Investigadores valencianos descifran el código genético del coronavirus, clave para conocer su transmisión

Desde que estalló la pandemia de la covid-19 investigadores de la Fundación para el Fomento de la Investigación Sanitaria y Biomédica (Fisabio) han secuenciado cerca de 4.000 muestras del virus del SARS-CoV-2, es decir, el 70% de las secuencias obtenidas en España. La cifra coloca a nuestro país como el cuarto del mundo -tras Reino Unido, Estados Unidos y Australia- en número de secuencias aportadas a al repositorio mundial público de secuencias. La información es clave para el conocimiento de la dispersión del virus y el desarrollo de nuevos fármacos, tratamientos y vacunas.

Fernando González es responsable de la Unidad Mixta de Investigación en Infección y Salud Pública de la Fundación Fisabio-Universitat de València y del Laboratorio en Red de Vigilancia de Resistencias a Antimicrobianos de la Comunidad Valenciana. También colidera, junto a Iñaki Comas, investigador del Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), un proyecto que se centra en la obtención de secuencias completas del genoma del SARS-CoV-2 y en la recogida de datos epidemiológicos para establecer las rutas de transmisión en diferentes áreas geográficas y comprender mejor la dinámica del virus.

El proyecto, financiado con fondos de la UE, evalúa el impacto de las diferentes medidas adoptadas ante la pandemia, analizando el número de infecciones no diagnosticadas, con el objetivo de proporcionar información útil para la vigilancia en los próximos meses. Desde el Servicio de Secuenciación y Bioinformática de la Fundación Fisabio el investigador explica a Vozpópuli la importancia de obtener esa información.

Entender las rutas de transmisión del virus

"Es fundamental en distintas fases de la epidemia. En primer lugar, permitió identificar el virus como un nuevo patógeno, hasta entonces desconocido, y emparentado con otros virus ya estudiados por la ciencia. También permitió el desarrollo inmediato de pruebas de diagnóstico de la infección activa (PCR) que han contribuido a diagnosticar con precisión la infección en pacientes tanto asintomáticos como con síntomas parecidos a los causados por otros virus respiratorios", detalla el investigador. 

Gracias a las secuencias del virus "hemos podido entender las rutas y vías de transmisión o comprobar su capacidad de dispersión"

En segundo lugar, continúa, gracias a las secuencias del virus "hemos podido entender las rutas y vías de transmisión, demostrar la existencia de brotes con origen común, comprobar su capacidad de dispersión a pesar de las barreras impuestas (casi todas con muy poca utilidad) y a documentar rutas de entrada en países que no se sospechaban inicialmente".

En los últimos cuatro años, y gracias a una acción cofinanciada por la política de cohesión de la Unión Europea (UE) a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), la Fundación Fisabio ha destinado más de 9 millones de euros a mejorar sus infraestructuras en las áreas de Secuenciación y Bioinformática, Deterioro Cognitivo, Enfermedades Raras o la Red Valenciana de Biobancos. Una inversión que, según la fundación, ha resultado vital cuando el coronavirus comenzó a afectar a España y a Europa.

Controlar los linajes del virus 

En la actualidad, los investigadores ya pueden controlar de dónde proceden los linajes del virus que están produciendo la segunda ola en los diferentes países y, por ejemplo, el papel que el transporte internacional de viajeros tuvo en la primera fase de la pandemia y el que está teniendo en la segunda, detalla González. Además, precisa, cuando se disponga de tratamientos antivirales efectivos o de vacunas "la secuenciación del genoma viral permitirá la vigilancia de mutaciones de resistencia a los antivirales y la posible aparición de mutaciones de escape a los anticuerpos generadas por las distintas vacunas".

"Si pensamos en un tratamiento antiviral, los fármacos que se desarrollan tienen como dianas proteínas concretas del virus, capaces de realizar funciones esenciales para que completen su ciclo infectivo dando lugar a nuevos virus. Los virus cuyo material hereditario es el RNA, como los coronavirus, tienen una gran capacidad para mutar y, entre las mutaciones producidas, puede haber alguna que sola, o en combinación con otras, altere las características de esa proteína sobre la que incide nuestro fármaco, haciendo que éste pierda efectividad", abunda el investigador.

