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¿Qué blancos genéticos asociados con el nuevo coronavirus (SARS-CoV-2) se han identificado hasta ahora?

¿Qué blancos genéticos asociados con el nuevo coronavirus (SARS-CoV-2) se han identificado hasta ahora?


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Una hipótesis para la que tenemos alguna evidencia de apoyo es que el nuevo virus (SARS-CoV-2) "ingresa a las células humanas a través de una interacción con la enzima convertidora de angiotensina 2", ver aquí. Aunque todavía no está claro a qué genes apuntar para prevenir la infección (entrada o reproducción).

¿Existe evidencia empírica que sugiera qué genes se pueden modular para combatir la infección?


Esta es una pregunta interesante. Un estudio reciente publicado en bioRxiv por investigadores de Xi'an, China (preimpresión) sostiene que CD147 también puede ser un receptor de entrada para el virus. Mostraron que la entrada del virus puede ser bloqueada por un anticuerpo contra el CD147 humano.


Los investigadores identifican genes asociados con un aumento significativo del riesgo de COVID-19

Tener variantes de riesgo genético en el gen ABO podría aumentar significativamente las posibilidades de desarrollar COVID-19, y otros genes también pueden aumentar el riesgo de COVID-19, según una investigación presentada en la Conferencia Internacional ATS 2021.

Mucho sobre el COVID-19 sigue siendo un misterio médico, incluso si ciertos genes ponen a las personas en mayor riesgo de contraer el virus SARS-CoV-2, que causa el COVID-19. Ana Hernandez Cordero, PhD, becaria postdoctoral del Center for Heart Lung Innovation de la Universidad de Columbia Británica, y sus colegas utilizaron la genómica integrativa combinada con la proteómica para identificar estos genes.

La investigación genómica identifica genes específicos que pueden desempeñar un papel en procesos biológicos como el desarrollo de enfermedades, mientras que la proteómica hace lo mismo con las proteínas. Los investigadores pueden obtener una imagen más completa de los procesos de la enfermedad integrando herramientas para investigar ambos.

"El ADN es una molécula grande y compleja, por lo que las asociaciones genéticas por sí solas no pueden identificar el gen exacto responsable del COVID-19", dijo el Dr. Hernández. & # 8220Sin embargo, al combinar la información genética de COVID-19 con la expresión génica y los conjuntos de datos proteómicos, podemos averiguar qué genes están impulsando la relación con COVID-19. & # 8221

Los investigadores combinaron la información genética con un examen de la expresión génica del pulmón para identificar variantes genéticas que controlaban la expresión génica en el pulmón que eran responsables del COVID-19. Los investigadores identificaron genes específicos y marcadores # 8217 que comparten sus efectos sobre la expresión génica y los niveles de proteínas con susceptibilidad a COVID-19. Para el análisis, utilizaron bioinformática para integrar: (1) un conjunto de datos genómicos obtenidos de pacientes que estaban infectados con SARS-CoV-2, así como de individuos no infectados (controles) (2) conjuntos de datos de expresión génica de pulmón y tejido sanguíneo de datos clínicos poblaciones (no COVID-19) y (3) un conjunto de datos de proteoma obtenido de donantes de sangre (no COVID-19).

Al hacer esto, encontraron que varios genes responsables de la respuesta del sistema inmunológico al COVID-19 también están involucrados en la susceptibilidad al COVID-19. Lo que descubrieron fue respaldado por los hallazgos de investigaciones anteriores.

Al buscar genes candidatos en proteínas sanguíneas, pudieron dar un paso más en la conexión de los efectos de los genes con la susceptibilidad al COVID-19. La proteómica sanguínea también puede ayudar a identificar marcadores en la sangre que se pueden medir fácilmente para indicar el estado de la enfermedad y, potencialmente, para monitorear la enfermedad.

& # 8220Al aprovechar el poder de la información genómica, identificamos genes que están relacionados con COVID-19, & # 8221, dijo el Dr. Hernández. & # 8220En particular, encontramos que el gen ABO es un factor de riesgo significativo para COVID-19. De particular interés fue la relación entre el grupo sanguíneo ABO y el riesgo de COVID-19. Demostramos que la relación no es solo una asociación, sino causal. & # 8221

Además del gen ABO, el Dr. Hernández y sus colegas encontraron que las personas que portan ciertas variantes genéticas de SLC6A20, ERMP1, FCER1G y CA11 tienen un riesgo significativamente mayor de contraer COVID-19. & # 8220 Estas personas deben tener extrema precaución durante la pandemia. Estos genes también pueden resultar buenos marcadores de enfermedades, así como posibles dianas farmacológicas. & # 8221

Varios de los genes identificados en el análisis de los investigadores y # 8217 ya se han relacionado con enfermedades respiratorias. Por ejemplo, ERMP1 se ha relacionado con el asma. El CA11 también puede elevar el riesgo de COVID-19 para las personas con diabetes.

Las asociaciones genéticas para COVID-19 y la expresión de genes y proteínas se combinaron utilizando genómica integrativa (IG). IG tiene como objetivo identificar mecanismos (por ejemplo: niveles de expresión génica) que conectan los efectos del código genético con una enfermedad compleja. Estos métodos, aunque complejos, también son rápidos y sus resultados pueden ayudar a los investigadores a priorizar genes candidatos para pruebas in vitro (en el laboratorio) e in vivo (en organismos vivos).

El Dr. Hernández agregó: & # 8220 Nuestra investigación ha progresado desde el momento en que realizamos este análisis por primera vez. Ahora hemos identificado candidatos aún más interesantes para COVID-19 como IL10RB, IFNAR2 y OAS1. Estos genes se han relacionado con COVID-19 grave. Su papel en la respuesta inmune a las infecciones virales y la creciente evidencia sugieren que estos candidatos y su papel en COVID-19 deben investigarse más a fondo. & # 8221

Referencia: & # 8220 El análisis genómico integrativo destaca los posibles factores de riesgo genético para Covid-19 y # 8221 por AI Hernandez Cordero, X. Li1, S. Milne, C. Yang, Y. Bossé, P. Joubert, W. Timens, M. Van den Berge, D. Nickle, K. Hao y DD Sin, 3 de mayo de 2021, Conferencia Internacional ATS 2021.
Abstracto


Un estudio identifica un nuevo gen 'oculto' en el virus COVID-19

Crédito: Pixabay / CC0 Public Domain

Los investigadores han descubierto un nuevo gen "oculto" en el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19, que puede haber contribuido a su biología única y su potencial pandémico. En un virus que solo tiene alrededor de 15 genes en total, saber más sobre este y otros genes superpuestos, o "genes dentro de los genes", podría tener un impacto significativo en la forma en que combatimos el virus. El nuevo gen se describe hoy en la revista. eLife.

"La superposición de genes puede ser una de las formas en que los coronavirus han evolucionado para replicarse de manera eficiente, frustrar la inmunidad del huésped o transmitirse", dijo el autor principal Chase Nelson, investigador postdoctoral en la Academia Sinica en Taiwán y científico visitante en el Museo Americano de Historia Natural. "Saber que existen genes superpuestos y cómo funcionan puede revelar nuevas vías para el control del coronavirus, por ejemplo, a través de medicamentos antivirales".

El equipo de investigación identificó ORF3d, un nuevo gen superpuesto en el SARS-CoV-2 que tiene el potencial de codificar una proteína que es más larga de lo esperado por casualidad. Descubrieron que este gen también está presente en un coronavirus de pangolín previamente descubierto, tal vez reflejando la pérdida o ganancia repetida de este gen durante la evolución del SARS-CoV-2 y virus relacionados. Además, se ha identificado ORF3d de forma independiente y se ha demostrado que provoca una fuerte respuesta de anticuerpos en pacientes con COVID-19, lo que demuestra que la proteína del nuevo gen se fabrica durante la infección humana.

