El pasado 14 de mayo, un grupo de científicos de universidades como Harvard, Chicago, Toronto, Cambridge, Yale, Stanford, Berkeley y del California Institute of Technology y Massachusetts Institute of Technology, publicaron una carta en la revista Science que la que solicitaban seguir estudiando sobre el origen del SARS-CoV-2: “Debemos tomar en serio las hipótesis sobre el origen tanto natural como de laboratorio hasta que tengamos suficientes datos. La investigación debe ser transparente, objetiva, basada en datos, que incluya una amplia experiencia, que esté sujeta a una supervisión independiente y que se gestione de manera responsable para minimizar el impacto de los conflictos de intereses. Las agencias de salud pública y los laboratorios de investigación deben abrir sus registros al público. Los investigadores deben documentar la veracidad y la procedencia de los datos a partir de los cuales se realizan los análisis y se extraen las conclusiones, de modo que los análisis sean reproducibles por expertos independientes”.
Qué pasa, ¿qué ahora todos se han vuelto negacionistas y conspiranoicos?
– Si me preguntas, ¿es posible hoy en día crear un nuevo virus artificial en el laboratorio?
La respuesta es, si (mira por ejemplo Synthetic recombinant bat SARS-like coronavirus is infectious in cultured cells and in mice).
– ¿Es posible que un virus se escape de un laboratorio de seguridad?
La respuesta es, si (mira por ejemplo Laboratory-acquired severe acute respiratory síndrome o Brucellosis confirmed in 65 people from Lanzhou veterinary institute o El descubrimiento del virus Marbug).
Entonces, ¿el SARS-CoV-2 se ha creado artificialmente y se ha escapado de un laboratorio? No podemos descartarlo, pero lo más probable es que no. Una cosa es que sea posible, otra distinta qué es lo más probable.
Los coronavirus son virus de animales
Los coronavirus (CoV) de animales se conocen desde finales de los años 30 (del siglo pasado). Son una gran familia dentro de los virus, compuesta por cuatro géneros (alfa, beta, gamma y delta-CoV). El género beta-CoV contiene a la mayoría de los que infectan a humanos y se subdivide a su vez en cuatro linajes (A, B, C y D). El origen de la mayoría de los alfa y beta-CoV está en los murciélagos y roedores, mientras que las aves son el mayor reservorio natural de los gamma y delta-CoV. Desde hace miles de años, los CoV han estado constantemente cruzando la barrera entre especies.
(Fuente: Profesión Veterinaria 23(94), Julio-Octubre 2020)
Una de las características de los coronavirus es su tremenda capacidad de saltar de una especie animal a otra
Los CoV causan, principalmente, enfermedades respiratorias y gastrointestinales en muchos animales de granja y domésticos: el virus de la bronquitis infecciosa de las aves, el coronavirus respiratorio canino, la hepatitis murina, el coronavirus bovino, el virus de la gastroenteritis transmisible en cerdos, la peritonitis infecciosa felina y un largo etcétera. Los CoV se aíslan de aves, ratones, ganado vacuno, cerdos, gatos, perros, animales silvestres, …. Uno de los animales que más tipos diferentes de coronavirus alberga y que, por tanto, actúa como un almacén o reservorio natural de este tipo de virus son … los murciélagos. Se han identificado más de 200 tipos distintos de CoV en los murciélagos y el 35% del viroma (el conjunto de genomas de virus) del murciélago son CoV. (Por cierto, los murciélagos no son roedores, son los únicos mamíferos voladores, de los que existen más de 1.200 especies distintas, representan aproximadamente un 20% de todas las especies de mamíferos, y están presentes en todos los continentes, excepto en la Antártida. Algunas de sus colonias pueden albergar cientos de miles de individuos).
Los coronavirus humanos
En 1965 se describieron un nuevo tipo de virus respiratorios humanos, “parecidos al virus de la gripe”, muy difíciles de cultivar en el laboratorio y que solo se podían detectar infectando voluntarios. La naturaleza exacta de esos virus era un misterio, hasta que en 1967, una mujer, June Almeida, desarrolló un nuevo método para poder verlos por microscopía electrónica. La técnica, absolutamente novedosa, consistía en emplear anticuerpos marcados que se unían a las partículas virales y así poderlas ver al microscopio. Las imágenes que los investigadores obtuvieron les recordaban al halo que se observa en el sol, la corona solar y decidieron llamarlos corona-virus. Habían nacido un nuevo tipo de virus respiratorios: los coronavirus humanos (HCoV).