Fernando González explica que es lo que se conoce como aparición de resistencias a los tratamientos y es muy frecuente en todos los microorganismos patógenos, tanto virus como bacterias, por lo que la vigilancia de esas resistencias es esencial para preservar y prolongar la vida útil de los tratamientos.

La analogía de la llave y la cerradura

Respecto a las vacunas, matiza, el mecanismo es ligeramente diferente. Una vacuna produce el desarrollo de anticuerpos que, en el caso de ser infectado por el virus, van a reconocer a éste a partir de unas regiones concretas de algunas proteínas. "Siempre utilizamos la analogía de la llave y la cerradura. Cada anticuerpo (llave) puede reconocer una región antigénica concreta (cerradura). La combinación de ambas desata una rápida respuesta por parte del sistema inmunitario (que ya está entrenado y preparado para esa posible infección) y así se consigue abortarla en los primeros instantes, evitando que la persona desarrolle la infección con todas las consecuencias que eso tiene".

Una mutación que se produzca en esas zonas antigénicas, afirma el investigador de Fisabio, puede alterar la capacidad de que sean reconocidas por los anticuerpos generados ("es como si se modificase la cerradura de manera que la llave ya no encaja en ella", aclara), por lo que la persona infectada por esos virus con la mutación no estarían protegidos por la vacuna. "A esto lo denominamos 'escape vacunal' y, de nuevo, es muy importante para la protección efectiva de la población mediante vacunación", agrega. 

15.000 secuencias completas

En el estudio de su departamento se obtendrán y analizarán unas 15.000 secuencias completas del genoma del virus, procedentes de más de 30 laboratorios clínicos de Microbiología de toda España. En total son ya más de 40 los hospitales implicados en el proyecto, según especifica Fernando González. En Valencia, por ejemplo, colaboran con el Clínico o el Arnau de Vilanova; en Castellón, con el General Universitario, y en Alicante, con el Hospital General, el de Elche y el de Elda.

Los investigadores trabajan con centros de toda España como el Gregorio Marañón y La Paz, de Madrid, el Universitario Donostia (San Sebastián) o el Virgen del Rocío de Sevilla

Fuera de la Comunidad Valenciana, los investigadores trabajan con centros  de toda España como el Gregorio Marañón y La Paz, de Madrid, el Universitario Donostia (San Sebastián), el Virgen del Rocío, de Sevilla o el Dr. Negrín, de Las Palmas, en Canarias. 

Una gran parte de estas secuencias serán obtenidas por el Servicio de Secuenciación y Bioinformática de FISABIO, que coordinan Llúcia Martínez Priego y Giuseppe D’Auria. El servicio ha aumentado considerablemente sus capacidades máximas con la financiación recibida por los fondos de la UE. Por ejemplo, han podido comprar un secuenciador Illumina NextSeq500 que les ha permitido pasar de secuenciar 80 genomas bacterianos por semana a 400. En el caso de la secuenciación del coronavirus, actualmente el servicio de  dispone de una capacidad máxima de 1.376 muestras a la semana. Con anterioridad a la financiación europea, era de 192.

España, en primera línea

Hasta ahora, los investigadores valencianos ha secuenciado cerca de 4.000 muestras del virus del SARS-CoV-2, es decir, el 70% de las obtenidas en España. La cifra sitúa a nuestro país como el cuarto del mundo en número de secuencias aportadas a la red Global Public Sequence Repository (GISAID por sus siglas en inglés o repositorio mundial público de secuencias). Por delante de España, enumera González, se sitúan el Reino Unido, que ha depositado casi la mitad del total de secuencias actualmente en GISAID; Estados Unidos, con 31.975, y Australia, con 11.870.