"Todavía no conocemos su función o si hay importancia clínica", dijo Nelson. "Pero predecimos que es relativamente poco probable que este gen sea detectado por una respuesta de células T, en contraste con la respuesta de anticuerpos. Y tal vez eso tenga algo que ver con la forma en que el gen pudo surgir".

A primera vista, los genes pueden parecer un lenguaje escrito en el sentido de que están formados por cadenas de letras (en los virus de ARN, los nucleótidos A, U, G y C) que transmiten información. Pero mientras que las unidades del lenguaje (palabras) son discretas y no se superponen, los genes pueden superponerse y ser multifuncionales, con información codificada de forma críptica dependiendo de dónde empiece a "leer". Los genes superpuestos son difíciles de detectar y la mayoría de los programas informáticos científicos no están diseñados para encontrarlos. Sin embargo, son comunes en los virus. Esto se debe en parte a que los virus de ARN tienen una alta tasa de mutación, por lo que tienden a mantener bajo el recuento de genes para prevenir una gran cantidad de mutaciones. Como resultado, los virus han desarrollado una especie de sistema de compresión de datos en el que una letra de su genoma puede contribuir a dos o incluso tres genes diferentes.

"La falta de genes superpuestos nos pone en peligro de pasar por alto aspectos importantes de la biología viral", dijo Nelson. "En términos de tamaño del genoma, el SARS-CoV-2 y sus parientes se encuentran entre los virus de ARN más largos que existen. Por lo tanto, son quizás más propensos a los 'trucos genómicos' que otros virus de ARN".

Antes de la pandemia, mientras trabajaba en el Museo como becario Gerstner en bioinformática y biología computacional, Nelson desarrolló un programa de computadora que analiza los genomas en busca de patrones de cambio genético que son exclusivos de genes superpuestos. Para este estudio, Nelson se asoció con colegas de instituciones como la Universidad Técnica de Munich y la Universidad de California, Berkeley, para aplicar este software y otros métodos a la gran cantidad de nuevos datos de secuencia disponibles para el SARS-CoV-2. El grupo tiene la esperanza de que otros científicos investiguen el gen que descubrieron en el laboratorio para definir su función y posiblemente determinar qué papel podría haber jugado en la aparición del virus pandémico.


Descripción general de las convenciones de nomenclatura para las variantes del SARS-CoV-2

Se han desarrollado múltiples categorizaciones de la diversidad genética del SARS-CoV-2 en las organizaciones de investigación y salud pública, lo que ha dado como resultado varios nombres para cada variante. Los investigadores enfatizan la importancia de referirse a las variantes por sus nombres científicos en lugar de usar términos geográficos para evitar estigmatizar a personas y lugares y reducir la confusión a medida que las variantes se detectan a nivel mundial. 5 Este informe se refiere a variantes con múltiples convenciones de nomenclatura principales (tabla). Una convención líder descrita por Rambaut y utilizada por el software Pangolin asigna nombres basados ​​en las relaciones evolutivas de los virus [JMR1] [AT2] (por ejemplo, B.1.1.7). 6 Otro, el proyecto de genómica Nextstrain, categoriza la diversidad genética del SARS-CoV-2 en diferentes clados, que son grupos de virus similares basados ​​en su relación filogenética, con 11 clados nombrados hasta ahora: 19A, 19B, 20B, 20C, 20D , 20E (EU1), 20F, 20G, 20H / 501Y.V2, 20I / 501Y.V1 y 20J / 501Y.V3. La Iniciativa Global para Compartir Todos los Datos de Influenza (GISAID) también utiliza un sistema de clados que difiere de Nextstrain (por ejemplo, clade 20B para Nextstrain clade GR para GISAID). Public Health England utiliza la nomenclatura "VOC 202012/01" en la que VOC significa "variante de preocupación", los números incluyen una referencia al año y mes del descubrimiento y el número de variante (01). 7 La nomenclatura "501Y.V2" se refiere a una sustitución en el sitio de aminoácidos 501 de la proteína pico del SARS-CoV-2 utilizada por el equipo que identificó la variante.


Los científicos identifican genes asociados con el riesgo de COVID-19

TORONTO - Los científicos dicen que han identificado un grupo de genes que pueden & quotsignificativamente aumentar & quot el riesgo de desarrollar COVID-19.

Una nueva investigación, presentada en la Conferencia Internacional ATS 2021 el viernes, sugiere que tener variantes de riesgo genético en el gen ABO, entre otros, podría aumentar las posibilidades de contraer el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19.

Según un comunicado de prensa, Ana Hernández Cordero, becaria postdoctoral del Centro de Innovación Cardiopulmonar de la Universidad de Columbia Británica, y sus colegas utilizaron "genómica integrativa combinada con proteómica para identificar" estos genes.

Hernández Cordero explicó en el comunicado que la investigación genómica identifica aquellos genes que juegan un papel en el desarrollo de una enfermedad, mientras que la proteómica hace lo mismo con las proteínas. Ella dice que analizar ambos dio a los investigadores una imagen más amplia de los procesos de la enfermedad en relación con COVID-19.

"El ADN es una molécula grande y compleja, por lo que las asociaciones genéticas por sí solas no pueden identificar el gen exacto responsable del COVID-19", dijo Hernández Cordero. "Sin embargo, al combinar la información genética de COVID-19 con la expresión génica y los conjuntos de datos proteómicos, podemos averiguar qué genes están impulsando la relación con COVID-19".

Según el comunicado, los investigadores utilizaron información genética combinada con un examen de la expresión de genes pulmonares para identificar variantes genéticas responsables de la infección por COVID-19.

Los investigadores dicen que encontraron genes específicos que comparten sus efectos sobre la expresión génica y los niveles de proteínas con susceptibilidad a COVID-19.

Luego, los investigadores analizaron esto aún más utilizando bioinformática para integrar el conjunto de datos genómicos de pacientes con COVID-19 y personas no infectadas, conjuntos de datos de expresión génica del tejido sanguíneo de poblaciones clínicas y un conjunto de datos de proteoma obtenido de donantes de sangre no infectados con COVID-19.

Al hacer esto, los investigadores informaron que "varios genes" responsables de la respuesta del sistema inmunológico al COVID-19 también están involucrados en la susceptibilidad al COVID-19. El estudio señaló que esto ha sido respaldado por investigaciones anteriores.

Sin embargo, la búsqueda de estos genes en las proteínas sanguíneas llevó los hallazgos un paso más allá que los estudios anteriores al conectar los efectos de los genes con la susceptibilidad al COVID-19.

"Aprovechando el poder de la información genómica, identificamos genes relacionados con COVID-19", dijo Hernández Cordero en el comunicado.

“En particular, encontramos que el gen ABO es un factor de riesgo significativo para COVID-19. De particular interés fue la relación entre el grupo sanguíneo ABO y el riesgo de COVID-19. Demostramos que la relación no es solo una asociación, sino causal ”, explicó.

Además del gen ABO, los investigadores encontraron que aquellos con ciertas variantes genéticas de SLC6A20, ERMP1, FCER1G y CA11 tienen un & quot; riesgo significativamente mayor & quot de contraer COVID-19.

Hernández Cordero dijo que su investigación ha progresado desde la primera realización del análisis y desde entonces han identificado variantes genéticas para IL10RB, IFNAR2 y OAS1 también relacionadas con COVID-19 severo.

Según el comunicado, muchos de estos genes ya se han relacionado con enfermedades respiratorias, incluido el gen ERMP1 y el asma.

Los investigadores advirtieron que las personas con estos genes deben tener & citar extrema precaución durante la pandemia & quot. Averiguar si uno tiene estos genes se puede hacer mediante pruebas genéticas por recomendación de un médico.

Hernández Cordero dijo que la identificación de estos genes puede ayudar a proporcionar posibles objetivos farmacológicos para el tratamiento del COVID-19.

"Estos genes se han relacionado con COVID-19 grave. Su papel en la respuesta inmune a las infecciones virales y la creciente evidencia sugieren que estos candidatos y su papel en COVID-19 deberían investigarse más a fondo ", dijo Hernández Cordero.


