El SARS-CoV-2 se desarrolla tras saltar de humanos a animales de zoológico

El SARS-CoV-2 se desarrolla tras saltar de humanos a animales de zoológico

Un estudio genómico detallado de un brote en el Zoológico de Denver muestra cómo el SARS-CoV-2 puede diversificarse y adaptarse rápidamente después de cruzar especies, ofreciendo una rara visión del mundo real de la evolución del virus más allá de los humanos.

Estudio: Extensión, diversificación y adaptación de la población SARS-CoV-2 dentro del huésped en tigres, leones y hienas del zoológico. Crédito de la imagen: Creadores de Wirestock/Shutterstock.com

Un nuevo estudio publicado encomunicación de la naturalezamuestra el rápido desarrollo y adaptación del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) en tigres, leones y hienas de zoológico que están en contacto diario con humanos.

Cómo influyen las infecciones animales en el desarrollo y riesgo del SARS-CoV-2

El rápido desarrollo del SARS-CoV-2 y la aparición de nuevas variantes han moldeado significativamente la conciencia pública sobre las enfermedades infecciosas desde el comienzo de la pandemia de coronavirus de 2019 (COVID-19).

Además de los humanos, el SARS-CoV-2 infecta a una variedad de animales domésticos y salvajes, y los casos documentados muestran que, en casos raros, el virus puede transmitirse de un animal huésped a los humanos. Sin embargo, se desconocen en gran medida los factores que impulsan la evolución y la dinámica de transmisión del SARS-CoV-2 en animales, así como los orígenes de las nuevas variantes del virus que infectan tanto a humanos como a animales.

La selección de mutaciones beneficiosas que aumentan la aptitud viral es el factor crucial para la evolución viral dentro de la especie huésped. Las poblaciones de virus pueden enfrentar presiones de selección únicas y poderosas luego de la transmisión de una especie huésped a otra. Estos eventos de desbordamiento pueden acelerar la aparición de variantes virales mediante la selección de mutaciones genéticas que mejoran la aptitud del virus en el nuevo huésped.

Para estudiar los efectos del cambio de huésped en la evolución del virus, investigadores de la Universidad Estatal de Colorado y sus colaboradores de la Alianza para la Conservación del Zoológico de Denver, EE. UU., estudiaron la evolución y la adaptación específica del huésped del SARS-CoV-2 en tigres, leones africanos y hienas manchadas durante un brote en el Zoológico de Denver en 2021.

El seguimiento genómico revela una rápida adaptación después del desbordamiento del zoológico

Los investigadores recolectaron muestras de hisopos nasales de dos tigres, 11 leones y tres hienas, aislaron el ARN viral de las muestras y realizaron una secuenciación de próxima generación (NGS) para identificar el linaje del SARS-CoV-2, la variación intrahospedador y las firmas de selección genómica.

Los resultados indicaron que el brote del Zoológico de Denver probablemente fue provocado por un único derrame de un raro sublinaje delta, más consistente con la transmisión de humanos (cuidadores) a tigres y luego a leones y hienas.

Se ha observado una rápida propagación y diversificación de las poblaciones de virus entre huéspedes animales. Los investigadores también descubrieron firmas genómicas tanto de selección negativa (eliminación de mutaciones dañinas) como de selección positiva (selección de mutaciones beneficiosas) en todo el genoma del virus, así como cuatro posibles mutaciones adaptativas específicas de especies en leones y hienas.

Aunque no se han detectado variantes preocupantes del SARS-CoV-2 en animales infectados, se han detectado firmas excepcionalmente fuertes de selección positiva en el gen de la nucleocápside y en muestras de hienas, lo que ilustra los efectos combinados de la mutación y la selección después de la transmisión viral entre especies.

El estudio descubrió cuatro mutaciones específicas de especies, incluida A254V en el gen de la nucleocápside en leones y hienas, así como E1724D en el marco de lectura abierto 1-alfa, T274I en el gen de la proteína de pico y P326L en el gen de la nucleocápside en hienas. Estas mutaciones rara vez se han detectado en humanos y no están asociadas con un linaje variante específico.

Específicamente, el estudio encontró que, si bien el brote del Zoológico de Denver ocurrió durante uno de los picos de la pandemia de COVID-19, el raro linaje Delta que causó el brote estaba relacionado con menos del 1% de las infecciones humanas en Colorado en ese momento.

La rareza de este linaje en humanos también apoya la idea de que el brote en el zoológico fue desencadenado por un único evento de contagio, muy probablemente de un humano infectado. Sin embargo, persiste la posibilidad de una transmisión independiente múltiple de humanos a animales o de transmisión de virus entre animales peridomésticos en el zoológico.

El estudio encontró las firmas genómicas más fuertes de selección positiva en el gen de la nucleocápside del SARS-CoV-2, que codifica la proteína de la nucleocápside de unión al ARN responsable de empaquetar el genoma viral.

Ya se han descubierto mutaciones en este gen en variantes preocupantes del SARS-CoV-2 que infectan a las personas. Estas mutaciones se han asociado con una mejor capacidad de replicación viral en estudios experimentales y epidemiológicos, lo que sugiere que los cambios en este gen pueden influir en la supervivencia y transmisibilidad del virus en el entorno del huésped.

Otra mutación notable descubierta en el estudio fue la mutación T274I específica de la hiena en el gen Spike. La mutación podría representar una adaptación al receptor de entrada viral específico de la hiena. Los análisis estructurales e inmunológicos de estudios en humanos sugieren que las sustituciones en este sitio también pueden contribuir al escape inmunológico. Sin embargo, aún queda por determinar la consecuencia funcional de esta mutación en las hienas.

Las poblaciones de virus descubiertas en el estudio mostraron una rápida expansión y diversificación con el tiempo. Se sabe en la literatura que la fuerza de selección aumenta a medida que se propaga una población de virus.

El brote en el zoológico ofrece información real sobre la evolución del virus

En general, las poblaciones de virus aisladas de los animales infectados mostraron una distribución aproximadamente igual de firmas de selección positivas y negativas, con la excepción de aquellas aisladas de hienas, que mostraron una selección positiva excepcionalmente fuerte.

Los investigadores dijeron que esta diferencia puede estar relacionada con el momento del muestreo, ya que las muestras de hiena se recolectaron más tarde en el brote y, por lo tanto, es posible que se hayan recolectado más tarde en el curso de la infección en comparación con las muestras de leones y tigres. Estos resultados resaltan la posibilidad de una mayor tasa de evolución del SARS-CoV-2 en las hienas.

En general, los resultados del estudio proporcionan información valiosa sobre los mecanismos subyacentes a la evolución del virus dentro del huésped después de la transmisión entre especies.

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Fuentes: