Guia Covid-19
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Con el genoma en la mira

Brasil aún hace agua en el monitoreo genético del Sars-CoV-2, pero una inyección de recursos en las redes de investigación y para adquirir insumos puede modificar este panorama

Alexandre Affonso

Para poder rastrear las mutaciones y mapear las cepas circulantes del Sars-CoV-2 en Brasil, es indispensable conocer el genoma del virus presente entre la población infectada. Esto también es importante para entender cómo actúan los clústeres (los epicentros de contaminación) del covid-19 –la enfermedad que causa el virus–, garantizar la precisión de las pruebas de diagnóstico y la eficacia de las vacunas, y reconstruir la filogenia (la trayectoria evolutiva) del patógeno. No obstante, a 15 meses de la confirmación del primer caso de la enfermedad en el país, el país sigue estando en rojo en términos de vigilancia genómica del Sars-CoV-2. Pese a los esfuerzos de los investigadores que se desempeñan en el área, tan solo se ha secuenciado y cargado en la plataforma Gisaid –el principal banco internacional de intercambio de datos sobre el código genético y las mutaciones detectadas en el patógeno–, el 0,059 % de los casi 15 millones de casos positivos del nuevo coronavirus registrados en territorio brasileño hasta el 20 de mayo.

“Las 5.000 muestras secuenciadas son muy poco para un año completo de epidemia”, dice la médica Ester Sabino, coordinadora del Centro Conjunto Brasil-Reino Unido para el Descubrimiento, el Diagnóstico, la Genómica y la Epidemiología de los Arbovírus (Cadde, por sus siglas en inglés), financiado por la FAPESP y por la agencia británica Medical Research Council. Sabino, quien es docente del Instituto de Medicina Tropical (IMT) de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (FM-USP), hizo declaración en el marco de una audiencia pública de la Comisión Externa para la Lucha contra el Covid-19 de la Cámara de Diputados de Brasil, que tuvo lugar en el mes de abril.

En aquella ocasión, los datos del Gisaid mostraban que Brasil había ingresado 5.488 de los 1.050.224 genomas completos compartidos en la plataforma desde enero de 2020, el 0,52 % de las secuenciaciones realizadas en todo el mundo. La cifra aumentó a 9.316 en la segunda quincena de mayo, pero poco cambió la proporción en relación con el total mundial, lo que hace a una porción ínfima si se considera que el país concentraba un 9,6 % de los casos confirmados y un 12,6 % de las muertes por covid-19 a nivel mundial.

En cifras absolutas, hasta el 20 de mayo, 172 países habían secuenciado 1,58 millones de genomas del nuevo coronavirus. En primer lugar se sitúa Estados Unidos, con 451.000 genomas compartidos, superando al Reino Unido (408.000), que durante mucho tiempo se mantuvo como líder. En términos proporcionales a las infecciones por covid-19 registradas en cada país, el ranking lo encabezan Islandia, que secuenció el 77,7 % de los casos positivos, Australia (el 59,1 %) y Nueva Zelanda (el 46,4 %).

La importancia del monitoreo genómico se puso en el tapete en el país luego de la identificación, en el mes de enero, de la variante de preocupación P1 en la ciudad de Manaos. La nueva cepa se diseminó rápidamente por la ciudad, probablemente a partir de noviembre de 2020, aun cuando se estima que el 67 % de la población ya había estado expuesta al Sars-CoV-2 durante la primera ola de la pandemia, en abril y mayo de 2020. Los científicos calculan que la P1 es entre 1,7 y 2,4 veces más transmisible que las registradas hasta entonces en la zona y puede escabullirse de la inmunidad adquirida por una infección previa.

En unas siete semanas, la fracción de las muestras del nuevo coronavirus clasificada como P1 en el municipio pasó de cero al 87 %, según informaron Sabino y sus colegas en un artículo publicado en la revista Science el 14 de abril de este año. El estudio también confirmó, tal como lo sospechaban los investigadores, que el segundo brote en Manaos está asociado al surgimiento y a la veloz propagación de la nueva variante de preocupación (VOC, por sus siglas en inglés). Esta es la denominación que le han dado la Organización Mundial de la Salud (OMS) y las autoridades sanitarias nacionales a las cepas que suponen un mayor riesgo potencial para la salud pública, ya sea porque son más transmisibles, más virulentas o porque alteran la sintomatología de la enfermedad.
La variante P1 integra el grupo de las que más preocupan a los gobiernos y a los científicos de todo el mundo en estos primeros meses de 2021. Las otras son la B.1.1.7, detectada por primera vez en Gran Bretaña, la B.1.351, identificada en Sudáfrica, y la B.1.617, que contribuyó a que los casos de la enfermedad explotaran en la India (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 302) y también fue clasificada como VOC. En su disertación en la Cámara de Diputados, Sabino hizo hincapié en que, sin una expansión de la vigilancia genómica en Brasil, no será posible hacer frente a las nuevas variantes que seguramente aún surgirán. Los principales escollos para esto, argumenta la investigadora, son la ausencia de una coordinación nacional de respuesta a la epidemia y la ausencia de recursos para la secuenciación.

En el país, dos redes nacionales interconectan a instituciones e investigadores en el esfuerzo por decodificar el genoma del Sars-CoV-2, identificando los linajes presentes en los distintos estados y sus mutaciones genéticas. La Red Genómica Fiocruz cuenta con el apoyo del Ministerio de Salud nacional y es coordinada por científicos de la Fundación Oswaldo Cruz (Fiocruz). En tanto, la Red Nacional de Ómicas del Covid-19 (Red Corona-ómica BR) recibe subvenciones del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (MCTI) y agrupa a investigadores de instituciones tales como la USP, la Universidad de Campinas (Unicamp) y el Laboratorio Nacional de Computación Científica (LNCC) de Río de Janeiro, entre otras.

En el mes de marzo, fue creada en el estado de São Paulo la Red de Alerta de Pandemia de Variantes Emergentes del Sars-CoV-2, coordinada por el Instituto Butantan, con la participación de equipos de la USP, la Universidade Estadual Paulista (Unesp), la Facultad de Medicina de São José do Rio Preto (Famerp) y la empresa privada Mendelics, especializada en análisis genéticos. En una muestra extraída en marzo en la ciudad de Sorocaba, los investigadores de la red detectaron por primera vez en el país la presencia de la variante sudafricana B.1.351. “La confirmamos dos veces: por las mutaciones y por el árbol filogenético”, dijo el biomédico y bioinformático Rafael dos Santos Bezerra, del Hemocentro de Ribeirão Preto, uno de los autores del artículo, aún sin revisión por pares, en el que se describe la detección del linaje por medio del monitoreo genómico.

Los participantes en estas redes proyectan para los meses próximos una escalada en el número de secuenciaciones y en la capacidad del país para efectuar el monitoreo genómico. “Los laboratorios de la Red Corona-ómica BR recibieron lotes ingentes de insumos a finales del mes de marzo. Esperamos un gran incremento de las secuenciaciones para las próximas semanas”, informa el virólogo Fernando Spilki, coordinador de la red y docente de la Universidad Feevale, en Nova Hamburgo (Rio Grande do Sul). Según él, ese material es suficiente como para producir alrededor de mil genomas, casi una quinta parte de lo producido durante el primer año de la pandemia.

En este caso, el material está constituido por los kits con los reactivos necesarios para preparar las muestras y echar a “andar” las máquinas de secuenciación. Estos insumos se importan, en su mayoría, de Estados Unidos y de Europa, al igual que los secuenciadores, cuyo número de unidades aumentó en el país a partir de la eclosión de la epidemia de zika en 2015. Son pocas las empresas que fabrican esos aparatos y sus respectivos kits. Una de las mayores es la estadounidense Illumina, cuyos equipos son conocidos por la fiabilidad de sus resultados. Otra es la británica Oxford Nanopore Technologies, que comercializa el secuenciador portátil MinION.

“Todos los grupos están teniendo dificultades con la provisión de los reactivos para poder brindar una respuesta a escala apropiada”, confirma el biólogo Gabriel Wallau, del Instituto Aggeu Magalhães, de la Fiocruz, en Recife (Pernambuco). “Como Estados Unidos está secuenciando masivamente y todo el mundo intenta hacer lo mismo, debemos plantearle buenos argumentos a la empresa para conseguir los reactivos”.

Luego de asumir la presidencia de Estados Unidos, a comienzos de año, Joe Biden determinó que el monitoreo genómico era prioritario. En los primeros meses de 2021, la cantidad de secuenciaciones se duplicó con creces. Así y todo, para el mes de mayo el porcentaje de secuenciaciones llegaba tan solo al 1,5 % de los casos positivos de covid-19 en ese país, una cifra inferior al 5 % estipulado en un artículo publicado como preprint en la plataforma medRxiv como lo ideal para poder detectar las variantes emergentes antes de que estas superen el 1 % de los casos en un lugar determinado.

“Disponemos del know-how, como cualquier otro país, y además contamos con equipos de buena calidad, pero hay dos problemas principales que se relacionan entre sí: faltan recursos para la secuenciación y, cuando existen, hay un desfase en el suministro de los reactivos, que no siempre llegan a tiempo, lamenta Wallau. El laboratorio de Pernambuco en el que trabaja estaba acordando la compra de reactivos a comienzos del mes de mayo. “Creo que en poco tiempo más podremos tener una mejor perspectiva de la evolución del nuevo coronavirus en el país”.

El municipio de São Paulo pronto dispondrá de un programa de seguimiento de las variantes de preocupación dentro de un proyecto desarrollado en el marco del Cadde, el proyecto binacional coordinado por Sabino. La idea de la iniciativa, articulada por la FAPESP en sintonía con el gobierno municipal, consiste en analizar semanalmente alrededor de 380 muestras positivas del patógeno, seleccionadas al azar en forma proporcional a la población de cada barrio de la ciudad. En parte de las muestras se realizará la secuenciación completa del genoma del virus; en el resto, se aplicará un tipo de examen PCR que logra identificar la presencia de los linajes conocidos más preocupantes. En el programa piloto, que se llevó a cabo durante la primera semana de marzo, el 71,2 % de las 73 muestras testeadas de habitantes del municipio correspondía a variantes de preocupación. De ellas, el 64,4  % eran P1, la variante de Manaos, y un 6,8 % eran B.1.1.7, la variante detectada inicialmente en el Reino Unido.