Desafíos únicos de recopilar datos genómicos durante la pandemia

Cada nuevo caso positivo de COVID-19 proporciona otro valioso punto de datos para los estudios genómicos. Pero si la pandemia disminuye significativamente, es posible que algunos estudios nunca se completen. "De alguna manera estamos jugando un juego extraño, porque el mejor escenario sería si no podemos obtener suficientes datos porque no hay suficientes casos", dice Tung.

Por ahora, la naturaleza en rápido movimiento de la pandemia y la infección en sí plantean desafíos únicos. Para su estudio, Chung y sus colegas ya han identificado miles de casos positivos, que están dando su consentimiento de forma remota. Varias veces, los coordinadores han llamado a posibles sujetos de estudio después de haber sido dados de alta, solo para descubrir que han muerto.

Chung, quien dio un giro a su propio trabajo sobre enfermedades raras para contribuir a la investigación de COVID-19, dice que siente una tremenda sensación de urgencia. "Pensamos en lo que podemos aprender en dos semanas, no en lo que podemos aprender en dos años", dice Chung. "Literalmente, mis equipos trabajan los siete días de la semana, 16 horas al día".

El mismo problema que ha obstaculizado los esfuerzos para detener la propagación del coronavirus, la falta de pruebas generalizadas, también complica la investigación para comprender su biología. Por ejemplo, solo esta semana, la ciudad de Nueva York agregó a más de 3.700 personas a su número de muertos que se presume que murieron a causa del coronavirus pero que nunca dieron positivo. "Si no tenemos pruebas generalizadas, entonces no puedo confiar en eso para decirme si alguien fue positivo o no", dice Duggal.

Si los científicos logran identificar los genes que presagian los efectos más devastadores de la infección, podrían clasificar de manera más eficaz a los pacientes que necesitan atención médica. Si tienen suerte, incluso podrían descubrir genes que hacen que algunas personas sean resistentes, lo que les otorga el regreso a la normalidad que tantas personas anhelan. Hasta ahora, no hay evidencia de esto.

"No estoy convencido de que esta sea la última de estas crisis de enfermedades infecciosas", dice Chung. “Creo que lo que estamos tratando de hacer es aprender lo que podamos para esta condición. . . y obtener una mejor comprensión de la respuesta inmunitaria y, en general, de cómo combatimos las infecciones ".


¿Qué blancos genéticos asociados con el nuevo coronavirus (SARS-CoV-2) se han identificado hasta ahora? - biología

Una pandemia en curso de enfermedad por coronavirus (COVID-19) es causada por una infección con el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2). La caracterización de la histopatología y la localización celular del SARS-CoV-2 en los tejidos de pacientes con COVID-19 fatal es fundamental para comprender mejor su patogénesis y transmisión y para las medidas de prevención de salud pública. Divulgamos hallazgos clínico-patológicos, inmunohistoquímicos y microscópicos electrónicos en tejidos de 8 casos fatales confirmados por laboratorio de infección por SARS-CoV-2 en los Estados Unidos. Todos los casos, excepto uno, correspondieron a residentes de centros de atención a largo plazo. En estos pacientes, el epitelio de las vías respiratorias superiores e inferiores infectado por SARS-CoV-2 con daño alveolar difuso como patología pulmonar predominante. El SARS-CoV-2 fue detectable por inmunohistoquímica y microscopía electrónica en las vías respiratorias, neumocitos, macrófagos alveolares y un ganglio linfático hiliar, pero no se identificó en otros tejidos extrapulmonares. Se identificaron coinfecciones virales respiratorias en 3 casos, 3 casos tenían evidencia de coinfección bacteriana.

La pandemia mundial en curso de la enfermedad por coronavirus (COVID-19), causada por el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), se identificó en Wuhan, provincia de Hubei, China, y se ha extendido rápidamente por todo el mundo (1,2). Al 18 de mayo de 2020, los datos oficiales de la Organización Mundial de la Salud informaron 4.628.903 casos confirmados y 312.009 muertes (2).El 20 de enero de 2020, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) confirmaron un caso en los Estados Unidos desde entonces, los 50 estados de EE. UU., El Distrito de Columbia, Guam, Puerto Rico, las Islas Marianas del Norte y las Islas Vírgenes de EE. UU. Han confirmado casos de COVID-19 (24).

Los coronavirus son virus de ARN de cadena positiva envueltos que infectan a muchos animales.Los virus adaptados a los humanos probablemente se introducen a través de la transmisión zoonótica de reservorios animales (5,6). La mayoría de los coronavirus humanos conocidos están asociados con una enfermedad leve de las vías respiratorias superiores. El SARS-CoV-2 pertenece al grupo de betacoronavirus que incluye el coronavirus del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV) y el coronavirus del síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS-CoV), que pueden infectar el tracto respiratorio inferior y causar un síndrome respiratorio grave y fatal. Inhumanos (7). El SARS-CoV-2 tiene & gt 79,6% de similitud en la secuencia genética con el SARS-CoV (5).

El SARS-CoV-2 es altamente transmisible entre los seres humanos.Las tasas de mortalidad por COVID-19 varían y son más altas entre los ancianos y las personas con afecciones subyacentes o inmunosupresión (8,9). El conocimiento actual sobre la patogénesis y patología de COVID-19 en las muertes se basa en una pequeña cantidad de casos descritos y extrapolaciones de lo que se conoce sobre otros coronavirus similares, como el SARS-CoV y MERS-CoV (1018). La evaluación patológica y la determinación de la distribución del virus y la localización celular dentro de los tejidos es crucial para dilucidar la patogénesis de estas infecciones mortales y puede ayudar a guiar el desarrollo de contramedidas terapéuticas y preventivas. Informamos sobre las características histopatológicas y la detección de virus en tejidos mediante inmunohistoquímica (IHC) y microscopía electrónica (EM) de 8 casos fatales confirmados de COVID-19 en los Estados Unidos.

Materiales y métodos

Pacientes del estudio y recopilación de datos

Como parte de la respuesta de salud pública al COVID-19, se consultó a la Subdivisión de Patología de Enfermedades Infecciosas de los CDC (División de Patógenos y Patología de Alta Consecuencia, Centro Nacional de Enfermedades Infecciosas Emergentes y Zoonóticas) sobre las autopsias de 8 pacientes con evidencia de laboratorio de SRAS- CoV-2 mediante PCR con transcripción inversa (RT-PCR) en muestras de hisopos respiratorios recolectadas antes o después de la muerte. Revisamos los registros médicos disponibles y los informes preliminares de la autopsia para obtener información sobre la demografía, el historial de síntomas, las condiciones subyacentes, las pruebas de enfermedades infecciosas, los hallazgos del estudio de imágenes, el tratamiento y la atención de apoyo avanzada recibida y la fecha de la muerte. Esta investigación se revisó de acuerdo con los procedimientos de revisión de sujetos humanos de los CDC y se determinó que no cumplía con la definición de investigación.

