Virología

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Traducción:
Anisha Gualani Gualani
Jesús García-Rosales Delgado

This página está en construcción. El autor se dará a conocer pronto.

 

Los coronavirus se encuentran en variedad de animales y humanos. Estos virus envueltos contienen una sola hebra de ARN de sentido positivo. Los viriones son, en su mayoría, esféricos, con una glicoproteína espiga pronunciada (S) incrustada en la envoltura vírica. Otras proteínas estructurales incluyen las de la envoltura (E), matriz (M) y nucleocápside (N).

La familia Coronaviridae  incluye cuatro géneros, alfa-, beta-, delta- y gammacoronavirus, así como varios subgéneros y especies. El análisis filogenético sobre los genomas del coronavirus ha revelado que el SARS-CoV-2 es un nuevo miembro del género betacoronavirus, que incluye coronavirus graves relacionados con el síndrome respiratorio agudo (SARS-CoV), coronavirus relacionados con el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS-CoV), coronavirus relacionados con el SARS de murciélagos (SARSr-CoV), así como otros identificados en humanos y diversas especies animales. La transmisión intra e interespecie de los CoVs y los eventos de recombinación genética contribuyen a la aparición de nuevas cepas de CoV.

SARS-CoV-2 está relacionado taxonómicamente con el subgénero Sarbecovirus  junto con el SARS-CoV y CoVs similares al SARS. La secuenciación genómica mostró que el SARS-CoV-2 está estrechamente relacionado con los betacoronavirus detectados en los murciélagos, pero distinto del SARS-CoV. En las secciones siguientes se incluyen algunos documentos clave sobre diferentes temas.

Taxonomía

Coronaviridae Study Group of the International Committee on Taxonomy of Viruses. The species severe acute respiratory syndrome-related coronavirus: classifying 2019-nCoV and naming it SARS-CoV-2. Nat Microbiol. 2020 Apr;5(4):536-544. PubMed: https://pubmed.gov/32123347. Full-text: https://doi.org/10.1038/s41564-020-0695-z

Una declaración de consenso que define el lugar de SARS-CoV-2 (denominado provisionalmente 2019-nCoV) dentro de la familia Coronaviridae.

Ceraolo C, Giorgi FM. Genomic variance of the 2019-nCoV coronavirus. J Med Virol. 2020 May;92(5):522-528. PubMed: https://pubmed.gov/32027036. Full-text: https://doi.org/10.1002/jmv.25700

Análisis de 56 secuencias genómicas de pacientes distintos, mostrando alta similitud de secuencia (>99%). Existen algunas regiones genómicas variables, principalmente en el locus ORF8 (codificación para proteínas accesorias).

Zhou P, Yang XL, Wang XG, et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020 Mar;579(7798):270-273. PubMed: https://pubmed.gov/32015507. Fulltext: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7

Las secuencias genómicas de gran longitud de cinco pacientes en una etapa temprana del brote son un 79,6% idénticas al genoma del SARS-CoV y un 96% idénticas a un coronavirus de murciélagos.

Origen y huéspedes

Andersen KG, Rambaut A, Lipkin WA, Holmes EC, Garry RF. The proximal origin of SARS-CoV-2. Nature Medicine. Published: 17 March 2020. Fulltext: https://www.nature.com/articles/s41591-020-0820-9

Revisión sobre las características genómicas notables de SARS-CoV-2, en comparación con alfa- y betacoronavirus. Perspectivas sobre el origen, mostrando claramente que este virus no es una construcción de laboratorio o un virus manipulado intencionalmente.

Cui J, Li F, Shi ZL. Origin and evolution of pathogenic coronaviruses. Nat Rev Microbiol. 2019 Mar;17(3):181-192. PubMed: https://pubmed.gov/30531947. Full-text: https://doi.org/10.1038/s41579-018-0118-9

SARS-CoV y MERS-CoV se originaron probablemente de murciélagos, irían saltando  a  través de diferentes huéspedes intermedios para finalmente infectar a los seres humanos.

Lam TT, Shum MH, Zhu HC, et al. Identifying SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins. Nature. 2020 Mar 26. pii: 10.1038/s41586-020-2169-0. PubMed: https://pubmed.gov/32218527. Fulltext: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2169-0

¿Los pangolines malayos actúan como anfitriones intermedios? La secuenciación metagenómica identificó coronavirus asociados a pangolín, incluyendo uno con una fuerte similitud con el SARS-CoV-2 en el dominio de unión a receptores.