En Brasil, varios de los laboratorios que realizan la secuenciación genómica del nuevo coronavirus también efectúan el diagnóstico de la enfermedad mediante el test PCR, o disponen de un convenio con instituciones públicas o privadas que lo hacen, como los Laboratorios Centrales de Salud Pública (Lacen). Estos acuerdos facilitan el acceso a las muestras que serán secuenciadas.

La secuenciación completa del genoma es el estándar oro para el descubrimiento de mutaciones y nuevas variantes de interés y preocupación del Sars-CoV-2, pero hay una nueva herramienta que está en el radar de los científicos brasileños: el genotipado basado en la prueba de PCR en tiempo real, la que se usa para la detección del virus. “Uno de los protocolos que actualmente se emplean fue creado por el equipo del inmunólogo Felipe Naveca, de la filial Amazonas de la Fiocruz”, informa Spilki. Mediante este protocolo, el test molecular puede determinar si una muestra positiva para el nuevo coronavirus pertenece a uno de los linajes de preocupación conocidos. “De este modo, podemos evaluar no solo centenas, sino miles de secuencias del virus, prácticamente todo lo que está circulando. Y obtenemos resultados sobre la dispersión de las variantes en forma más rápida”.

En el laboratorio de Biología Integrativa del Instituto de Ciencias Biológicas de la Universidad Federal de Minas Gerais (ICB-UFMG) han desarrollado una tecnología similar. Las ventajas de este nuevo método son su bajo costo y la rapidez de los resultados para la detección de variantes, según refiere el equipo liderado por el genetista Renato Santana. La prueba tiene un costo promedio de 70 reales y está lista en cuatro horas, mientras que el precio de la secuenciación arranca en 500 reales y lleva semanas completarlo.

Otro cuello de botella importante para la expansión del monitoreo genómico en el país, según Wallau, es la escasez de expertos en bioinformática. “Una cosa es secuenciar y otra analizar la secuencia. Los análisis más precisos demandan tiempo”, dice el investigador. “Tenemos máquinas muy poderosas que generan un enorme volumen de datos, pero no hay cómo analizar todos esos datos con precisión”.

Paulo Chapchap, presidente del Consejo Administrativo del Instituto Todos por la Salud (ITpS), coincide con esa afirmación: “Tenemos en el país algunos centros importantes de bioinformática abocados al estudio de las enfermedades infecciosas, pero necesitamos capacitar a más profesionales”, dice. Con el patrocinio de la fundación Itaú Unibanco, el ITpS dispone de 200 millones de reales para invertir en iniciativas centradas en la vigilancia genómica.

Los recortes en las inversiones nacionales de los últimos años en ciencia, tanto en la investigación básica como aplicada, también afectan a estos estudios. “Hubo una fuerte desinversión, y no solo del gobierno federal, que se tradujo en un perjuicio a las universidades e institutos de investigación”, dice el biomédico William Marciel de Souza, quien realiza una pasantía posdoctoral en la Universidad de Oxford, en el Reino Unido, y ha colaborado con grupos de investigación brasileños en la tarea de analizar los genomas secuenciados en el país. “Lo que están haciendo ahora en términos de secuenciación la Fiocruz, la Red Virus y algunos investigadores del país es un verdadero milagro. Representa un esfuerzo clave para tratar de entender la pandemia en el país y ayudar a controlarla”.

Proyectos
1.
Centro Conjunto Brasil-Reino Unido para el Descubrimiento, Diagnóstico, Genómica y Epidemiología de los Arbovirus (Cadde) (nº 18/14389-0); Modalidad Proyecto Temático; Investigadora responsable Ester Cerdeira Sabino (USP); Inversión R$ 5.271.740,75
2. Evaluación del impacto de los virus emergentes y reemergentes en hemoterapia y trasplante de células madre mediante técnicas moleculares avanzadas (nº 17/23205-8); Modalidad Joven Investigador; Investigador responsable Svetoslav Nanev Slavov (USP); Inversión R$ 1.534.184,25

Artículos científicos
FARIA, N. et al. Genomics and epidemiology of the P.1 Sars-CoV-2 lineage in Manaus, Brazil. Science. 14 abr. 2021.
SLAVOV, S. N. et al. Genomic monitoring unveil the early detection of the Sars-CoV-2 B.1.351 lineage (20H/501Y.V2) in Brazil. medRxiv. 4 abr. 2021.
VAVREK, D. et al. Genomic surveillance at scale is required to detect newly emerging strains at an early timepoint. medRxiv. 15 jan. 2021.
GRUBAUGH, N. D. et al. PCR assay to enhance global surveillance for Sars-CoV-2 variants of concern. medRxiv. 12 mar. 2021.

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