viernes, 27 de enero de 2017

¡Señores y señoras ha llegado, es una realidad y se llama: CRISPR/Cas!

De qué mejor manera se manera se puede comenzar este año 2017 que hablando de la la novedosa tecnología CRISPR/Cas; de un sistema inmune adaptativo contra fagos a una revolución en la ingeniería genética.... ¿Quieres saber más? Andoni Gómez Moreno, estudiante del Máster en Virología, nos deleitará en los siguientes renglones... ¡a por ellos! =)

A lo largo de la historia determinados descubrimientos permiten el desarrollo de nuevas técnicas que facilitan nuestro día a día. Nos proporcionan un bien o un servicio, curan enfermedades o permiten el diseño de nuevos experimentos. Este último ejemplo fue el caso de las enzimas de restricción descubiertas por Werner Arber en 1968 que condujeron al desarrollo del DNA recombinante o la PCR desarrollada por Kary Mullis en 1986, que es una de las técnicas de biología molecular más utilizadas en cualquier laboratorio. Ambos científicos fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1978 y Premio Nobel de Química en 1993. Con apenas casi 5 años desde su descubrimiento la tecnología CRISPR/Cas no solamente ha estado a punto de ser galardonada con el Premio Nobel sino que cada día existen más laboratorios que la utilizan como técnica de rutina para la edición genómica. En esta publicación pretendemos mostrar los principios básicos de esta tecnología así como su origen y su uso en el laboratorio.

Un sistema CRISPR/Cas es un mecanismo de defensa que poseen las bacterias frente a la invasión de bacteriófagos. Cuando un fago inyecta su DNA en la bacteria hospedadora, esta bacteria incorpora fragmentos del DNA de dicho fago en su genoma en un locus determinado denominado CRISPR, Clustered Regularly Interspaced short Palindromic Repeats, término acuñado por el investigador español Francis Mojica (Mojica et al., 2005). Posteriormente en una segunda infección del mismo fago, la bacteria expresa una serie de RNAs, entre ellos un crRNA, que dirigen el corte de una endonucleasa en el DNA del nuevo fago invasor, degradando dicho DNA, lo que confiere resistencia a la bacteria frente a esta segunda infección (Mojica et al., 2009)
Figura 1: Mecanismo de defensa inmune adaptativo de bacterias frente a virus. Imagen de elaboración propia.

En una infección primaria el DNA del fago que posee una secuencia PAM (Representada en amarillo) es reconocida por distintas proteínas del sistema CRISPR y es procesado para posteriormente insertarse en el locus CRISPR. En una segunda infección se expresa una endonucleasa Cas y un RNA (pre-crRNA) a partir del DNA anteriormente insertado en el locus CRISPR. El pre-crRNA se procesa, se ensambla el complejo ribonucleoproteico y corta el DNA del segundo fago confiriendo a la bacteria inmunidad (Mojica et al., 2009, 2005) (Figura 1). Algunos sistemas CRISPR, como por ejemplo el sistema CRISPR de tipo II codifican un RNA adicional denominado tracrRNA que es complementario en una región a todos los crRNAs. En 2012 Jinek combinó el crRNA y el tracrRNA con el fin de generar un único RNA que sirviera como guía generando una endonucleasa programable por RNA (Jinek et al., 2012). El doctor Mojica humildemente reconoce es que nunca imaginó que su descubrimiento fuera a dar lugar a una de las técnicas más importantes de los últimos años. Con más de 4000 artículos publicados con la palabra CRISPR en 2016 en la base de datos Scopus de Elsevier, está técnica permite a investigadores de todo el planeta una modificación genética eficaz, precisa, selectiva y de fácil diseño, prácticamente impensable hace apenas unos años.

El éxito de esta técnica radica en las endonucleasas Cas, que realizan un corte en ambas hebras del DNA conocido como double strand break (DSB). Lo que realmente hace interesante a esta enzima es su dominio de unión a DNA. Este dominio de unión a DNA se caracteriza por asociarse a un RNA que determina su especificidad. Por lo tanto, con el fin de generar un DSB en un lugar concreto del genoma de un individuo basta con modificar la secuencia del RNA asociado a esta proteína, programándola para que sea complementaria con la región dentro del genoma que queremos modificar (Jinek et al., 2012) (Figura 2).
Figura 2: Mecanismo de corte de Cas9. Imagen de elaboración propia.

Una vez se produce el DSB, la célula lo reconoce como un daño en el DNA que puede reparar esencialmente de dos maneras. Por lo general, de forma muy resumida puede unir los extremos separados mediante la acción de ligasas, fenómeno que es muy susceptible a la pérdida de ciertas pares de bases del DNA, o puede realizar recombinación con secuencias de alta similitud. La primera vía conocida como Non-Homologous End Joining (NHEJ) permite la disrupción de genes ya que si dirigimos el DSB de Cas9 hacia un marco de lectura abierto que da lugar a una proteína, lo normal es que se pierdan ciertas pares de bases y valga la redundancia se pierda el marco de lectura y con él la proteína. Por otra parte, si forzamos un fenómeno de recombinación introduciendo un tercer elemento en el que se encuentre un gen de interés, estaremos introduciendo nuestro gen de interés en la región del genoma en la que previamente habíamos generamos el DSB (Seruggia and Montoliu, 2014) (Figura 3).

 
Figura 3: Mecanismos principales de reparación del DNA. Imagen de elaboración propia.

Existen distintos tipos de sistemas CRISPR que se clasifican en dos clases en función del número de endonucleasas y posteriormente en distintos tipos y subtipos. La clase 1 engloba los tipos I, III y IV que utilizan múltiples endonucleasas para realizar el corte, mientras que la clase 2 (tipos II,V y VI) utilizan una única endonucleasa Cas. El sistema CRISPR/Cas más utilizado es el sistema CRISPR/Cas de tipo II cuya endonucleasa se denomina Cas9 (Nishimasu and Nureki, 2017).

Como hemos mencionado anteriormente se trata de un sistema selectivo y de fácil diseño. En primer lugar hay que destacar que no es posible seleccionar todas las secuencias dentro de un genoma, esto es debido a que para que la endonucleasa se una a una secuencia determinada y la corte de forma eficiente esta tiene que estar aguas arriba de otra secuencia de 2-6 nucleótidos denominada PAM. En el caso de la endonucleasa Cas9 el PAM tiene una longitud de 3 nucleótidos (Mojica et al., 2009). Sabemos que el DNA está formado por Adenina, Guanina, Citosina y Timina con lo cual la probabilidad de que el PAM de Cas9 de tres nucleótidos aparezca a lo largo del genoma es de 0,25 x 0,25 x 0,25 = 0,015625. Esto significa que cada 64 nucleótidos por estadística aparece una secuencia PAM de 3 nucleótidos. Una proteína pequeña como la ubicuitina de 76 aminoácidos y de 8,5 KDa como mínimo sería expresada a partir de un gen de 228 nucleótidos. Esto significa que estadísticamente existen 3,5625 sitios de corte en uno de los genes más cortos. De tal forma que a pesar de que no es posible realizar un corte en cualquier nucleótido dentro de un genoma, es posible realizar más de un corte dentro de cada uno de los genes de un genoma, en otras palabras es muy poco probable que un gen no posea una secuencia PAM y por lo tanto no pueda ser cortado. Llegados a este punto uno se plantearía que dado que la secuencia PAM está presente por probabilidad a lo largo del genoma, este sistema sería muy poco específico. Sin embargo Cas9 actúa únicamente cuando en el DNA existe una alta complementariedad con el RNA que guía a Cas9. Esta complementariedad es de 20 nucleótidos. Como en el cálculo para la probabilidad del PAM, la probabilidad de que una secuencia de 20 nucleótidos esté presente en un genoma es de 9,095 x 10-13. Teniendo en cuenta que el genoma humano tiene 3 x 10 9 pares de bases esto significa que una secuencia de 20 nucleótidos seleccionada al azar aparecería 2,7285 x 10-3 veces. Por todo ello, el sistema no solo hace permite cortar prácticamente cualquier gen sino que lo hace de forma muy específica.

Con el fin de diseñar nuestro RNA guía existen distintas herramientas bioinformáticas. El programa del MIT (http://crispr.mit.edu/) es una de las más utilizadas. Como datos de entrada seleccionamos de la base de datos el genoma junto con la secuencia del gen (Fragmento de hasta 250 nucleótidos) (Figura 4).

Figura 4: Información solicitada por el programa de diseño de RNAs guía del MIT.
 
