opinión 22 Marzo, 2020

Coronavirus: el pirata de la pandemia

Coronavirus: el pirata de la pandemia
Gisella Orjeda

Bióloga

En esta columna la catedrática principal de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos explica e ilustra cómo se comporta el virus SARS-CoV2 que provoca la enfermedad Covid-19. La autora sostiene que es necesario incorporar a las universidades y mejorar la inversión en programas de largo plazo en ciencia y biotecnología.

El coronavirus que provoca la enfermedad del Covid-19 se llama SARS-CoV2.

El coronavirus que provoca la enfermedad del Covid-19 se llama SARS-CoV2.

Ilustración: Gisella Orjeda

Todos los virus son parásitos que solo pueden reproducirse dentro de las células. Son muy diferentes a las bacterias y hongos que se autoreproducen, a menudo en el suelo, el agua, los desechos, las aguas residuales o dentro de los organismos. Pero fíjate sobre todo en la diferencia de sus tamaños.

Diferencias

PATÓGENOS. Diferencias entre los tamaños de los virus, bacterias y los hongos.

Los virus se dividen en dos tipos. Aquellos cuyo material genético es el ADN (Ácido Desoxirribonucleico), y los que tienen ARN (Ácido Ribonucleico). Los de ADN son, por ejemplo, los virus del herpes o la verruga. Los coronavirus, en cambio, como los de la influenza, el VIH y o los del resfriado común, usan moléculas de ARN para codificar sus genes.

Existe alguna evidencia circunstancial de que la cepa del actual coronavirus (el SARS-CoV-2) era originalmente un virus de murciélagos y de ellos se transmitió a los humanos, a través de la carne u otra forma de contacto.

Las partículas de coronavirus contienen polímeros de ARN largos, fuertemente empaquetados en el centro de la partícula, y rodeados por una red de proteínas que envuelven el material genético, y que se denomina cápside.

La partícula central del coronavirus está rodeada además por una membrana externa hecha de lípidos (grasas) con proteínas insertadas. Estas membranas derivan de las células en las que se ensambló el virus por última vez, pero se modificaron para contener proteínas de los genes virales. Un conjunto clave de proteínas en la membrana externa se proyecta desde la partícula y se conoce como proteínas de espiga. Son estas las que son reconocidas por las proteínas receptoras en las células huésped que serán infectadas.

arn-adn

 DOS TIPOS. Hay virus cuyo material genético es el ADN (virus del herpes o la verruga) y otros que tienen ARN, donde están los coronavirus. 

Los coronavirus infectan principalmente a las células humanas usando un azúcar y una proteína, ambos de la membrana celular en nuestros pulmones. La proteína se llama Enzima Convertidora de Angiotensina (ECA, y es producida por tejidos corporales como el sistema nervioso y el pulmón, e incrementa la acción vasoconstrictora). Muchas personas, por ejemplo, toman medicamentos para la presión arterial que actúan inhibiendo estas enzimas.

Imaginemos estar en un barco y vemos un velero que se nos acerca con solo una persona sentada en el bauprés, apenas coge la soga que le tendemos, saltan otros que estaban bajo cubierta y asaltan nuestro barco. De la misma manera que este pirata, la proteína espiga de los coronavirus asalta a las células. La espiga tiene dos partes que los científicos llaman Subunidad 1 (S1) que está más afuera y la subunidad 2 (S2) que está bajo la S1, un poco oculta. Apenas S1 se une a un azúcar de la superficie celular se separa de la S2 dejándola al descubierto. 

La S2 se transforma dramáticamente y se abre como un trébol para dejar al descubierto tres pequeñas proteínas cortas que estaban escondidas y que le sirven al virus para abrir la membrana de la célula y entrar. Esto es seguido por la incorporación del virus dentro de las células pulmonares infectadas y la liberación del ARN viral.