Zhang T, Wu Q, Zhang Z. Probable Pangolin Origin of SARS-CoV-2 Associated with the COVID-19 Outbreak. Curr Biol. 2020 Mar 13. pii: S0960-9822(20)30360-2. PubMed: https://pubmed.gov/32197085. Fulltext: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.03.022

Este estudio sugiere que las especies de pangolín son un reservorio natural de coVs similares al SARS-CoV-2. Pangolin-CoV fue 91,0% y 90,6% idéntico a SARS-CoV-2 y Bat-CoV RaTG13, respectivamente.

Estabilidad y transmisión del virus

Chin AW, Chu JT, Perera MR, et al. Stability of SARS-CoV-2 in different environmental conditions.The Lancet Microbe 2020, April 02. DOI:https://doi.org/10.1016/S2666-5247(20)30003-3. Full-text: https://www.thelancet.com/journals/lanmic/article/PIIS2666-5247(20)30003-3/fulltext

Se vio que el SARS-CoV-2 era muy estable a 4 °C (casi sin reducción en el día 14), pero sensible al calor (70ºC: inactivación 5 min, 56º: 30 min, 37º: 2 días). También depende de la superficie: ningún virus infeccioso podría recuperarse del papel impreso ni del clínex después de 3 horas, de la madera tratada y la tela en el día 2, del vidrio y billetes en el día 4 y del acero inoxidable y plástico en el día 7. Sorprendentemente, un nivel detectable de virus infecciosos (<0·1% del inóculo original) todavía estaba presente en la capa más externa de una mascarilla quirúrgica en el día 7.

Kim YI, Kim SG, Kim SM, et al. Infection and Rapid Transmission of SARS-CoV-2 in Ferrets. Cell Host Microbe. 2020 Apr 5. pii: S1931-3128(20)30187-6. PubMed: https://pubmed.gov/32259477. Full-text: https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.03.023.

Los hurones eliminan el virus por lavados nasales, saliva, orina y heces hasta 8 días después de la infección. Pueden representar un modelo animal de infección y transmisión de COVID-19 que puede facilitar el desarrollo de terapias y vacunas SARS-CoV-2.

Leung NH, Chu Dk, Shiu EY. Respiratory virus shedding in exhaled breath and efficacy of face masks. Nature Med 2020, April 3. https://doi.org/10.1038/s41591-020-0843-2

Este estudio de Hong Kong (realizado 2013-16) cuantificó el virus en gotas respiratorias y aerosoles en el aire exhalado. En total, 111 participantes (infectados con coronavirus estacionales, gripe o rinovirus) fueron aleatorizados para usar o no usar una simple mascarilla quirúrgica. Los resultados sugirieron que las mascarillas podrían ser utilizadas por personas enfermas para reducir la transmisión posterior. En las gotas respiratorias, el coronavirus estacional se detectó en 3/10 (aerosoles: 4/10) muestras recogidas sin máscarillas faciales, pero en 0/11 (0/11) de participantes que llevaban mascarillas faciales. Los virus de la gripe se detectaron en 6/23 (8/23) sin mascarilla, en comparación con 1/27 (¡aerosol 6/27!) con mascarilla. En cuanto al rinovirus, no hubo diferencias significativas. Cabe destacar que los autores también identificaron el virus en algunos participantes que no tosieron en absoluto durante la recolección de aire exhalado durante 30 minutos, lo que sugiere que es posible la transmisión por gotas y aerosoles a partir de individuos sin signos o síntomas obvios.

Shi J, Wen Z, Zhong G, et al. Susceptibility of ferrets, cats, dogs, and other domesticated animals to SARS-coronavirus 2. Science. 2020 Apr 8. pii: science.abb7015. PubMed: https://pubmed.gov/32269068. Full-text: https://doi.org/10.1126/science.abb7015

SARS-CoV-2 se replica mal en perros, cerdos, pollos y patos. Sin embargo, los hurones y los gatos son permisivos a la infección y los gatos eran susceptibles a la infección por el aire. Pero los dueños de gatos pueden relajarse. Los experimentos se hicieron en un pequeño número de gatos expuestos a altas dosis del virus, probablemente más de lo que se encuentra en la vida real. También sigue sin estar claro si los gatos secretan suficiente coronavirus para transmitirlo a los seres humanos.

