Investigadores de Cambridge, Reino Unido y Alemania han reconstruido los primeros "caminos evolutivos" de COVID-19 en humanos, a medida que la infección se extendió desde Wuhan a Europa y América del Norte, utilizando técnicas de redes genéticas.
Al analizar los primeros 160 genomas completos del virus que se secuenciarán de pacientes humanos, los científicos han mapeado parte de la propagación original del nuevo coronavirus a través de sus mutaciones, lo que crea diferentes linajes virales.
"Hay demasiadas mutaciones rápidas para rastrear cuidadosamente un árbol genealógico COVID-19. Utilizamos un algoritmo matemático de red para visualizar todos los árboles plausibles simultáneamente", dijo el genetista Dr. Peter Forster, autor principal de la Universidad de Cambridge.
"Estas técnicas son principalmente conocidas por mapear los movimientos de poblaciones humanas prehistóricas a través del ADN. Creemos que esta es la primera vez que se han utilizado para rastrear las rutas de infección de un coronavirus como COVID-19".
El equipo utilizó datos de genomas de virus muestreados de todo el mundo entre el 24 de diciembre de 2019 y el 4 de marzo de 2020. La investigación reveló tres "variantes" distintas de COVID-19, que consisten en grupos de linajes estrechamente relacionados, que denominan 'A', ' B 'y' C '.
Forster y sus colegas encontraron que el tipo más cercano de COVID-19 al descubierto en los murciélagos, el tipo 'A', el "genoma del virus humano original", estaba presente en Wuhan, pero sorprendentemente no era el tipo de virus predominante de la ciudad.
Se vieron versiones mutadas de 'A' en estadounidenses que, según informes, vivían en Wuhan, y se encontró una gran cantidad de virus de tipo A en pacientes de EE. UU. Y Australia.
El principal tipo de virus de Wuhan, 'B', prevaleció en pacientes de todo el este de Asia. Sin embargo, la variante no viajó mucho más allá de la región sin más mutaciones, lo que implica un "evento fundador" en Wuhan, o una "resistencia" contra este tipo de COVID-19 fuera de Asia Oriental, dicen los investigadores.
La variante 'C' es el tipo europeo principal, que se encuentra en pacientes tempranos de Francia, Italia, Suecia e Inglaterra. Está ausente de la muestra continental china del estudio, pero se ve en Singapur, Hong Kong y Corea del Sur.
El nuevo análisis también sugiere que una de las primeras introducciones del virus en Italia se produjo a través de la primera infección alemana documentada el 27 de enero, y que otra ruta temprana de infección italiana estaba relacionada con un "grupo de Singapur".
Es importante destacar que los investigadores dicen que sus técnicas de redes genéticas rastrearon con precisión las rutas de infección establecidas: las mutaciones y los linajes virales unieron los puntos entre los casos conocidos.
Como tal, los científicos argumentan que estos métodos "filogenéticos" podrían aplicarse a la última secuenciación del genoma del coronavirus para ayudar a predecir los puntos calientes globales futuros de transmisión y aumento de la enfermedad.
"El análisis de la red filogenética tiene el potencial de ayudar a identificar las fuentes de infección COVID-19 indocumentadas, que luego se pueden poner en cuarentena para contener una mayor propagación de la enfermedad en todo el mundo", dijo Forster, miembro del Instituto McDonald de Investigación Arqueológica de Cambridge, así como El Instituto de Educación Continua de la Universidad.
Los hallazgos se publican hoy en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ). El software utilizado en el estudio, así como las clasificaciones para más de 1,000 genomas y recuentos de coronavirus, está disponible de forma gratuita en http://www.fluxus-technology.com .
La variante 'A', más estrechamente relacionada con el virus encontrado tanto en murciélagos como en pangolines, es descrita por los investigadores como "la raíz del brote". El tipo 'B' se deriva de 'A', separado por dos mutaciones, luego 'C' es a su vez una "hija" de 'B'.
Los investigadores dicen que la localización de la variante 'B' en Asia Oriental podría resultar de un "efecto fundador": un cuello de botella genético que ocurre cuando, en el caso de un virus, se establece un nuevo tipo a partir de un pequeño grupo aislado de infecciones.
Forster argumenta que hay otra explicación que vale la pena considerar. "El virus de tipo B de Wuhan podría adaptarse inmunológica o ambientalmente a una gran parte de la población de Asia oriental. Es posible que necesite mutar para superar la resistencia fuera de Asia oriental. Parece que vemos una tasa de mutación más lenta en Asia oriental que en otros lugares, en esta fase inicial ".
Añadió: "La red viral que hemos detallado es una instantánea de las primeras etapas de una epidemia, antes de que los caminos evolutivos de COVID-19 se oscurezcan por un gran número de mutaciones. Es como atrapar una supernova incipiente en el acto".
Desde que se realizó el estudio PNAS de hoy , el equipo de investigación ha extendido su análisis a 1.001 genomas virales. Aunque aún no se ha revisado por pares, Forster dice que el último trabajo sugiere que la primera infección y propagación entre humanos de COVID-19 ocurrió entre mediados de septiembre y principios de diciembre.
Los métodos de red filogenética utilizados por los investigadores, que permiten la visualización de cientos de árboles evolutivos simultáneamente en un gráfico simple, fueron pioneros en Nueva Zelanda en 1979, y luego fueron desarrollados por matemáticos alemanes en la década de 1990.
Estas técnicas llamaron la atención del arqueólogo profesor Colin Renfrew, coautor del nuevo estudio PNAS , en 1998. Renfrew pasó a establecer uno de los primeros grupos de investigación en arqueogenética del mundo en la Universidad de Cambridge.
Referencia de revista :
- Peter Forster, Lucy Forster, Colin Renfrew, Michael Forster. Análisis de la red filogenética de los genomas del SARS-CoV-2 . Actas de la Academia Nacional de Ciencias , 2020; 202004999 DOI: 10.1073 / pnas.2004999117
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