Al igual que los escribanos del medioevo, que transcribían textos de un pergamino a otro, en nuestras células existen unas enzimas con la función de transcribir textos y se llaman transcriptasas (¡que nombre tan imaginativo!). Hay un tipo de enzima transcriptasa que se usa para el test de estos virus, pero con una particularidad más que explicaré a continuación.

Al igual que los escribanos del medioevo, que transcribían textos de un pergamino a otro, en nuestras células existen unas enzimas con la función de transcribir.

En los núcleos de las células de un organismo vivo se guarda la información total para la vida de ese individuo.  En todas las células está la información completa escrita en un lenguaje que se llama ADN, algo así como en un largo papiro egipcio. Esa información debe ser transcrita en pequeñas instrucciones específicas; en un lenguaje casi idéntico al del papiro egipcio, pero corto y con un color de tinta diferente que se llama ARN.

Los ARN que se producen dependen del lugar y del momento necesario para su ejecución en la célula. Por ejemplo, las instrucciones que requieren nuestros ojos, no son las mismas que se requieren en nuestro hígado. Esta transcripción de nuestro largo papiro de ADN a un papiro en otro color con instrucciones puntuales y específicas, la realizan unas enzimas que se llaman transcriptasas.

Existen otros escribanos que leen al revés y que transcriben las instrucciones de los papiros cortos de ARN al papiro largo de ADN, estas enzimas se llaman transcriptasas reversas y esta es precisamente la enzima que se usa para los test de descarte de infección.

Coronavirus
CORONAVIRUS. Así es el el SARS-CoV-2 que provoca el Covid-19-

Otro grupo de proteínas se llama hemaglutininas. En el virus de la gripe, esta proteína es atacada por los anticuerpos inducidos por la vacuna. El nombre de hemaglutininas proviene de la aglutinación entre las proteínas de sangre y anticuerpos cuando fueron mezclados.

Las partículas de coronavirus se inactivan rápidamente (mueren) por exposición al etanol de 70%, agua oxigenada o lejía, así como por la luz ultravioleta y las altas temperaturas de cocción.

Estas moléculas de ARN secuestran el aparato celular para hacer miles de copias, y también instruyen a las células a sintetizar cientos de miles de proteínas de la cápside y la espiga. Las células mueren y liberan las partículas virales recién formadas que propagan la infección. 

Pulmones

AFECCIONES. Los coronavirus infectan principalmente a las células pulmonares humanas a través de un receptor.

 

¿Cómo se detecta al coronavirus?

En primer lugar, algo que es importante saber para comprender la tecnología usada, es que la palabra proteína engloba a muchas sustancias orgánicas con capacidades diferentes. Las proteínas que tienen funciones de “hacer cosas” como sintetizar un compuesto en lugar de “soportar estructuras”, como los músculos, se llaman enzimas.

La tecnología actual para detectar al coronavirus se llama "RT-PCR". RT significa transcriptasa reversa (Reverse Transcriptase). PCR significa reacción en cadena de la polimerasa (Polymerase Chain Reaction). La PCR reproduce y amplifica en número las secuencias de ADN, algo así como tener una imprenta en lugar de un escribano. Con la PCR podemos reproducir un texto de ADN millones de veces en unos pocos minutos.

Coronavirus

PROCESO. Así se realiza la transcripción del ADN al ARN.
Dibujo: Gisella Orjeda

Coronavirus 3

Esquema de transcripción reversa, el ARN del virus es transcrito al cDNA.
Dibujo: Gisella Orjeda

Entonces, luego de que la enzima transcriptasa reversa transcribe el ARN del virus a ADN, incrementamos la cantidad de éste último. Esto es lo que se hace con el RT-PCR. Ello nos es útil para su posterior análisis y poder determinar el orden de los nucleótidos (las letras del idioma).

adn

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Esta es la última etapa del test luego de la Transcripción Reversa del ARN a cDNA descrita en la figura anterior.