Histopatología e inmunohistoquímica

Realizamos tinciones de rutina con hematoxilina-eosina para evaluación histopatológica. Realizamos un ensayo IHC para SARS-CoV-2 utilizando un anticuerpo policlonal de conejo generado contra la nucleocápsida del SARS-CoV (Novus Biologicals, https://www.novusbio.com) (19) a una dilución de 1: 100 y un kit de polímero AP universal Mach 4 (Biocare Medical, https://biocare.net) con cromógeno rojo permanente (Cell Marque / Millipore Sigma, https://www.cellmarque.com). Tratamos previamente los portaobjetos con recuperación de epítopo inducida por calor con un tampón a base de citrato (Biocare Medical). Realizamos controles negativos apropiados en paralelo, utilizando suero de conejo normal en lugar del anticuerpo primario. Validamos la reactividad cruzada del anticuerpo anti-SARS-CoV con el SARS-CoV-2 probando controles creados a partir de células Vero infectadas con SARS-CoV-2 incrustadas con tejidos humanos normales. Usamos este control como control positivo para ensayos IHC posteriores. El anticuerpo de la nucleocápsida del SARS-CoV no reaccionó de forma cruzada con el virus de la influenza A (H1N1), el virus de la influenza B, el virus sincitial respiratorio, el virus de la parainfluenza tipo 3, el coronavirus humano (HCoV) 229E o el MERS-CoV en muestras de tejido confirmadas por PCR. Para los casos de bronconeumonía, realizamos pruebas de IHC para detectar agentes bacterianos utilizando un anticuerpo monoclonal de ratón producido contra steotococos neumonia pero se sabe que también detecta otros Estreptococo spp. y un anti-policlonal de conejoKlebsiella pneumoniae anticuerpo (ambos de Thermo Fisher, https://www.thermofisher.com) conocido por detectar también otras bacterias gramnegativas (Escherichia coli, Haemophilus influenzae, y Pseudomonas spp.).

Para los ensayos de tinción doble, utilizamos el sistema de tinción doble Envision G / 2, conejo / ratón (rojo permanente DAB) de Agilent Technologies (https://www.agilent.com). Usamos anticuerpos contra CD163 (Leica Biosystems, https://www.leicabiosystems.com) o apoproteína A (Dako, https://www.agilent.com), seguidos del anticuerpo nucleocápsido anti-SARS-CoV (Novus Biologicals ). Realizamos todos los ensayos de acuerdo con las pautas del fabricante. Usamos células Vero infectadas con SARS-CoV-2 como control positivo y usamos casos distintos de COVID-19 y suero de conejo normal en lugar del anticuerpo primario como controles negativos.

Microscopio de electrones

Obtuvimos muestras de tejido pulmonar y de vías respiratorias superiores a partir de muestras fijadas con formalina, las cortamos en cubos, las enjuagamos con tampón fosfato 0,1 mmol / L, las fijamos posteriormente con glutaraldehído al 2,5% y las aclaramos en tampón fosfato. Además, extrajimos muestras de tejido de áreas correspondientes a inmunotinción positiva para SARS-CoV-2 de bloques de parafina con un punzón de 2 mm o de secciones de 4 μm en portaobjetos de vidrio, desparafinamos las muestras en xileno y las rehidratamos. Procesamos tejidos para transmisión EM como se describió anteriormente (20). Sumergimos las secciones incrustadas en resina epoxi en agua hirviendo, las retiramos de los portaobjetos con una cuchilla de afeitar, recortamos las áreas de interés y las pegamos en un bloque EM en blanco. Teñimos secciones EM con acetato de uranilo y citrato de plomo y las examinamos en un microscopio electrónico Thermo Fisher / FEI Tecnai Spirit o Tecnai BioTwin.

RT-PCR

Extrajimos ácidos nucleicos de tejidos incluidos en parafina fijados con formalina (FFPE) y los evaluamos mediante una RT-PCR convencional dirigida específicamente al gen de la nucleocápside del SARS-CoV-2 (J. Bhatnagar, datos no publicados) y RT- en tiempo real. PCR / PCR dirigida a otros patógenos respiratorios, incluidos los virus de la influenza, el virus sincitial respiratorio, los virus de la parainfluenza humana y steotococos neumonia, como se describió anteriormente (21,22). El ensayo de nucleocápside del SARS-CoV-2 detecta el SARS-CoV-2 y el SARS-CoV, pero no amplifica el MERS-CoV y otros coronavirus humanos comunes, incluidos el alfacoronavirus (HCoV-NL63) y el betacoronavirus (HCoV-HKU1).

Resultados

Datos clinicos

De los 8 casos-pacientes, 7 eran residentes de un centro de atención a largo plazo (LTCF) en el estado de Washington (Tabla 1) (23,24). Siete (87,5%) eran blancos, no hispanos. La mediana de edad de los 8 casos-pacientes fue de 73,5 años, 2 tenían & lt65 años. La mediana del número de días desde el inicio de la enfermedad hasta la muerte fue de 12,5 (rango 6 a 15). Los signos y síntomas comunes informados incluyeron fiebre (75%), tos (62,5%) y dificultad para respirar (62,5%). Todos los pacientes tenían hallazgos anormales en las radiografías de tórax. Todos los pacientes fueron hospitalizados durante una media de 3,5 días. Seis (75%) pacientes recibieron ventilación mecánica 2 recibieron cuidados de confort. En todos los casos se identificaron condiciones médicas subyacentes: hipertensión (75%), enfermedad renal crónica (75%), enfermedad cardiovascular (75%), obesidad (62,5%) y diabetes (50%) fueron las condiciones más frecuentes informadas.

Histopatología, inmunohistoquímica y microscopía electrónica

Figura 1. Histopatología pulmonar en casos de enfermedad mortal por coronavirus causada por síndrome respiratorio agudo severo infección por coronavirus 2. A) Paciente no. 5: traqueítis caracterizada por inflamación mononuclear moderada dentro de la submucosa (aumento original.

Figura 2. Hallazgos histopatológicos asociados con condiciones subyacentes en la enfermedad mortal por coronavirus. A) Paciente no. 2: pulmón, macrófagos cargados de hemosiderina (pigmento marrón, abajo a la izquierda) y antracosis (pigmento negro, arriba a la derecha) en un paciente con.

Los hallazgos histopatológicos y los resultados de las pruebas realizadas en los tejidos FFPE mostraron que la traqueobronquitis leve a moderada estaba presente de manera constante y se caracterizaba por inflamación mononuclear, con denudación epitelial y congestión submucosa (Tabla 2 Figura 1, paneles A, B). La patología pulmonar predominante fue el daño alveolar difuso (DAD), fases agudas, fases organizativas, o ambas estuvieron presentes en 7 (87,5%) de 8 pacientes. Se observó descamación de neumocitos y presencia de membranas hialinas, edema alveolar y depósitos de fibrina, hiperplasia de neumocitos tipo II e infiltrados alveolares, incluyendo aumento de macrófagos alveolares (Figura 1, paneles C, D). Hubo metaplasia escamosa y neumocitos atípicos en 3 casos-pacientes, y células multinucleadas raras estuvieron presentes en 1 caso-paciente (paciente n. ° 1) (Figura 1, panel E) no se observaron inclusiones virales definitivas. Un caso-paciente sin DAD (paciente nº 7) presentaba bronconeumonía difusa con llenado de los espacios alveolares por inflamación mixta con abundantes neutrófilos (Figura 1, panel F). Tres casos-pacientes adicionales tenían bronconeumonía focal y aumento de leucocitos intravasculares pulmonares. Se observaron macrófagos cargados de hemosiderina (4/8), hemorragia (4/8), aspiración de moco (3/8), enfisema (2/8) y microtrombos (1/8) (Figura 2). La antracosis, común en personas de edad avanzada como resultado de la acumulación crónica de carbono, estuvo presente en los pulmones y los ganglios linfáticos hiliares pulmonares en todos los casos. En 6 casos, los ganglios linfáticos también mostraron histiocitosis sinusal y hemofagocitosis en senos subcapsulares. Los hallazgos patológicos notables en los tejidos extrapulmonares incluyeron evidencia de enfermedad renal crónica (5/8), lesión tubular renal aguda (3/8), esteatosis hepática (4/8) y cirrosis (1/8) y fibrosis miocárdica focal (3 / 8) (Figura 2). En ningún caso se observaron miocarditis ni necrosis miocárdica ni cambios histopatológicos notables en el intestino. Los tejidos cerebrales no estaban disponibles para evaluación o análisis histopatológico.

Figura 3. Inmunotinción del coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo en tejidos pulmonares de casos fatales de enfermedad por coronavirus. A) Paciente no. 5: inmunotinción dispersa de células epiteliales traqueales (aumento original × 40). B) Paciente.