En humanos, además del SARS-CoV-2, se conocen otros seis coronavirus que causan enfermedad. Cuatro de ellos causan una infección leve y se denominan seguido de un código: HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 y HCoV-HKU1. El 30% de los catarros comunes están producidos por estos cuatro coronavirus, en algunos casos también cursan con trastornos digestivos, y en niños y personas mayores inmunocomprometidas pueden llegar a ser graves. Su distribución es global y tienden a ser estacionales (invierno en climas templados). El primero que se descubrió fue el HCoV-229E, que se aisló del tracto respiratorio de un paciente en 1966. Al año siguiente, se aisló el HCoV-OC43. A finales de 2004 se descubrió un nuevo CoV, HCoV-NL63 aislado de un bebé de siete meses en Holanda. Se ha encontrado sobre todo en niños pequeños, ancianos y personas inmunocomprometidas. El mismo año se aisló el HCoV-HKU1 de un paciente de 71 años hospitalizado por neumonía y bronquiolitis en Hong Kong.
En 2002, se describió el SARS-CoV (8.096 casos y 774 muertos) que causaba una neumonía aguda y severa. Se extendió por 27 países. Diez años después, en 2012 apareció el MERS-CoV, un nuevo coronavirus que causó el síndrome respiratorio de Oriente Medio, y que aunque infectó a menos personas, unas 2.500, su letalidad fue mucho mayor, de hasta el 35%. El MERS-CoV todavía se aísla de forma esporádica.
Todos estos HCoV tiene un origen animal. HCoV-NL63, HCoV-229E, SARS-CoV y MERS-CoV se han originado en CoV de murciélagos, mientras que el origen de HCoV-OC43 y HCoV-HKU1 está en los roedores.
(Fuente: Profesión Veterianaria, 23(94), Julio-Octubre 2020)
A este tipo de virus que infectan al ser humano pero que tienen un origen animal se les denomina zoonóticos. Más del 70% de los patógenos humanos emergentes son de origen animal.
En este salto desde el murciélago o el roedor al ser humano ha habido otros animales que han actuado como intermediarios y donde los virus se han ido adaptado para infectar al ser humano: las civetas y los mapaches en el caso del SARS-CoV, los dromedarios en MERS-CoV, o el ganado vacuno en HCoV-OC43. Murciélagos y roedores actuarían, por tanto, como reservorio natural o lugar donde los ancestros de estos HCoV viven y se multiplican y son el origen común de infecciones en otros animales. En los hospedadores intermedios, los CoV se irían adaptado al ser humano.
Actualmente, los HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 y HCoV-HKU1 están muy adaptados al ser humano, son fácilmente transmisible y causan infecciones leves. Por el contrario, SARS-CoV y MERS-CoV son mucho más patógenos, no están tan bien adaptados y por eso su transmisión entre humanos no es tan frecuente (desde 2004 no se ha vuelto a detectar ningún caso de SARS-CoV, y los brotes de MERS-CoV siguen estando asociados al contacto con dromedarios que actúan como reservorio intermedio del virus).
La familia de coronavirus es muy diversa, se mezclan entre ellos y saltan de una especie animal a otra. No podemos descartar por tanto, que otro nuevo coronavirus como SARS-CoV y MERS-CoV vuelva a aparecer y a darnos problemas.
El origen de SARS-CoV-2
Una de las zonas del genoma más interesantes del SARS-CoV-2 para investigar su origen es la que codifica para la proteína S, porque es la más variables y porque su función es esencial para la entrada en la célula. La proteína S (de spike) forma esas espículas que se proyectan hacia al exterior y que le dan el nombre al corona-virus. El SARS-CoV-2 inicia la entrada en las células humanas después de que la proteína S se una al receptor de la membrana celular, que en este caso es el ACE2. La función biológica de este receptor ACE2 es la maduración de la angiotensina, una hormona que controla la vasoconstricción y la presión arterial. ACE2 es una proteína de membrana que se expresa en pulmones, el corazón, los riñones y el intestino.
