. Monica Trujillo, profesora asociada en Queensborough Community College, City University of New York, compartió con Dennehy un estudio de Australia que describía el uso de aguas residuales para rastrear la propagación de un coronavirus, e inspiró a Trujillo a preguntar a los funcionarios del Departamento de Educación de la Ciudad de Nueva York Protección Ambiental para enviarle muestras de aguas residuales para realizar un trabajo similar.

En el verano de 2020, Dennehy y Trujillo se asociaron con Davida Smyth, autora principal del estudio. Smyth, ahora profesor asociado en Texas A&M University-San Antonio, estaba en The New School, Nueva York en ese momento. Reunieron a un equipo de investigadores para comenzar a rastrear la propagación del coronavirus a través de las aguas residuales de la ciudad de Nueva York. Desde entonces, Dennehy, coautor correspondiente del estudio, encontró algunos resultados interesantes. Cuando compartió algunos de los resultados más inusuales durante un episodio de marzo de 2021 del podcast de Vincent Racaniello «This Week in Virology», un podcast popular entre virólogos de todo el país, Johnson estaba escuchando.

«Las mutaciones que estábamos observando en nuestra muestra no eran típicas entre ninguna de las secuencias conocidas que circulaban en ese momento», dijo Dennehy.

Irónicamente, Johnson se acercó simultáneamente a varios investigadores en los Estados Unidos que estaban haciendo un trabajo similar con aguas residuales después de que observó algunos resultados inusuales de su análisis de aguas residuales en algunas de sus muestras del área metropolitana de St. zona de Luis. En el podcast, escuchó a Dennehy describir su enfoque específico, que resultó ser el mismo método que MU estaba usando para analizar muestras de aguas residuales para SARS-CoV-2 en Missouri, pero con una diferencia clave: MU estaba analizando una región más grande del genoma del virus para posibles mutaciones. En una semana, Johnson envió muestras de aguas residuales de la ciudad de Nueva York a MU para su posterior análisis.

“Cuando comenzamos con las muestras de la ciudad de Nueva York, buscaba si tenían las mismas secuencias de virus que vi en algunas de mis muestras de St. Luis”, dijo Johnson. “Eran diferentes, pero todos tenían mutaciones similares en común en un lugar particular del virus: Q498. Lo sorprendente es que en la mayoría de las muestras de la ciudad de Nueva York, la Q en Q498 se había convertido en Y, o la glutamina en tirosina. Si miras la base de datos, no hubo, y sigue sin haber, un paciente humano que haya tenido esa mutación”.

Dennehy cree que una posible explicación podría ser un proceso biológico llamado evolución convergente.

“Un animal en Missouri no se va a mezclar con el mismo tipo de animal en la ciudad de Nueva York”, dijo Dennehy. “Por lo tanto, la evolución del virus en cada área geográfica es independiente entre sí, pero como es el mismo animal, el virus se ve igual en ambos lugares. Por ejemplo, creemos que las condiciones en Sudáfrica que dieron lugar a la variante omicron son las mismas condiciones en la ciudad de Nueva York que dieron lugar a nuestras variantes crípticas. Como biólogo, pensé que la propagación del delta era amenazante, pero la velocidad con la que omicron se apoderó de la ciudad de Nueva York está en otro nivel”.

Entender el impacto más amplio

Smyth se unió al equipo de investigación en parte debido a su pasión por llevar la ciencia desde el interior de un laboratorio para mostrar cómo se puede aplicar a través de un impacto más amplio en el mundo real. Orgullosa de ser una inmigrante irlandesa, pasó de estudiar los conceptos básicos de biología al principio de su carrera a perseguir su pasión al involucrar a sus estudiantes en problemas de salud del mundo real, como la resistencia a los antibióticos y el seguimiento del coronavirus en las aguas residuales.

“Estoy interesado en cómo podemos tomar lo que sabemos y aplicarlo al mundo real donde más se necesita”, dijo Smyth, quien también es subdirector del Centro Nacional para la Ciencia y el Compromiso Cívico. “La vigilancia de las aguas residuales es realmente importante en el contexto de las medidas de salud pública basadas en la comunidad donde tenemos la capacidad de comunicar información de salud a un nivel en el que se pueden implementar decisiones, prácticas e intervenciones. La vigilancia de aguas residuales es rápida, económica e imparcial, y por esa razón tiene la capacidad de implementarse según la disponibilidad de recursos en una variedad de contextos, especialmente en áreas con recursos limitados, como la baja disponibilidad de pruebas y vacunas”.

“Seguimiento de linajes crípticos de SARS-CoV-2 detectados en aguas residuales de Nueva York”, fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza. El financiamiento fue proporcionado en parte por el Departamento de Protección Ambiental de la Ciudad de Nueva York, una donación del Fondo Caritativo Linda Markeloff y una subvención de los Institutos Nacionales de Salud (U01DA053893-01).

Los coautores incluyen a Devon Gregory, Maddie Graham, Yue Guan, Caitlyn Guldenpfennig, Terry Lyddon, Clayton Rushford, Reinier Suarez, Emma Teixeiro y Mark Daniels en MU; Davida Smyth y Geena Sompanya en Texas A&M University-San Antonio; Mónica Trujillo en Queensborough Community College, Universidad de la Ciudad de Nueva York; Kristen Cheung, Anna Gao, Irene Hoxie, Sherin Kannoly, Nanami Kubota, Michelle Markman y Kaung Myat San de la Universidad de la Ciudad de Nueva York; y Fabrizio Spagnolo en la Universidad de Long Island.