España ha depositado hasta la fecha 4.244 secuencias del SARS-CoV-2. "Es importante destacar que GISAID controla la calidad de las secuencias que se depositan, rechazando aquellas que no pasan los rigurosos filtros que impone", apunta el investigador. 

Conseguir en horas las secuencias de los virus

Pero, ¿cómo se obtienen esas secuencias completas y cómo se cruzan con los datos epidemiológicos?. "La primera parte es relativamente sencilla", responde el investigador. En el laboratorio reciben "muestras sobrantes de las pruebas de diagnóstico de hospitales de toda España en las que hay restos de RNA del virus. Bastan pequeñas cantidades para que, gracias a los instrumentos disponibles en nuestro servicio, podamos obtener la secuencia de los virus de cada muestra en cuestión de horas". Las secuencias son analizadas y posteriormente remitidas a GISAID para que queden disponibles para la comunidad científica internacional, además de para sus propios análisis.

El científico subraya que, sin embargo, hay una parte más complicada que es el acceso a los datos epidemiológicos porque son muchas las agencias implicadas en la recogida, codificación y almacenamiento de esa información. "Cada una opera con un sistema diferente y no suelen estar vinculadas con las muestras que recibimos para secuenciar", indica. 

Red Valenciana de Biobancos

Con los fondos europeos, la Red Valenciana de Biobancos (RVB), gestionada por la Fundación Fisabio y coordinada por Jacobo Martínez, también se beneficiará de las  últimas innovaciones tecnológicas, apuntan desde la Fundación. En el marco de la pandemia destaca la obtención de más de 10.000 muestras (de sangre periférica, ADN, ARN, plasma, suero, orina, saliva, etc.) de 7.050 pacientes con coronavirus (clasificados como muy graves, graves leves y asintomáticos).

Los biobancos de la Red Valenciana disponen de alrededor de 215.000 muestras de 85.000 pacientes con diferentes enfermedades 

Los biobancos de la RVB disponen a día de hoy de alrededor de 215.000 muestras procedentes de 85.000 pacientes con enfermedades oncológicas, enfermedades crónicas, enfermedades raras, enfermedades infecciosas y enfermedades de alta prevalencia y de donantes sanos (controles), que están a disposición de los científicos para su uso en proyectos de investigación biomédica y en salud pública.

Dos laboratorios de seguridad biológica

Además esos mismos fondos europeos han permitido a la Fundación crear dos laboratorios de seguridad biológica -de nivel 2+ y 3- y un centro de diagnóstico de respuesta de emergencia ante una pandemia de SARS-CoV-2. El centro ha realizado PCR en más de 18.000 muestras lo que ha permitido aliviar el circuito asistencial y realizar cribados en la comunidad, como en residencias de ancianos o brotes en empresas.

En octubre "se comenzará a cultivar el SARS-Cov-2 para desarrollar proyectos de búsqueda de antivirales y de métodos de inactivación del virus" en uno de los nuevos laboratorios de Fisabio

También han facilitado la implementación de una red de información sobre los microorganismos patógenos identificados en los distintos centros sanitarios de la Comunidad Valenciana. Hasta la fecha se han procesado más de 4.500 muestras de diferentes patógenos como los causantes de la tuberculosis, gripe, otros virus respiratorios, o agentes que se asocian a infecciones nosocomiales resistentes como la Klebsiella pneumoniae.

Según indica a Vozpópuli Xavier López-Labrador, responsable del Laboratorio de Virología de Fisabio y uno de sus coordinadores, desde el principio de la pandemia, el laboratorio de NCB2+ tiene uso prioritario para el procesamiento de muestras respiratorias y posterior realización de PCR. Por último, detalla, el laboratorio NCB3 de máxima contención, se ocupa principalmente del manejo de micobacterias resistentes, aunque durante este mes de octubre "se comenzará a cultivar el SARS-Cov-2 para desarrollar proyectos de búsqueda de antivirales y de métodos de inactivación del virus".