La proteína S es la llave de entrada del virus a la célula y la cerradura en la célula es el receptor ACE2. Los modelos en 3D demuestran que en este proceso, la proteína S se divide en dos subunidades, S1 y S2, que se separan por la acción de una enzima de la célula con actividad proteasa, que se denomina furina. Así, S1 se une a su receptor ACE2 y el otro fragmento S2 es escindido a su vez por otra proteasa de la superficie de la célula humana, denominada TMPRSS2. Como resultado la envoltura de virus se fusiona con la membrana de la célula y el virus entra en su interior. Por tanto, la subunidad S1 se encarga de la unión al receptor, mientras que S2 es responsable de la fusión de las membranas.
Modelo en 3D de la proteína S de SARS-CoV-2 (Fuente).
Los análisis estructurales, genómicos y bioquímicos de esa proteína S nos permiten estudiar este proceso en detalle y demuestran que SARS-CoV-2 posee dos particularidades importantes, que pueden relacionarse con su origen.
- El dominio RBD de la proteína S tiene una alta afinidad por el receptor ACE2
En primer lugar, la proteína S de SARS-CoV-2 posee una secuencia que se denomina RBD (dominio de unión al receptor), la parte más variable del genoma del virus, en la que hay seis aminoácidos que son esenciales para unirse al receptor ACE2. Si comparamos esa secuencia entre SARS-CoV-2 y el SARS-CoV, solo un aminoácidos de esos seis es común. La proteína S de SARS-CoV-2 tiene, por tanto, un dominio RBD que se une con una muy alta afinidad al receptor ACE2 de humanos, pero también de otras especies animales con una alta homología en ese receptor, como hurones o gatos. Esta alta afinidad por el receptor ACE2 probablemente influye en la alta capacidad de infectar las células que tiene este virus. Sin embargo, los análisis computacionales indican que ese dominio no es el mejor posible para unirse al receptor, teóricamente puede haber otras combinaciones que sean aún más eficaces para unirse al receptor. Esto sugiere que esa secuencia ha surgido por un proceso de selección natural a lo largo de pases del virus entre personas o animales. Si fuera un producto manipulado por ingeniería genética, lo habríamos hecho mejor. Si alguien hubiera diseñado este nuevo virus para que fuera patógeno lo hubiera hecho mejor.
- La proteína S posee una secuencia de corte por furina
La otra particularidad de la proteína S de SARS-CoV-2 tiene que ver con el sitio de unión entre esas dos subunidades, S1 y S2, de las que está formada. En SARS-CoV-2 esa proteína S tiene una secuencia entre esas subunidades que permite el corte por la enzima de la célula, la furina, y por otras proteasas. Eso determina la infectividad del virus y su rango de hospedador, a qué células o animales puede infectar. Aunque algunos HCoV, como el HKU1, también tienen esa característica, el sitio de corte por furina no es muy frecuente en todos los coronavirus, y menos en los del grupo beta, al que pertenece el SARS-CoV-2. Esta secuencia tan peculiar, ¿podría ser fruto de la manipulación genética del virus? Si lo comparamos con lo que ocurre en el virus de la gripe, muy probablemente se haya generado también por selección natural.
Características de la proteína S de SARS-CoV-2 y otros coronavirus relacionados. Se detalla de forma progresiva la secuencia de nucleótidos del genoma, la secuencia de aminoácidos de la proteína S con sus dos subunidades S1 y S2, el dominio de unión al receptor (RBD) y la zona de corte por furina (polybasic clevage site). (Fuente)
En algunos virus de la gripe aviar se ha visto que en situaciones de alta densidad de poblaciones de aves, se selecciona de forma natural este tipo de secuencias de corte en la hemaglutinina de la envoltura (similar a la proteína S del coronavirus). Esto hace que el virus se replique más rápidamente y sea más transmisible. Así es cómo algunos virus de gripe aviar de baja patogenicidad se convierten en virus de alta patogenicidad. También se ha observado la adquisición de estos sitios de corte en la hemaglutinina después de pases repetidos del virus en cultivo celular o en animales. Por lo tanto, esta nueva propiedad es fruto de la selección natural. Lo mismo ha podido ocurrir en el coronavirus.
Si el origen del genoma de SARS-CoV-2 fuera la ingeniería genética, muy probablemente se habrían empleado algunos sistemas genéticos ya presentes en otros beta-CoV y los datos no demuestran nada de esto. Por el contrario, lo más probable es que estas dos características del virus sean fruto de la selección natural y para ello hay dos posibles escenarios: que se haya seleccionado en un animal antes de transferirse al ser humano; o que la selección haya ocurrido en el ser humano después de su transferencia desde un animal.