Detectamos SARS-CoV-2 por IHC en las vías respiratorias superiores en 4/8 (50%) casos-pacientes y en los pulmones en 7/8 (92%) casos-pacientes. Observamos inmunotinción de antígenos virales en vías respiratorias superiores y epitelio bronquiolar, epitelio de glándulas submucosas y en neumocitos tipo I y tipo II, macrófagos alveolares y membranas hialinas en el pulmón (Figura 3, paneles A – C, F). Las vías respiratorias superiores y los tejidos pulmonares de los 8 casos pacientes fueron positivos mediante RT-PCR de SARS-CoV-2. La doble tinción con surfactante mostró colocalización del antígeno SARS-CoV-2 con neumocitos tipo II (Figura 3, panel D), la doble tinción con CD-163 mostró colocalización del antígeno viral con macrófagos (Figura 3, panel E). También encontramos inmunotinción viral en macrófagos dispersos en el ganglio linfático hiliar de 1 paciente gravemente inmunosuprimido con antecedentes de trasplante de órgano sólido (Figura 3, panel G). No detectamos SARS-CoV-2 por IHC en corazón, hígado, riñón, bazo o intestino de ningún paciente.

Seis (75%) de los 8 casos pacientes tenían coinfecciones víricas o bacterianas, pero no ambas, identificadas por IHC, PCR o ambas además del SARS-CoV-2. La prueba de PCR viral respiratoria detectó coinfección por virus de la parainfluenza tipo 3 en las vías respiratorias superiores y tejido pulmonar en 2/8 (25%) casos-pacientes y coinfección por virus de la influenza B en las vías respiratorias superiores en 1 caso-paciente. Tres (75%) de los 4 casos-pacientes con SARS-CoV-2 y bronconeumonía tenían inmunotinción para Estreptococo spp. Dos de estos pacientes tenían síntomas no neumocócicos Estreptococo spp. confirmado por prueba de PCR.

Figura 4. Características ultraestructurales del síndrome respiratorio agudo severo de la infección pulmonar por coronavirus 2 en la enfermedad mortal por coronavirus. A) Arriba: espacio alveolar que contiene viriones extracelulares (flechas) con proyecciones superficiales prominentes. Abajo: grupo de viriones.

Figura 5. Características ultraestructurales de la infección por coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo dentro de las vías respiratorias superiores de un caso de enfermedad mortal por coronavirus a partir de tejido incluido en parafina fijado con formalina (FFPE). Partículas virales asociadas a los cilios.

El examen EM de los tejidos respiratorios mostró viriones con prominentes proyecciones superficiales (picos) características de la familia. Coronaviridae. En el pulmón, los viriones extracelulares libres en el espacio alveolar tenían, en promedio, 105 nm de diámetro, incluidas las proyecciones de superficie (Figura 4, panel A). En las vías respiratorias superiores, se observaron viriones extracelularmente entre los cilios y dentro del citoplasma de las células epiteliales respiratorias (Figura 4, panel B Figura 5). Los viriones intracelulares en neumocitos tipo II (Figura 4, paneles C, D) y en vesículas citoplásmicas o fagosomas de macrófagos alveolares (Figura 4, panel E) tenían, en promedio, 75 nm de diámetro y carecían de picos prominentes. También se encontraron partículas virales asociadas con fibrina o membranas hialinas dentro de los espacios alveolares (Figura 4, panel F).

Discusión

La distinción clínica entre SARS-CoV-2 y otras infecciones virales respiratorias es difícil porque hay características clínicas superpuestas caracterizadas por enfermedad febril con tos que dura varios días antes de progresar a neumonía aguda. Además, las personas con SARS-CoV-2 y otras infecciones virales respiratorias pueden tener síntomas atípicos o mínimos (2527). Además de la insuficiencia respiratoria, especialmente en pacientes con enfermedad grave, se han descrito fatiga, mialgia o artralgia, escalofríos, disfunción hepática y renal, linfocitopenia, leucopenia, trombocitopenia y biomarcadores inflamatorios elevados (5,28,29).

Las lesiones histopatológicas atribuidas directamente al virus en estos casos se limitaron a los tejidos respiratorios, el hallazgo predominante fue el DAD, con varios niveles de progresión y gravedad. No vimos una correlación clara entre la fase patológica del DAD y la duración conocida de los síntomas, lo que podría ser el resultado de un desconocimiento de los primeros síntomas en los residentes ancianos de LTCF y una subestimación de la duración de la enfermedad. Juntos, los hallazgos histopatológicos, IHC y EM de este informe brindan información sobre la patogénesis del SARS-CoV-2. Las pruebas IHC, incluida la tinción doble con surfactante, y la EM confirmaron el tropismo viral para los neumocitos pulmonares II. Las observaciones ultraestructurales son consistentes con informes anteriores de infección por SARS-CoV, con la excepción de que no se detectaron vesículas de doble membrana ni inclusiones de nucleocápside (15,20). También se observó antígeno viral en el epitelio respiratorio de las vías respiratorias conductoras (tráquea, bronquios y bronquiolos) y, ocasionalmente, en macrófagos alveolares, la infección de estos tipos de células puede ser clave en la replicación y el tráfico viral. El epitelio respiratorio es uno de los primeros tipos de células encontrados por el virus inhalado. Los antígenos del SARS-CoV-2 fueron detectados por IHC en células epiteliales ciliadas del 50% de estos casos-pacientes y hasta 16 días después del inicio de los síntomas conocidos. El análisis ultraestructural mostró numerosas partículas virales extracelulares a lo largo de la superficie ciliada y dentro de las células epiteliales cilíndricas ciliadas. Estos hallazgos corroboran los informes de altas cargas virales en el tracto respiratorio superior y respaldan la posibilidad de que las personas infectadas con SARS-CoV-2 transmitan fácilmente el virus, con diseminación viral prolongada y continua en casos graves (30,31).

Las características patológicas generales en estas 8 muertes por COVID-19 fueron similares a las observadas en las infecciones por SARS-CoV y MERS-CoV, y en los informes de COVID-19 disponibles (1015,18,20,32). Sin embargo, la cantidad de antígeno viral detectado por IHC en el tejido pulmonar de estos casos es más de lo que hemos visto en SARS y MERS (16,18) casos enviados a nuestro laboratorio, y su extensa detección en células epiteliales del tracto respiratorio superior es única entre estos coronavirus altamente patógenos (33). Además de los efectos virales directos sobre los tejidos, la respuesta inmune a la infección viral probablemente juega un papel importante en la determinación del resultado clínico, y la disminución aguda en los pacientes con COVID-19 se ha relacionado con una tormenta de citocinas mediada por el sistema inmunitario (34). La evaluación preliminar de las poblaciones de células inmunitarias en los tejidos respiratorios de estos 8 casos reveló abundantes linfocitos T en las vías respiratorias superiores y el parénquima pulmonar, con linfocitos B en menor número y predominando en áreas de agregados linfoides (datos no mostrados). Se necesita más investigación sobre las funciones de estas poblaciones de células en COVID-19. En 6 de los 8 casos-pacientes, se observaron histiocitosis sinusal y hemofagocitosis en los ganglios linfáticos hiliares. Sin embargo, los antígenos del SARS-CoV-2 fueron detectados por IHC en macrófagos de los ganglios linfáticos hiliares de solo 1 paciente inmunodeprimido. Los ganglios linfáticos son sitios clave para el reconocimiento inmunológico y la eliminación de patógenos respiratorios. Por lo tanto, es de fundamental importancia dilucidar la respuesta inmune y los efectos de la inmunosupresión sobre la infección por SARS-CoV-2.