van Doremalen N, Bushmaker T, Morris DH, et al. Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1. N Engl J Med. 2020 Mar 17. PubMed: https://pubmed.gov/32182409. Fulltext: https://doi.org/10.1056/NEJMc2004973

La estabilidad del SARS-CoV-2 fue similar a la del SARS-CoV-1, lo que indica que las diferencias en las epidemias probablemente surgen de otros factores y que la transmisión del SARS-CoV-2 a través  de aerosoles y fómites es plausible. El virus puede permanecer viable e infectivo en aerosoles durante horas y en superficies, hasta días (dependiendo del tamaño del inóculo).

Tropismo celular

Chu H, Chan JF, Wang Y, et al. Comparative replication and immune activation profiles of SARS-CoV-2 and SARS-CoV in human lungs: an ex vivo study with implications for the pathogenesis of COVID-19. Clin Infect Dis. 2020 Apr 9. pii: 5818134. PubMed: https://pubmed.gov/32270184

Experimentos celulares sobre la capacidad de replicación y el perfil de activación inmune de la infección por SARS-CoV-2 y SARS-CoV en los tejidos pulmonares humanos. Ambos virus son similares en cuanto al tropismo celular, pues se dirigen los dos a los neumocitos I y II, y, a los macrófagos alveolares. El SARS-CoV-2 generó 3,20 veces más partículas de virus infecciosos que el del SARS-CoV a partir de tejidos pulmonares infectados.

Wang X, Xu W, Hu G, et al. SARS-CoV-2 infects T lymphocytes through its spike protein-mediated membrane fusion. Cell Mol Immunol. 2020 Apr 7. pii: 10.1038/s41423-020-0424-9. PubMed: https://pubmed.gov/32265513. Full-text: https://doi.org/10.1038/s41423-020-0424-9

Sigue sin estar claro si el SARS-CoV-2 también puede infectar las células T, lo que resultaría en una linfocitopenia. Utilizando un modelo con pseudovirus, los autores mostraron que el SARS-CoV-2 infecta (pero no se replica en) las células T a través de la fusión de membrana mediada por proteínas S. Las líneas de células T fueron significativamente más sensibles a la infección por SARS-CoV-2 en comparación con el SARS-CoV. Cabe destacar que se encontró un nivel de expresión muy bajo de hACE2, lo que indica que un receptor nuevo podría mediar la entrada de SARS-CoV-2 en las células T.

Proteína espiga y entrada en la célula

Chu H, Chan JF, Wang Y, et al. Comparative replication and immune activation profiles of SARS-CoV-2 and SARS-CoV in human lungs: an ex vivo study with implications for the pathogenesis of COVID-19. Clin Infect Dis. 2020 Apr 9. pii: 5818134. PubMed: https://pubmed.gov/32270184

Experimentos celulares sobre la capacidad de replicación y el perfil de activación inmune de la infección por SARS-CoV-2 y SARS-CoV en los tejidos pulmonares humanos. Ambos virus son similares en cuanto al tropismo celular, pues se dirigen los dos a los neumocitos I y II, y, a los macrófagos alveolares. El SARS-CoV-2 generó 3,20 veces más partículas de virus infecciosos que el del SARS-CoV a partir de tejidos pulmonares infectados.

 

Coutard B, Valle C, de Lamballerie X, Canard B, Seidah NG, Decroly E. The spike glycoprotein of the new coronavirus 2019-nCoV contains a furin-like cleavage site absent in CoV of the same clade. Antiviral Res. 2020 Apr;176:104742. PubMed: https://pubmed.gov/32057769. Fulltext: https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104742

Identificación en la proteína espiga de SARS-CoV-2 de un peculiar sitio de escisión similar al de la enzima furin, que no está presente en otros CoVs similares al SARS. Posible implicación para el desarrollo de antivirales.

Hoffmann M, Kleine-Weber H, Schroeder S, et al. SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor. Cell. 2020 Mar 4. pii: S0092-8674(20)30229-4. PubMed: https://pubmed.gov/32142651. Fulltext: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.052

Este trabajo muestra cómo se produce la entrada viral. SARS-CoV-2 utiliza el receptor SARS-CoV ECA2 para la entrada y la serina-proteasa TMPRSS2 para el cebado de proteínas S. Además, los sueros de los pacientes convalecientes del SRAS  neutralizaron la entrada mediada por el SARS-2-S.