- Selección en un animal antes de transferirse a humanos
Desde el inicio, el origen de SARS-CoV-2 se ha relacionado con el mercado de animales vivos de Wuhan. Cuando se comparan los genomas de los CoV, el más parecido al SARS-CoV-2 es el aislado de un murciélago en Yunnan (China) en 2013, el genoma RaTG13 de Rhinolophus affinis, con más de un 96% de identidad. Sin embargo, cuando se compara la zona RBD de la proteína S difieren significativamente. En otros estudios, se han analizado muestras de varios pangolines (Manis javanica) que llegaron a China por contrabando entre 2017 y 2018, y han detectado coronavirus con una similitud entre el 85 y el 92% con el SARS-CoV-2. Aunque el virus del murciélago sigue teniendo una homología a nivel del genoma mayor, la similitud entre el SARS-CoV-2 y los coronavirus del pangolín era especialmente alta en el dominio RBD de la glicoproteína S, incluidos los seis aminoácidos característicos de esa zona en SARS-CoV-2. Esto refuerza la idea de que la optimización de la proteína S para unirse al receptor ACE2 humano es fruto de la selección natural y no de ingeniería genética o de pases sucesivos del virus en un laboratorio.
Sin embargo, ni los coronavirus de murciélagos ni los de los pangolines tienen el sitio de corte de furina en la proteína S. Los coronavirus son muy frecuentes entre estos y otros animales y es muy probable que todavía no hayamos dado con el precursor animal del SARS-CoV-2. No podemos descartar que fenómenos de mutación, inserción y deleción hayan ocurrido de forma natural en el gen S en algún otro animal, probablemente con alta densidad de población y con un receptor ACE2 similar al humano.
- Selección en humanos después de su transferencia desde un animal
Otra posibilidad es que el SARS-CoV-2 haya adquirido esas características mientras se transmitía de forma indetectable entre humanos. Todos los genomas de SARS-CoV-2 secuenciado hasta ahora demuestra que tienen un origen clonal a partir de un ancestro común en Wuhan, muy probablemente a principios de noviembre de 2019. La presencia en los pangolines del mismo dominio RBD en la proteína S sugiere que esa característica ya estaba en el virus antes de su salto a humanos. Quizá, entonces, el sitio de corte por furina fue el que se seleccionó durante la transmisión entre humanos. Esto presupone que el virus estaba presente antes de noviembre de 2019 y que se transmitía entre nosotros de forma indetectable durante un tiempo. Eso ahora no lo sabemos, pero sería muy interesante si somos capaces de hacer estudios retrospectivos y comprobar si realmente el virus circulaba entre nosotros antes de su estallido en Wuhan a finales de 2019.
El hecho de que SARS-CoV-2 entró en los seres humanos a partir de un origen animal implica que la probabilidad de futuros brotes es muy alta, ya que virus similares siguen circulando en la población animal y podrían volver a saltar a los seres humanos.
Como vemos las peculiares características de SARS-CoV-2 ya estaban en la naturaleza y no hay que imaginar experimentos de laboratorio para explicar su origen. Conocemos menos del 1% de los virus que hay ahí fuera y más del 70% de los nuevos virus emergentes tienen su origen en los animales. Los virus son millones de millones de “individuos”, que se multiplican a una velocidad enorme y con una frecuencia de mutación y recombinación extraordinaria. Los virus no es que muten, es que viven mutando. En ellos, la evolución va a cámara rápida. La naturaleza tiene suficientes recursos como para generar este y otros muchísimos virus.
- SARS-CoV-2 en animales
Otro dato interesante es que hay una gran cantidad de animales que o son susceptibles a una infección experimental con SARS-CoV-2 o lo han adquirido de forma natural. Entre los que se han podido infectar experimentalmente están: gatos domésticos, perros, hurones, visones, hámster, algunas especies de ratas y ratones, macacos, mono verde africano, musarañas, murciélagos frugívoros, mapaches, conejos de laboratorio, ganado bovino, …. Por el contrario, no se ha conseguido infección experimental en ardillas, perros de la pradera, ratones domésticos y un tipo de murciélagos gigantes marrones. Los estudios con ratones de laboratorio mostraron que aunque no eran susceptibles a una infección experimental con la cepa ancestral de SARS-CoV-2, dos variantes que han surgido en humanos sí que dieron lugar a la replicación del virus en los pulmones. Este es un hallazgo importante, ya que demuestra que el rango de hospedadores de SARS-CoV-2 puede ampliarse conforme el virus vaya evolucionando y vayan surgiendo nuevas variantes.