El SARS-CoV-2 utiliza el receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) para facilitar la entrada del virus en las células diana. La ECA2 se expresa en múltiples tejidos en todo el cuerpo, incluidos neumocitos tipo II, células miocárdicas, colangiocitos, enterocitos y epitelio de la mucosa oral (5,35,36). Sin embargo, entre estos pacientes, los antígenos del SARS-CoV-2 no se detectaron en tejidos extrapulmonares además de los ganglios linfáticos hiliares, y los hallazgos patológicos en otros tejidos se atribuyeron a otras afecciones concurrentes subyacentes. Algunas de las afecciones subyacentes en estos casos-pacientes (p. Ej., Hipertensión, EPOC) están asociadas con la regulación positiva de los receptores ACE2 La posible correlación de estas afecciones con la gravedad de COVID-19 justifica una exploración adicional (5,28,37). Se han descrito miocardiopatía COVID-19 y muerte cardíaca aguda durante la resolución clínica de la enfermedad pulmonar (24,38). Sin embargo, no observamos ninguna evidencia de miocarditis o necrosis miocárdica en los tejidos de los 8 casos-pacientes que examinamos. Se han informado anomalías de la coagulación y problemas de perfusión vascular pulmonar sin DAD en algunos pacientes con COVID-19 (39,40), y vimos microtrombos en el pulmón de 1 caso-paciente que carecía de DAD pero tenía bronconeumonía bacteriana grave. Estas diversas y potencialmente graves complicaciones cardiovasculares del COVID-19 justifican una mayor investigación de los mecanismos específicos de la lesión cardiovascular inducida por el SARS-CoV-2, el trastorno homeostático o ambos.

Los estudios clínicos han informado enzimas hepáticas elevadas en pacientes con COVID-19 (28,29). La falta de detección viral por IHC en el hígado en esta investigación sugiere que para estos casos-pacientes, los biomarcadores anormales de daño hepático pueden no ser el resultado de una infección viral directa de los hepatocitos.Los síntomas gastrointestinales no suelen ser una característica destacada de COVID-19, pero se han informado y se ha detectado SARS-CoV-2 en muestras fecales (4143). Sin embargo, no se detectaron hallazgos histopatológicos o antígenos del SARS-CoV-2 en los tejidos gastrointestinales, y solo se notificó diarrea en uno de estos casos-pacientes.

Identificamos coinfecciones virales en los tejidos del tracto respiratorio superior de 3 casos-pacientes, incluidos 2 con el virus de la parainfluenza 3 y 1 con el virus de la influenza B, pero se desconoce la contribución de estas coinfecciones a la enfermedad pulmonar y los desenlaces fatales. Aunque identificamos infecciones estreptocócicas de las vías respiratorias inferiores en 3 casos-pacientes, ninguna fue causada por steotococos neumonia, y no hubo una correlación estricta de estas infecciones con la ventilación mecánica entre estos casos-pacientes. Debido a que 7 de los 8 casos-pacientes discutidos en este informe eran residentes de un LTCF, sus exposiciones y riesgos de coinfecciones virales y bacterianas pueden ser diferentes de los de otros pacientes. Se han informado pocas infecciones bacterianas adquiridas en la comunidad en pacientes críticamente enfermos con COVID-19, pero las coinfecciones no se informan con frecuencia con SARS y MERS (17,32,44). Las coinfecciones pueden desempeñar un papel clave en el aumento de la susceptibilidad y la enfermedad por la infección por SARS-CoV-2 en un entorno de LTCF. Se justifica una mayor investigación de esta asociación y la caracterización de los agentes etiológicos más comúnmente involucrados, lo que puede contribuir a mejorar el tratamiento general de la enfermedad por COVID-19.

Este informe describe la localización celular y extracelular específica del SARS-CoV-2 en los tejidos respiratorios, sin ninguna evidencia de IHC del virus en otros tejidos. Aunque se ha informado la detección de ARN del SARS-CoV-2 en sangre o suero (34,41), no encontramos evidencia de diseminación sistémica del virus en estos casos-pacientes. Nuestros hallazgos resaltan la importancia de las condiciones subyacentes y las coinfecciones pulmonares en COVID-19, estos factores pueden retrasar o confundir el diagnóstico y contribuir a resultados adversos.

Una limitación de este estudio es que 7 de 8 casos fueron de un solo centro de enfermería especializada, por lo tanto, los hallazgos pueden no ser representativos de las infecciones por SARS-CoV-2 adquiridas en la comunidad. Sin embargo, la transmisión nosocomial de virus a menudo es paralela a los brotes en la comunidad, y comprender la transmisión de enfermedades en los entornos de atención médica es crucial (25,45). Ninguno de estos casos-pacientes tenía diagnóstico de lesión cardíaca aguda, miocarditis o miocardiopatía, por lo que comprender la patogenia de la lesión cardíaca con infección por SARS-CoV-2 requiere investigaciones adicionales en casos fatales con evidencia de lesión cardíaca.

Ninguna característica clínica o histopatológica es específica de la infección por SARS-CoV-2. Demostrar el SARS-CoV-2 directamente en el tejido pulmonar, cuando se toma en contexto con cualquier otra patología presente, es fundamental para evaluar su contribución a la mortalidad. En este documento, establecemos la utilidad de IHC como una modalidad de diagnóstico para el SARS-CoV-2 en tejidos FFPE mediante la localización de antígenos virales en tejidos respiratorios de casos confirmados por RT-PCR. Este método de diagnóstico es particularmente valioso para las muestras de FFPE de casos en los que no se realizó la prueba de frotis respiratorio antemortem o postmortem para el SARS-CoV-2. También demostramos la identificación de virus en tejidos mediante EM utilizando diversas fuentes de tejido (tejido húmedo fijado con formalina, bloques de FFPE y portaobjetos teñidos). La identificación de tropismos celulares del SARS-CoV-2 en el tracto respiratorio representa un paso adelante crucial en la comprensión de la patogénesis de la infección por SARS-CoV-2 y proporciona algunos conocimientos relevantes para el desarrollo de medidas terapéuticas y preventivas específicas para combatir el COVID-19.

El Dr. Martines es patólogo de la División de Patógenos y Patología de Alta Consecuencia, Centro Nacional de Enfermedades Infecciosas Emergentes y Zoonóticas, CDC, Atlanta, Georgia, EE. UU. Su principal interés de investigación es la patología y patogenia de las enfermedades infecciosas emergentes, con especial interés en las fiebres hemorrágicas virales. El Dr. Ritter es patólogo de la División de Patógenos y Patología de Alta Consecuencia, Centro Nacional de Enfermedades Infecciosas Emergentes y Zoonóticas, CDC, Atlanta. Su principal interés de investigación es el desarrollo de modelos animales para enfermedades infecciosas zoonóticas y humanas.

Reconocimiento

Agradecemos a Mitesh Patel y Monica Peabody por acceder a los casos, a Natalie Thornburg y Azaibi Tamin por proporcionar cultivo de células Vero de SARS-CoV-2 y a Dominique Rollin por la preparación de bloques de control de cultivo de SARS-CoV-2. También agradecemos a Nicole Yarid y Micheline Lublin por la recolección de muestras Agam Rao Kaitlyn Sykes y Jessica Ferro por facilitar la recolección de datos y los esfuerzos de coordinación y al personal de la Oficina del Médico Forense del Condado de King por su compromiso en el contexto de esta enfermedad pandémica.

Referencias

Cifras
Mesas

Fecha de publicación original: 21 de mayo de 2020

1 Estos autores contribuyeron igualmente a este artículo.

2 Miembros del Grupo de Trabajo de Patología COVID-19: Rhonda Cole, Amanda Lewis, Pamela Fair, Lindsey Estetter.

Utilice el formulario a continuación para enviar correspondencia a los autores o comuníquese con ellos en la siguiente dirección:

Roosecelis Brasil Martines, Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, 1600 Clifton Rd NE, Mailstop H18-SB, Atlanta, GA 30329-4027, EE. UU.

