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Análisis Genómico del COVID-19. Reporte de Situación al 15 de Mayo del 2020. |
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Fred Hutch, Seattle, USA; Biozentrum, Basel, Switzerland; CZI, CA, USA |
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CC-BY |
Los reportes de situación de Nextstrain utilizan datos genómicos públicos para el seguimiento de la propagación del SARS-CoV-2. Esta semana, repasamos el tema de mutaciones virales y cómo afectan (o no) la pandemia de COVID-19. |
Analizamos 5.193 genomas de COVID-19 compartidos públicamente. Al comparar estos genomas virales, podemos caracterizar cómo se está moviendo el COVID-19 alrededor del mundo y cómo se esparce localmente. En estas actualizaciones semanales, nos enfocamos en las mutaciones virales y discutimos lo siguiente:
- De dónde vienen las mutaciones virales (un proceso común en la naturaleza)
- La tasa de mutación del SARS-CoV-2 (la cual es bien típica entre virus similares)
- Cuántas sepas de SARS-CoV-2 se están propagando actualmente (hasta donde sabemos: 1)
- Cómo la geografía y la epidemiología influyen en las diferencias percibidas entre genotipos virales (lo cual es un tema complejo)
- EMPIECE AQUÍ: ¿Cómo leer filogenias?.
- Reportes de Situación Anteriores.
- Hilos de Twitter Informativos.
- Antecedentes de los virus corona.
- Conceptos erróneos.
- Informes de situación de la OMS.
- Recursos de Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC por sus siglas en inglés).
- Reportaje del New York Times sobre COVID-19.
- Preguntas frecuentes.
# Cese de los reportes de situación semanales
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Al principio de la pandemia, no era claro cómo el SARS-CoV-2 estaba moviéndose entre países, dónde se estaba propagando localmente y cómo los brotes localizados estaban relacionados. A través de los últimos cuatro meses, hemos tratado de responder esas preguntas –y muchas más– en nuestros reportes de situación semanales. En este punto de la pandemia, está claro que los siguientes patrones son, en gran medida, consistentes a través de todo el mundo:
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- Brotes que se encuentran en distintas partes del mundo están estrechamente relacionados.
- A través de la migración humana, el virus ha sido introducido a la mayoría de las comunidades varias veces.
- Cuando nuevos casos llegan a una nueva comunidad, la mayoría no resultan en transmisión extensiva. Pero, a veces, sujeto a las condiciones locales y un poco de suerte, algunos de estos casos se convierten en brotes locales.
- Eventualmente, estos brotes locales se convierten en fuentes de casos nuevos en otros lugares.
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Apreciamos este patrón en países que están experimentando su primera ola de infecciones. Más alarmantemente, también apreciamos este patrón en países donde el virus ha sido reintroducido después de haber pasado por el pico inicial de casos varios meses antes. En fin, este patrón solo se puede romper cuando un país puede hacer pruebas, encontrar y aislar casos inmediatamente de manera efectiva.
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Estos hallazgos significan que todos los brotes a través del mundo están estrechamente relacionados y que la batalla contra el COVID-19 siempre será un esfuerzo global: no podemos ganarle al virus en una parte específica sin también estar controlándolo en el resto del mundo.
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En este momento de la pandemia, la epidemiología genómica es urgentemente necesitada entre comunidades locales a través de oficinas locales de salud pública.
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Como tal, este será nuestro último reporte de situación semanal por algún tiempo, aunque seguiremos apoyando los reportes similares de oficiales locales de salud pública.
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Por supuesto, continuaremos las actualizaciones diarias de las compilaciones globales y regionales a medida que estén disponibles nuevas secuencias. Cuando los datos generales resalten un nuevo hallazgo, también emitiremos informes de situación adicionales. Todas estas actualizaciones se publicarán en la cuenta de [Twitter de Nextstrain](https://twitter.com/nextstrain) (como siempre).