Lan J, Ge J, Yu J, et al. Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor. Nature. Published: 30 March 2020. Full-text: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2180-5

Para dilucidar la interacción SARS-CoV-2 RBD y ACE2 a mayor  de resolución o resoluación atómica, los autores utilizaron cristalografía de rayos X. El modo de fijación era muy similar al de SARS-CoV, lo cual sustenta una evolución convergente de ambos virus. Los epítopos de dos anticuerpos SARS-CoV dirigidos a la RBD también se analizaron con el SARS-CoV-2 RBD, proporcionando información sobre la futura identificación de anticuerpos reactivos cruzados.

Letko M, Marzi A, Munster V. Functional assessment of cell entry and receptor usage for SARS-CoV-2 and other lineage B betacoronaviruses. Nat Microbiol. 2020 Apr;5(4):562-569. PubMed: https://pubmed.gov/32094589. Full-text: https://doi.org/10.1038/s41564-020-0688-y

Importante trabajo sobre la entrada viral mediante el uso de una plataforma rápida y rentable que permite probar funcionalmente grandes grupos de virus por su potencial zoonótico. El procesamiento de la proteasa por la célula huésped durante la entrada viral es una barrera significativa para varios virus de linaje B. Sin embargo, el desvío de esta barrera permite que varios coronavirus entren en las células humanas a través de un receptor desconocido.

Monteil V, Kwon H, Patricia Prado P, et al. Inhibition of SARS-CoV-2 infections in engineered human tissues using clinical-grade soluble human ACE2. Cell 2020. DOI: 10.1016/j.cell.2020.04.004. https://www.cell.com/pb-assets/products/coronavirus/CELL_CELL-D-20-00739.pdf.

Ou X, Liu Y, Lei X, et al. Characterization of spike glycoprotein of SARS-CoV-2 on virus entry and its immune cross-reactivity with SARS-CoV. Nat Commun. 2020 Mar 27;11(1):1620. PubMed: https://pubmed.gov/32221306. Fulltext: https://doi.org/10.1038/s41467-020-15562-9

Más información sobre la entrada viral y sobre la neutralización cruzada (limitada) entre SARS-CoV y SARS-CoV-2.

Shang J, Ye G, Shi K. Structural basis of receptor recognition by SARS-CoV-2. Nature 2020, March 30. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2179-y.

¿Cuán bien reconoce EL SARS-CoV-2 a hECA2? Mejor que otros coronavirus. En comparación con SARS-CoV y RaTG13 (aislado de murciélagos), la afinidad por ECA2- es mayor. Se describen epítopos funcionalmente importantes en SARS-CoV-2 RBM que pueden ser un potencial blanco de fármacos basados en anticuerpos neutralizantes.

Wang Q, Zhang Y, Wu L, et al. Structural and Functional Basis of SARS-CoV-2 Entry by Using Human ACE2. Cell. 2020 Apr 7. pii: S0092-8674(20)30338-X. PubMed: https://pubmed.gov/32275855. Full-text: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.03.045

Se presentan detalles atómicos de la estructura cristalina del dominio C-terminal de la proteína espiga de SARS-CoV-2 formando un complejo con el ACE2 humano. El modo de unión hACE2 de SARS-CoV-2 parece ser similar al de SARS-CoV, pero algunas sustituciones de residuos clave fortalecen ligeramente la interacción y conducen a una mayor afinidad por la unión de receptores. Los experimentos con anticuerpos indicaron diferencias notables en la antigenicidad entre SARS-CoV y SARS-CoV-2.

Yan R, Zhang Y, Li Y, Xia L, Guo Y, Zhou Q. Structural basis for the recognition of SARS-CoV-2 by full-length human ACE2. Science. 2020 Mar 27;367(6485):1444-1448. PubMed: https://pubmed.gov/32132184. Full-text: https://doi.org/10.1126/science.abb2762

Usando la microscopía crioelectrónica, se muestra cómo el SARS-CoV-2 se une a las células humanas. El primer paso en la entrada viral es la unión de la proteína espiga trimérica viral a la enzima de conversión de angiotensina del receptor humano 2 (ECA2). Los autores presentan la estructura del ECA2 humano formando un complejo con una proteína de membrana a la que acompaña, B0AT1. Las estructuras proporcionan una base para el desarrollo de terapias dirigidas a esta interacción crucial.