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Resultados

Composición del genoma

Aunque se identificó un porcentaje de nucleótidos diferente entre genes y especies, estaban presentes algunas características comunes. En particular, los nucleótidos G y C estaban significativamente menos presentes que A y T, independientemente de las especies virales y los genes (figura complementaria 1 y tabla 1). En general, el contenido de G + C disminuyó desde la posición del primer al tercer codón. La proteína de la envoltura fue una excepción significativa, caracterizada por un mayor contenido de GC3 que CG2. Lo mismo podría observarse en la proteína de la matriz de HCoV-229E, MERS-CoV y SARS-CoV.

El análisis de la razón de posibilidades de los dinucleótidos reveló una notable heterogeneidad. Sin embargo, todos los HCoV demostraron una subrepresentación relevante del par CpG. El SARS-CoV-2 fue la especie con menor CpG Rho en el pp1ab y especialmente en la secuencia codificante S (CDS). Por otro lado, el SARS-CoV-2 y el SARS-CoV fueron las únicas especies en las que este dinucleótido estaba sobrerrepresentado en el gen codificador E (Fig. 1). Entre los HCoV que inducen enfermedades graves, MERS-CoV demostró el uso general menos sesgado de este dinucleótido. El par TpA también estuvo significativamente subrepresentado en HCoV-229E, SARS-CoV y SARS-CoV-2 (y en menor medida en MERS-CoV) en la nucleocápside, y ligeramente subrepresentado en el gen S del SARS- CoV y SARS-CoV-2.

Media (punto) e intervalos de confianza del 95% (barra de error) de Rho estadística calculada para cada par de dinucleótidos. Se informa de diferentes pares de genes y especies en diferentes células. Las líneas discontinuas representan los puntos de corte definidos por Karling et al. (1998).

La mayoría de los otros pares de dinucleótidos estaban dentro de los rangos esperados, aunque TpG estaba sobrerrepresentado en pp1ab de todos los virus y en forma específica de especie para otros genes.

El Zscore confirmó el escenario observado, reforzando que el CpG estaba significativamente subrepresentado incluso teniendo en cuenta la composición de aminoácidos y el sesgo de codones (figura complementaria 2). Sin embargo, la razón de probabilidades de CpG de SARS-CoV y SARS-CoV-2 se encuentra dentro del rango esperado en los genes E, a diferencia de lo observado por el crudo Rho Estimacion. Por otro lado, se observó una sobrerrepresentación del par ApC, CpA y TpG en el pp1ab y S de esencialmente todos los virus, siendo el S de HCoV-NL63 la principal excepción. Los dos primeros componentes principales (PC) de PCA basados ​​en Zscores explicaron el 78% y el 8,9% de la varianza general y, por lo tanto, se mantuvieron para explorar los datos. Se pudo observar una clara separación entre las proteínas, mientras que las especies virales demostraron una distribución en gran parte superpuesta (figura complementaria 3). Sin embargo, dentro de cada gen, los VHC virales podrían diferenciarse (Fig. 2). La inspección de cargas de PC1 mostró que CpG tenía la correlación positiva más alta con este componente principal. Las proteínas de HCoV se distribuyen a lo largo del eje PC1 siguiendo un patrón dependiente de la longitud. pp1ab situado en el extremo más negativo, seguido de S, N, M y E. Por tanto, podría observarse una correlación negativa entre la longitud de la secuencia codificante y el contenido de CpG.

Gráfico de dispersión basado en los dos primeros componentes del PCA realizado en Zscore (a). Las diferentes proteínas se informan en filas separadas, mientras que las especies virales están codificadas por colores. Las cargas de PC1 y PC2 se informan en el inserto de la derecha.

Dentro de cada proteína, el gen codificante pp1ab y S de SARS-CoV y SARS-CoV-2 se ubican en el extremo más negativo de PC1. El SARS-CoV y el SARS-CoV-2, junto con el HcoV-229E, tenían valores de PC1 más bajos en comparación con otras especies en el M también, mientras que sólo el SARS-CoV-2 en el gen N. Por el contrario, mostraron los valores más altos en la secuencia codificante de E.

En el segundo PC (PC2), CpA y TpA mostraron la mayor correlación positiva y negativa, respectivamente (Figura 2 y Figura complementaria 3), mientras que CpG mostró una cierta correlación negativa. El SARS-CoV-2 se asoció a valores más altos de PC2 en S (junto con SARS-CoV) y N (junto con HCoV-229E y SARS-CoV). Los valores levemente positivos a neutros presentaron SARS-CoV-2 en el gen pp1ab, M y E, respectivamente.

Sesgo de codón

El análisis de RSCU destacó un patrón igualmente heterogéneo. Sin embargo, la infrarrepresentación del codón que contiene los dinucleótidos CpG fue una característica común, que afectó a todas las proteínas virales y especies virales (figura complementaria 4). Sin embargo, el SARS-CoV-2 solo tenía todos estos codones subrepresentados (o, en menor medida, normalmente representados) en el gen pp1ab, mientras que en el gen S también el SARS-CoV y el HCoV-OC43 compartían esta característica. Por el contrario, se observó un mayor número de codones ricos en CpG en el gen codificante de E.

El PCA realizado en RSCU destacó un patrón general menos claro, caracterizado por una variación menor explicada por cada PC. Sin embargo, cuando se realiza a nivel de gen individual, la diferenciación entre especies aún podría lograrse. Independientemente del gen, la mayoría de los codones con CpG estaban típicamente altamente correlacionados con al menos uno de los PC (figura 3 y figuras complementarias 5-9). En pp1ab, con una sola excepción, todos los codones ricos en CpG se correlacionaron positivamente con PC1 y PC2 (figura complementaria 5). El SARS-CoV-2 fue la única especie viral con valores altamente negativos en ambos CP. Por el contrario, el MERS-CoV se ubica en el cuadrante que presenta mayores valores positivos. De manera similar, el SARS-CoV y el SARS-CO-2 tenían valores negativos de PC2, mientras que la mayoría de los codones CpG se correlacionaron positivamente con este componente (Fig. 3 y Figura complementaria 5). En la región S, la mayoría de los codones ricos en CpG se correlacionaron negativamente con PC1 y PC2. El SARS-CoV-2 se ubicó en el cuadrante positivo de ambos PC, mientras que el SARS-CoV tuvo valores positivos en el PC2 y negativos en el PC1 (Figura complementaria 6). En los genes N, M y E, el SARS-CoV-2 se localizó en regiones definidas por una asociación neutra a positiva con el contenido de CpG, aunque en los genes M y N, la correlación de los codones que contienen CpG con PC estaba menos polarizada (Figuras complementarias 7-9 ).

Gráfico de dispersión basado en los dos primeros componentes del PCA realizado en RSCU. Las diferentes proteínas se informan en células separadas, mientras que las especies virales están codificadas por colores. Las cargas se representan como flechas y se ha informado el círculo de correlación correspondiente. También se informan las elipses de confianza del 95% alrededor de los conglomerados. En las figuras complementarias 5-9 se proporciona una representación más detallada.

Un uso diferencial de codones entre proteínas podría confirmarse mediante un análisis de uso de codones eficaz. El gen E mostró un uso general de codones más sesgado (menor Nc) en comparación con otras proteínas virales y las secuencias de codificación del hospedador. Entre los HCoV, MERS-CoV, SARS-CoV y SARS-CoV-2 mostraron un Nc más alto, superponiéndose completamente con el anfitrión en todas las regiones de codificación menos E. HCoV-HKU1, HCoV-NL63 y, en menor medida, HCoV-OC43 y HCoV-229E tenían un Nc más bajo, distinto del hospedador, aunque hubo excepciones para pares específicos de especies y genes (Fig. 4).

Figura de la izquierda: Diagrama de caja que informa los valores Nc y Nc ′ de las especies de HCoV (codificado por colores). A modo de comparación, la distribución del valor del hospedador (en gris) se informa cerca de cada gen. Figura de la derecha: Diagrama de dispersión que informa la relación entre Nc y Nc 'y el contenido de GC3 de las secuencias codificantes de HCoV. Las proteínas de HCoV se han codificado por colores, mientras que los genes del pulmón del huésped se han informado en gris. Se ha superpuesto la línea que representa los valores Nc esperados, que resultarían de que la composición de GC3 es el único factor que influye en el sesgo de uso del codón.