Estos kits de análisis también requieren secuencias cortas de ADN llamadas primers, hechos fuera del Perú, y la implementación de laboratorios de bioseguridad con personal altamente calificado.

La tecnología actual para detectar al coronavirus se llama RT-PCR

La existencia de estos ensayos y la capacidad de hacerlos a gran escala en otros países, es un testimonio del valor de la inversión en Ciencia Tecnología e Innovación (CTI) de las instituciones rectoras de los países. La prueba requiere suministros de dos enzimas y primers, instrumentos especiales para ejecutar la reacción a temperaturas elevadas y personal capacitado. En el Perú también tenemos RT-PCR en el Instituto Nacional de Salud (INS) y en varias universidades. 

Sin embargo, las que tiene actualmente el INS son insuficientes para esta emergencia. Por eso se ha ordenado adecuadamente la compra de más equipos.

Sobre este tema, mi colega el doctor Ernesto Bustamante, que ha sido director del INS, sostiene que el gobierno debería solicitar a las universidades nacionales y privadas que tienen sin uso muchos equipos de RT-PCR de última generación y están empolvados y guardados en sus cajas. Se refiere a muchas universidades con canon que han comprado equipamiento en los últimos años, pero que en este momento no tienen profesionales capacitados o equipos adicionales para operarlos; por eso propone que estos centros de estudios pongan sus equipos a disposición del INS.

En este contexto, fambién faltan personas y probablemente laboratorios con nivel de Bioseguridad 2 (BSL-2). Se debe organizar con ayuda de expertos de universidades como San Marcos y la Cayetano Heredia un curso corto, pero exigente para reconvertir a jóvenes altamente calificados, con conocimiento de biología molecular y bioquímica, en técnicos de esta emergencia para usar toda la capacidad de los equipos de RT-PCR que ya se tienen en el país y que deberán ser movilizados a un lugar adecuado.

En el Perú, aún falta mucho y la verdad es que si vemos los fondos que ha otorgado el Concytec durante los últimos 2,5 años, veremos que las prioridades no han sido las adecuadas. Se ha eliminado, sin razón aparente, el Programa Nacional Transversal de Biotecnología 2016-2021, aprobado al más alto nivel de Concytec, es decir por su Consejo Directivo, el 2016. En él estaban enunciadas, bien definidas y aprobadas las prioridades. 

Estas prioridades fueron elaboradas en profunda discusión con todas las fuerzas científicas, empresas en biotecnología y actores públicos y privados demandantes de biotecnologías. Ciertamente estaba como prioridad, aumentar las capacidades en biotecnología para la salud animal y humana mediante el desarrollo de vacunas y pruebas de diagnóstico tanto en equipamiento como en capacidades humanas e institucionales.

Es momento de que en nuestro país se continúen las políticas públicas con visión a largo plazo como los programas nacionales, y no se abandonen sin haber hecho la tarea de la extensa consulta y síntesis necesarias, se perfeccionen y se trabaje para la producción de bienes públicos sin vanas mezquindades.

 

* Columna actualizada el 10 de abril del 2020

Referencias:

- Comunicación personal con el profesor Jonathan King profesor de biología molecular del MIT, acerca de su articulo usado para recoger la información que sirve de base para la presente columna de divulgación.

Fang Li. 2016. Structure, Function, and Evolution of Coronavirus Spike Proteins. Annu Rev Virol. 2016 Sep 29; 3(1): 237–261.

- Lan, J., Ge, J., Yu, J. et al. Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2180-5

 

* Gisella Orjeda es PhD en Ciencias,  ha sido presidenta del Consejo Nacional de Ciencia Tecnología e Innovación Tecnológica del Perú (CONCYTEC) entre el 2012 al 2017 y presidenta ejecutiva del Instituto Nacional de Investigación en Glaciares y Ecosistemas de Montaña, (INAIGEM) entre el 2018 al 2020. Actualmente es profesora principal de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos y Presidente de “En Orbita”.