Yuan M, Wu NC, Zhu X, et al. A highly conserved cryptic epitope in the receptor-binding domains of SARS-CoV-2 and SARS-CoV. Science. 2020 Apr 3. pii: science.abb7269. PubMed: https://pubmed.gov/32245784. Full-text: https://doi.org/10.1126/science.abb7269

Perspectivas sobre el reconocimiento de anticuerpos y cómo SARS-CoV-2 puede ser diana de la respuesta humoral, revelando un epítopo conservado compartido entre SARS-CoV y SARS-CoV-2. Este epítopo podría utilizarse para vacunas y el desarrollo de anticuerpos coprotectivos.

Zhang L, Lin D, Sun X, et al. Crystal structure of SARS-CoV-2 main protease provides a basis for design of improved alpha-ketoamide inhibitors. Science. 2020 Mar 20. PubMed: https://pubmed.gov/32198291. Fulltext: https://doi.org/10.1126/science.abb3405

Descripción de las estructuras radiológicas de la proteasa principal (Mpro, 3CLpro) del SARS-CoV-2 que es esencial para el procesamiento de las poliproteínas que se traducen del ARN viral. También se describe un complejo de Mpro y un inhibidor optimizado de la proteasa-cetoamida.

Polimerasa de ARN dependiente de ARN (RNA-dependent RNA polymerase [RdRp])

Gao Y, Yan L, Huang Y, et al. Structure of the RNA-dependent RNA polymerase from COVID-19 virus. Science. 2020 Apr 10. pii: science.abb7498. PubMed: https://pubmed.gov/32277040. Full-text: https://doi.org/10.1126/science.abb7498

Utilizando la microscopía electrónica criogénica, los autores describen la estructura de la ARN polimerasa dependiente del ARN, otra enzima crucial en la maquinaria de replicación viral. También se muestra cómo remdesivir y sofosbuvir se unen a esta polimerasa.

Otros documentos clave

Chan JF, Zhang AJ, Yuan S, et al. Simulation of the clinical and pathological manifestations of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) in golden Syrian hamster model: implications for disease pathogenesis and transmissibility. Clin Infect Dis. 2020 Mar 26. PubMed: https://pubmed.gov/32215622. Fulltext: https://doi.org/10.1093/cid/ciaa325

Un modelo de hámster fácilmente disponible a modo de herramienta importante para estudiar la transmisión, la patogénesis, el tratamiento y la vacunación contra el SARS-CoV-2.

Le TT, Andreadakis Z, Kumar A, et al. The COVID-19 vaccine development landscape. Nature reviews drug discovery. 09 April 2020. doi: 10.1038/d41573-020-00073-5. Full-text: https://www.nature.com/articles/d41573-020-00073-5.

Breve resumen llevando a cabo siete expertos. La conclusión es que los esfuerzos no tienen precedentes en términos de escala y velocidad y que existen indicios de que la vacuna podría estar disponible a principios de 2021. A partir del 8 de abril de 2020, el panorama mundial de las vacunas incluye 115 candidatos, de los cuales los 5 candidatos más avanzados ya se han trasladado al desarrollo clínico, incluyendo mRNA-1273 de Moderna, Ad5-nCoV de CanSino Biologics, INO-4800 de Inovio, LV-SMENP-DC y aAPC específico de patógenos del Shenzhen Geno-Immune Medical Institute. ¡La carrera ha comenzado!

Monto AS, DeJonge P, Callear AP, et al. Coronavirus occurrence and transmission over 8 years in the HIVE cohort of households in Michigan. J Infect Dis. 2020 Apr 4. pii: 5815743. PubMed: https://pubmed.gov/32246136. Full-text: https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa161

No está claro si el SARS-CoV-2 se comporta como otros coronavirus humanos (hCoVs). Un estudio de cohortes de vigilancia longitudinal de los niños y sus hogares  en Michigan encontró que las infecciones por hCoV eran marcadamente estacionales, mostrando un pico para diferentes tipos de HCoV (229E, HKU1, NL63, OC43) en febrero. Durante 8 años, casi no se produjeron infecciones por HCoV después de marzo.