Nc 'fue significativamente más alto en comparación con Nc, lo que llevó a valores incluso mayores que los de los genes humanos en la región codificante de pp1ab y S, lo que demuestra que la composición de nucleótidos del genoma viral tuvo un efecto relevante sobre el sesgo de codones. Sin embargo, incluso después de tener en cuenta este componente, el número de codones efectivo se desvió de lo esperado basándose únicamente en la composición de GC3 (Fig. 4).


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¿Sus genes lo predisponen al COVID-19?

Desde el comienzo de la pandemia de COVID-19 hace varios meses, los científicos han estado desconcertados sobre las diferentes formas en que se manifiesta la enfermedad. Van desde casos sin ningún síntoma hasta casos graves que involucran el síndrome de dificultad respiratoria aguda, que puede ser fatal. ¿Qué explica esta variabilidad? ¿Podría la respuesta estar en nuestros genes?

Los coronavirus han planteado este tipo de preguntas durante más de 15 años. Al investigar el brote de 2003 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS), Ralph Baric y sus colegas de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill identificaron un gen que, cuando es silenciado por una mutación, hace que los ratones sean altamente susceptibles al SARS-CoV, el coronavirus. que causa la enfermedad. Llamado TICAM2, el gen codifica una proteína que ayuda a activar una familia de receptores, llamados receptores tipo toll (TLR), que participan en la inmunidad innata, la primera línea de defensa contra los patógenos.

La atención ahora se ha centrado en el SARS-CoV-2, el nuevo coronavirus que causa el COVID-19. Y los TLR han atraído una vez más el interés de los investigadores por ayudar a explicar el número excesivo de hombres que padecen infecciones graves.

Los hombres representaron el 73 por ciento de los casos graves de COVID-19 en cuidados intensivos en Francia, según una encuesta nacional publicada el 23 de abril. Las diferencias hormonales y de comportamiento pueden ser parcialmente responsables. Pero los genes también pueden influir en la mezcla. A diferencia de los hombres, las mujeres tienen dos cromosomas X y, por lo tanto, portan el doble de copias del gen. TLR7, un detector clave de actividad viral que ayuda a estimular la inmunidad.

La genética de los grupos sanguíneos puede ofrecer una idea de si es probable que se infecte con el virus. A finales de marzo, Peng George Wang de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur de China y sus colegas publicaron los resultados de un estudio previo a la impresión, aún no revisado por pares, que comparó la distribución de los tipos sanguíneos entre 2.173 pacientes con COVID-19 en tres hospitales de las ciudades chinas de Wuhan y Shenzhen con el de personas no infectadas en las mismas áreas. El tipo de sangre A parece estar asociado con un mayor riesgo de contraer el virus, mientras que el tipo O ofrece la mayor protección por razones que aún no se han determinado.

El brote anterior de SARS también ofrece lecciones. Los tipos de sangre tienen dos tipos diferentes de moléculas de sacárido (azúcar) en la superficie de los glóbulos rojos. Uno corresponde al tipo A, el otro al tipo B. Cada tipo de molécula es producida por una enzima cuyo gen existe en dos formas (una para el tipo A y la otra para el tipo B). Una tercera variante genética codifica una enzima inactiva: tipo O (del alemán ohne, que significa & ldquowwithout & rdquo). Una persona que posee las variantes A y B de la enzima tiene sangre tipo AB.

Cada azúcar, A o B, puede actuar como antígeno. Puede desencadenar la producción de anticuerpos que se dirigen a los antígenos de los que carece, por lo que se debe tener cuidado con las transfusiones de sangre. En el sistema de grupos sanguíneos ABO, la sangre tipo O es la más rica en anticuerpos y posee tanto anti-A como anti-B, mientras que la sangre tipo AB no tiene ninguno de ellos.

En 2008, Jacques Le Pendu de la Universidad de Nantes en Francia y sus colegas investigaron un modelo in vitro de SARS-CoV. Los investigadores demostraron que la unión de la proteína S del virus y rsquos a un receptor ACE2 (enzima convertidora de angiotensina 2) de la célula, que es necesaria para que se produzca la infección, es inhibida por el anticuerpo anti-A, aunque los datos sobre el anticuerpo anti-B todavía faltan.

Un pariente cercano de la ECA2 en el control de la presión arterial es la enzima convertidora de angiotensina 1 (ECA1). los ACE1 El gen D, una de varias variantes genéticas de la enzima, está asociado con bajos niveles de expresión de la enzima. ACE2 gene. Como resultado, las células contienen menos receptores que permiten la infección por SARS-CoV. La frecuencia de ACE1 D difiere de un país a otro, particularmente en Europa, lo que plantea la cuestión de si la distribución geográfica de esta variante se correlaciona con la prevalencia de COVID-19. ¿Podría reflejar la epidemiología de la enfermedad a escala mundial? Marc De Buyzere y sus colegas de la Universidad de Gante en Bélgica descubrieron que ese era el caso.

Utilizando datos de 25 países (que abarcan una región desde Portugal hasta Estonia y desde Turquía hasta Finlandia), los investigadores demostraron que el 38 por ciento de la variabilidad en la prevalencia de la enfermedad se explica por la frecuencia de ACE1 Gen D. Una correlación similar apareció para las estadísticas de mortalidad. Los investigadores también notaron que el ACE1 El gen D es menos frecuente en dos países asiáticos gravemente afectados por el SARS-CoV-2.

Un componente genético adicional de la susceptibilidad al nuevo coronavirus puede residir en los genes que codifican los antígenos leucocitarios humanos (HLA), un conjunto de proteínas que evitan que el sistema inmunológico humano ataque al propio cuerpo. Estas proteínas forman el complejo principal de histocompatibilidad (MHC), que marca "quoself" y lo distingue de "quononself". Reid Thompson y sus colegas de la Universidad de Ciencias y Salud de Oregon descubrieron un vínculo entre genes HLA específicos y la gravedad del COVID-19.

Portadores de una variante llamada HLA-B * 46: 01 parecen ser particularmente susceptibles al SARS-CoV-2, como se demostró anteriormente que era el caso del SARS-CoV. En contraste, el HLA-La variante B * 15: 03 puede proporcionar cierta protección. Según los investigadores, la identificación de los genes HLA de una persona, que se puede realizar de forma rápida y económica, puede ayudar a predecir mejor la gravedad de la enfermedad e incluso a identificar a quienes se beneficiarían más de la vacunación.

Se están llevando a cabo varios proyectos para investigar con mayor profundidad las variantes genéticas que influyen en la infección por SARS-CoV-2. Andrea Ganna, de la Universidad de Helsinki, ha lanzado la Iniciativa de genética de acogida COVID-19, que tiene como objetivo movilizar a la comunidad internacional de genetistas que trabajan en este tema. Jean-Laurent Casanova del Necker Hospital for Sick Children en París y la Universidad Rockefeller está coordinando un esfuerzo similar para identificar variantes genéticas que promueven el desarrollo de formas particularmente graves de COVID-19 en personas menores de 50 años.

Puede que no todos seamos iguales en lo que respecta al SARS-CoV-2. Pero identificar por qué existen estas desigualdades podría ayudar a reducirlas.

Este artículo apareció originalmente en Pour la Science y fue reproducido con permiso.

Leer más sobre el brote de coronavirus aquí.


Ver el vídeo: Slavoj Žižek: Why There Are No Viable Political Alternatives to Unbridled Capitalism. Big Think (Junio 2022).


Comentarios:

  1. Isham

    Absolutamente de acuerdo contigo. También hay algo en él, me parece una excelente idea. Estoy de acuerdo contigo.

  2. Deems

    Están equivocados. Intentemos discutir esto. Escríbeme en PM, te habla.



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