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También puede encontrar <a href="https://nextstrain.org/ncov-sit-reps/">todos nuestros informes de situación anteriores aquí</a>.
SARS-CoV-2, el virus que causa la enfermedad COVID-19, es un coronavirus. Igual a otros coronavirus, SARS-CoV-2 tiene su genoma codificado en ARN (en vez de ADN).
Los virus infectan las células porque necesitan usar su maquinaria celular para replicarse. Para los virus de ARN, este proceso es bastante propenso a errores, dado que la mayoría de los ARN polimerasas (las máquinas moleculares que hacen copias de ARN) no pueden corregir su trabajo. Esto resulta en mutaciones frecuentes en el genoma viral, que son normales y esperadas.
Importantemente, la gran mayoría de estas mutaciones o inhiben al virus de manera que ya no se puede transmitir o replicarse, o no cambian el virus en lo absoluto debido a la codificación redundante.
(esto significa que estas mutaciones no cambian las proteínas, y por lo tanto, la función del virus de ninguna manera). Otros cambios pueden modificar una proteína del virus ligeramente sin afectar su función en lo absoluto. En raras ocasiones, un cambio en el código genético del virus puede ayudarle a replicarse o transmitirse mejor, pero casi todos estos cambios aún solo tienen un efecto mínimo.
Estas diferencias en los genomas entre virus pueden usarse como pistas para rastrear la historia de una muestra. Así como las personas de su familia comparten combinaciones únicas de características genéticas, las muestras virales estrechamente relacionadas comparten combinaciones únicas de mutaciones genéticas.
Por ejemplo, aquí mostramos el "árbol genealógico" viral con cada muestra coloreada según el aminoácido que está presente en cada ubicación específica en el genoma viral (gen "ORF3a", sitio 57).
Utilizando muestras de Nueva York podemos apreciar que la mayoría de los casos de Nueva York y Europa tienen el aminoácido Histidina ("H") en vez de Glutamina ("Q") en esta posición. Esto, en combinación con todos los otros sitios en el genoma, nos dice que estos casos están estrechamente relacionados entre sí.
También puede ver la posición en el gen "ORF3a" resaltada en la parte inferior izquierda del gráfico.
Para una explicación más detallada de estos conceptos, recomendamos esta explicación visual de Jonathan Corum y Carl Zimmer.
Debido a que los genomas virales cambian inevitablemente, sus diferencias tienden a acumularse a una tasa estable en el tiempo.
Aquí, el eje x muestra la fecha de recolección de la muestra. El eje y muestra el numero total de mutaciones que cada cepa dista de la base del árbol. Cada muestra esta coloreada de acuerdo a la fecha que fue recolectada.
Aunque existen ciertos valores atípicos, en promedio, vemos cambios a una tasa de ~24 sustituciones por año. Esto significa que, si un solo linaje viral se transmitiera de persona a persona por todo un año, esperaríamos observar 24 sustituciones en todo el genoma al final del año. Dado que el genoma del SARS-CoV-2 es ~30.000 bases esto corresponde aproximadamente a ~1 mutación por cada 1.000 bases en un año.
En comparación, el virus de influenza tiene ~2 mutaciones por 1.000 bases por año y el de VIH ~4 mutaciones por 1.000 bases por año.
Existen varios reportes acerca de múltiples “cepas” del SARS-CoV-2.
Primero, una aclaración: cuando los virólogos usan la palabra “cepa”, es mayormente solo una etiqueta para hacer referencia a un mismo grupo de muestras (e.g. los clados mostrados aquí). Esto no implica ninguna diferencia funcional.
Independientemente, “cepa” puede referirse a genotipos virales que son funcionalmente distintos, tanto biológicamente (e.g. patogenicidad/severidad de la enfermedad) y/o epidemiológicamente (e.g. transmisibilidad).
Sin embargo, determinar si dos genotipos son distintos funcionalmente requiere muchos más datos experimentales, clínicos y epidemiológicos de los disponibles actualmente.