Por otra parte, se han demostrado infecciones adquiridas naturalmente de SARS-CoV-2 en perros, gatos y hurones en entornos domésticos, en tigres, leones, pumas y leopardos en colecciones zoológicas, en gorilas y en granjas de visón americano. De momento, las granjas de visones son la única evidencia de mantenimiento de una infección adquirida naturalmente en una población animal y salto a los humanos.
Lo más probable es un origen natural, pero ¿es posible otra hipótesis?
A pesar de todo lo que acabamos de decir, es verdad que hay dudas razonables sobre qué se hacía y cómo se trabajaba en el Instituto de Virología de Wuhan.
China tardó ¡un año! (14 de enero de 2021) en permitir que un equipo internacional de la OMS visitara Wuhan para investigar sobre el origen del virus. Su conclusión fue que «muy probable» el SARS-CoV-2 tuviera un origen animal, aunque no se sabe cuál. Desgraciadamente, fue el Gobierno chino el que recogió los datos y las muestras y recopiló toda la información, mientras que el equipo internacional solo pudo trabajar sobre esos datos e informes.
Por otra parte, se sabía que desde antes de 2008, se venían realizando experimentos de manipulaciones genéticas de los coronavirus SARS y MERS, denominadas “ganancias de función”, para mejorar su capacidad de infección y transmisión.
Desde 2014, el Gobierno estadounidense había establecido una moratoria a la financiación de este tipo de experimentos por su peligrosidad y un potencial pandémico.
En marzo de 2020, los máximos responsables del Instituto señalaron que ningún trabajador del mismo había dado positivo en los tests de detección del SARS-CoV-2. Pero, recientemente se ha hecho público que al menos tres científicos del Instituto enfermaron con síntomas compatibles de COVID-19 un mes antes del anuncio oficial de la existencia de un nuevo coronavirus, por lo que sigue habiendo serias dudas sobre el nivel de bioseguridad del Instituto. En un informe de 2018 de técnicos del Departamento de Estado de EE.UU. para verificar la bioseguridad de las instalaciones del Instituto, se mostraba la preocupación por la falta de seguridad, debilidades de gestión del laboratorio y falta de personal especializado, y describía que muchos de los trabajos no se hacían dentro de las instalaciones de BSL4.
Conclusión
Con los datos que tenemos en este momento, la hipótesis más probable es que el SARS-CoV-2, como el resto de CoV humanos, sea de origen natural, a partir de un reservorio natural de CoV de murciélagos y a través de alguna especie intermedia (todavía sin identificar) donde se fue adaptando al ser humano. La naturaleza tiene suficiente recursos para generar este y cualquier otro virus. Sin embargo, la tremenda opacidad y falta de trasparencia del Gobierno Chino hace que no se pueda descartar como hipótesis, menos probable pero posible, un origen en el laboratorio. Solo una investigación transparente, objetiva, basada en datos, e independiente nos dirá la verdad.
Referencias:
– The proximal origin of SARS-CoV-2. Andersen, K.G., et al. Nat Med (2020). https://doi.org/10.1038/s41591-020-0820-9
– Structural basis for the recognition of SARS-CoV-2 by full-length human ACE2. Renhong Y., et al. Science 27 Mar 2020. Vol. 367, Issue 6485, pp. 1444-1448.
– Zoonotic origins of human coronaviruses. Ye, Z-W, y col. Review Int J Biol Sci. 2020 Mar 15;16(10):1686-1697. doi: 10.7150/ijbs.45472.
– Zoonotic origins and animal hosts of coronaviruses causing human disease pandemics: A review. Latif, AA, y col. Review Onderstepoort J Vet Res. 2020 Dec 21;87(1):e1-e9. doi: 10.4102/ojvr.v87i1.1895.
– Natural selection versus creation: a review on the origin of SARS-COV-2. Barh, D., y col. Review Infez Med. 2020 Sep 1;28(3):302-311.
– TWiV 762: SARS-CoV-2 origins with Robert Garry (May 30, 2021).