Una de las hipótesis mas prominentes acerca del SARS-CoV-2 compara las potenciales cepas "D614" y "G614".
D614G podría estar relacionado a transmisibilidad, pero también podría ser un explicado por la geografía
Una pre-publicación reciente sugiere que una mutación única, D614G (del aminoácido “D” al “G” en la posición 614 de la proteína “spike”, también conocida como proteína “S”) podría ser responsable por el incremento de transmisibilidad del SARS-CoV-2.
En muchas áreas geográficas, la frecuencia relativa de 614G en comparación con 614D se ha incrementado en el tiempo.
Si ciertos genotipos del SARS-CoV-2 implican mayor transmisibilidad, esperaríamos un incremento en su frecuencia en el tiempo.
No obstante, existen otras explicaciones alternativas para un aumento de la frecuencia relativa en el tiempo.
En esta posición genómica, vemos secuencias de varios lugares geográficos donde inicialmente la mayoría de linajes virales tuvieron el alelo D. Esto cambió en el tiempo de manera que la mayoría de linajes paso a tener el alelo G. El cambio de alelos podría significar que G tenga más vigor que D (e.g. los virus con la mutación G tienen un R0 mas alto debido a una mayor transmisibilidad).
Sin embargo, esto también podría ser una consecuencia de la historia natural de la pandemia. Al inicio del brote, la mayoría de cepas salidas de China tenia el alelo D. Luego, la mayoría de cepas de Italia tuvieron el alelo G. Recientemente, hemos visto una mayor exportación de casos europeos que asiáticos (aunque también existen sesgos en el muestreo en esto). Por lo tanto, podría ser que este particular genotipo G tuvo suerte y se propagó rápidamente porque llego primero.
Existe un debate abierto acerca de estas dos hipótesis. Será muy importante distinguirlas en el futuro, pero no tenemos consenso científico en la actualidad. Una explicación más detallada puede encontrarse en este hilo.
- Practica un estricto distanciamiento social, especialmente si perteneces a un grupo vulnerable.
- Recuerda que aunque no seas súper vulnerable, mucha gente a tu alrededor lo es; sigue estas prácticas para proteger a los demás.
- Lávate las manos "como si acabaras de cortar un jalapeño y tuvieras que cambiar un lente de contacto".
- Quédate en casa tanto como sea posible -- especialmente si está enfermo; esté preparado con suministros extra en caso de que necesite hacer una autocuarentena.
- Si eres un empleador, anima a tus empleados a trabajar desde casa siempre que sea posible.
- Haz que las pruebas sean gratuitas y estén ampliamente disponibles.
- Pon en marcha fuertes medidas de distanciamiento social.
- Financia y pon en práctica esfuerzos extensos de rastreo de contactos.
- Apoya financieramente a aquellos afectados por las medidas de distanciamiento social.
# Principales Hallazgos
#### Los virus naturalmente adquieren mutaciones al replicarse. Esto es normal. Las mutaciones nos ayudan a rastrear el curso de las epidemias.
#### La tasa de mutación del SARS-CoV-2 es típica de los coronavirus.
#### Hasta donde sabemos, solo exista una “cepa” funcional del SARS-CoV-2.
#### Separar el impacto biológico de una mutación especifica es muy complicado, muchas de las diferencias percibidas podrían ser atribuidas al azar y a factores epidemiológicos.
Quisiéramos reconocer la excelente y oportuna labor realizada por todos los científicos que participaron en este brote. Sólo mediante el rápido intercambio de datos y metadatos genómicos es posible realizar análisis como éste.
Te animamos a hacer click en 'Explora los datos tu mismo' y encontrar la lista completa de autores; los autores de cada secuencia individual son visibles al seleccionarla la secuencia en el árbol.
También agradecemos a GISAID por proporcionar la plataforma a través de la cual estos datos pueden ser cargados y compartidos.