En un primer momento el programa lo que realiza es detectar los PAM presentes en el fragmento del gen que hemos introducido y por lo tanto los distintos RNAs guía posibles para esta secuencia. Posteriormente lo que realiza es valorar cada uno de los RNAs y les asigna un valor. Este valor es asignado en función de la probabilidad de que el RNA guía  valorado pudiera hacer objetivo a otro gen dentro del genoma. Es decir el programa analiza la presencia de la secuencia de 20 nucleótidos del RNA guía en el resto del genoma. Como hemos mencionado la posibilidad de la presencia de esta secuencia a lo largo del genoma es muy baja, sin embargo es posible que aunque la complementariedad de las 20 pares de bases entre el RNA guía y el DNA no sea del 100% la endonucleasa actúe. El programa contempla esta posibilidad y lo que hace es asignar un valor alto a los RNAs guía cuya probabilidad de complementar con otras secuencias dentro del genoma sea mínima. Todo ello se recoge en la figura 5 y se explica en la página web http://crispr.mit.edu/about

Figura 5: Diseño de RNAs guía en proceso en el programa de diseño de RNAs guía del MIT.

Existe un programa desarrollado en el Centro Nacional de Biotecnología del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CNB-CSIC) denominado Breaking Cas (http://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/breakingcas/) que nos permite seleccionar genomas de otros organismos (Oliveros et al., 2016).

A lo largo de este artículo estamos hablando de cortar el DNA en una región específica dentro de un genoma sin embargo existen otras muchas aplicaciones del sistema. De forma muy simplista podemos decir que la endonucleasa Cas9 tiene 2 tipos de dominios: Los dominios de unión al RNA guía y DNA y los dominios de corte. Los dos dominios de corte (RuvC y HNH) de la endonucleasa Cas9 son similares a los dominios de corte de una endonucleasa convencional. Lo que hace singular a esta endonucleasa es su dominio de unión al RNA guía y DNA que se une de forma específica a una secuencia dentro del genoma (Nishimasu et al., 2014). De esta manera por ejemplo podemos mutar uno de los dominios de corte de Cas9 y generar en lugar de un corte únicamente en una de las dos hebras del DNA, en inglés generar un SSB (Single Strand Break) en lugar de un DSB (Luo et al., 2016). Por otro lado se han intercambiado mediante ingeniería genética los dos dominios de corte de Cas9 por proteínas que realizan distintas  modificaciones químicas en el DNA como los reguladores de la cromatina (Tadi et al., 2016). Esto permite modificar los patrones epigenéticos de forma específica.

Hoy en día se están estudiando nuevos tipos de sistemas CRISPR/Cas que ofrecen ventajas y otras utilidades en la edición genómica (Brouns et al., 2014; Zetsche et al.,). Ya hay publicaciones en las que escinden el VIH-1 integrado en linfocitos T CD4+ in vitro (Kaminski et al., 2016) y la generan antimicrobianos específicos de secuencia contra bacterias multi-resistentes vehiculizaos a través de fagos (Bikard et al., 2014; Citorik et al., 2014).

En definitiva el sistema CRISPR/Cas ha revolucionado el mundo de la edición genómica permitiendo realizar modificaciones de una forma específica y efectiva abriendo un mundo de nuevas posibilidades cuyo único límite es nuestra imaginación. 

Lecturas relacionadas:

  • Bikard, D., Euler, C.W., Jiang, W., Nussenzweig, P.M., Goldberg, G.W., Duportet, X., Fischetti, V.A., Marraffini, L.A., 2014. Exploiting CRISPR-Cas nucleases to produce sequence-specific antimicrobials. Nat. Biotechnol. 1–6. doi:10.1038/nbt.3043
  • Brouns, S.J.J., Oost, J. Van Der, Hb, Δ., 2014. DNA-guided DNA interference by a prokaryotic Argonaute. doi:10.1038/nature12971
  • Citorik, R.J., Mimee, M., Lu, T.K., 2014. Sequence-specific antimicrobials using efficiently delivered RNA-guided nucleases. Nat. Biotechnol. 1–7. doi:10.1038/nbt.3011
  • Jinek, M., Chylinski, K., Fonfara, I., Hauer, M., Doudna, J.A., Charpentier, E., 2012. A Programmable Dual-RNA – Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity. Science (80-. ). 337, 816–822. doi:10.1126/science.1225829
  • Kaminski, R., Chen, Y., Fischer, T., Tedaldi, E., Napoli, A., Zhang, Y., Karn, J., Hu, W., Khalili, K., 2016. Elimination of HIV-1 Genomes from Human T-lymphoid Cells by CRISPR / Cas9 Gene Editing. Nat. Publ. Gr. 1–15. doi:10.1038/srep22555
  • Luo, M.L., Leenay, R.T., Beisel, C.L., 2016. Current and future prospects for CRISPR-based tools in bacteria 113, 930–943. doi:10.1002/bit.25851.Current
  • Mojica, F.J.M., Díez-Villaseñor, C., García-Martínez, J., Almendros, C., 2009. Short motif sequences determine the targets of the prokaryotic CRISPR defence system. Microbiology 155, 733–740. doi:10.1099/mic.0.023960-0
  • Mojica, F.J.M., Díez-Villaseñor, C., García-Martínez, J., Soria, E., 2005. Intervening sequences of regularly spaced prokaryotic repeats derive from foreign genetic elements. J. Mol. Evol. 60, 174–182. doi:10.1007/s00239-004-0046-3
  • Nishimasu, H., Nureki, O., 2017. Structures and mechanisms of CRISPR RNA-guided effector nucleases. Curr. Opin. Struct. Biol. 43, 68–78. doi:10.1016/j.sbi.2016.11.013
  • Nishimasu, H., Ran, F.A., Hsu, P.D., Konermann, S., Shehata, S.I., Dohmae, N., Ishitani, R., Zhang, F., Nureki, O., 2014. Crystal structure of Cas9 in complex with guide RNA and target DNA. Cell 156, 935–949. doi:10.1016/j.cell.2014.02.001
  • Oliveros, J.C., Franch, M., Tabas-Madrid, D., San-León, D., Montoliu, L., Cubas, P., Pazos, F., 2016. Breaking-Cas—interactive design of guide RNAs for CRISPR-Cas experiments for ENSEMBL genomes. Nucleic Acids Res. 44, gkw407. doi:10.1093/nar/gkw407
  • Seruggia, D., Montoliu, L., 2014. The new CRISPR-Cas system: RNA-guided genome engineering to efficiently produce any desired genetic alteration in animals. Transgenic Res. doi:10.1007/s11248-014-9823-y
  • System, C.C., Zetsche, B., Gootenberg, J.S., Abudayyeh, O.O., Regev, A., Koonin, E. V, Zhang, F., Pam, T., Zetsche, B., Gootenberg, J.S., Abudayyeh, O.O., Slaymaker, I.M., n.d. Cpf1 Is a Single RNA-Guided Endonuclease of a Article Cpf1 Is a Single RNA-Guided Endonuclease of a Class 2 CRISPR-Cas System. Cell 163, 759–771. doi:10.1016/j.cell.2015.09.038
  • Tadi, V., Bo, L., Vojta, A., Dobrini, P., Kora, P., Zoldo, V., Julg, B., Klasi, M., 2016. Repurposing the CRISPR-Cas9 system for targeted DNA methylation 1–14. doi:10.1093/nar/gkw159

Por: Andoni Gómez Moreno, Máster de Virología - Universidad Complutense de Madrid

domingo, 1 de mayo de 2016

El virus Zika: un trotamundos global

¡Ya estamos de vuelta con una nueva entrada! Y está vez a manos de nuestra compañera del Máster, Esther Acosta Cumplido, quien nos contará todos los intríngulis de un virus que últimamente está dando mucho de qué hablar.... os dejamos con el ZIKA! **

El virus Zika resulta ser una de las mayores preocupaciones del personal médico debido a su rápida aparición, a sus nuevos métodos de transmisión y a la asociación del virus con las anomalías congénitas, haciendo que la situación se agrave, sin embargo, ya fue asilado inicialmente de un mono Rhesus en el bosque Zika en Uganda en el 1947 y hasta el 2007 solo se habían descrito casos esporádicos en algunos países de África y Asia. Hoy día vuelve a ser noticia, y trágicamente debido al salto desde el continente africano, haciéndose un hueco en América Central, América del Sur y el Caribe. Durante el 2015 se han detectado transmisión autóctona del virus en varios países de América Latina (Figura 1).

Figura 1: Países con notificación actual o previa de casos de enfermedad por virus Zika. Actualizado a diciembre 2015. Fuente: Ministerio de Sanidad, Servicios Sociales e igualdad.

-Pero, ¿qué es el virus Zika?-
El virus Zika es un arbovirus perteneciente a la familia Flaviviridae del género Flavivirus. Los arbovirus son virus transmitidos a un huésped mediante una picadura de un insecto hematófago infectado, como mosquitos, garrapatas, flebótomos, ácaros, pulgas, piojos. En este caso es transmitido por un mosquito del género Aedes

-Y, ¿solo se transmite a través de un mosquito?-
NO, la transmisión más frecuente es la transmitida por diferentes especies del género Aedes, especialmente por Aedes aegypti o albopictus consistentes en un vector competente de esta enfermedad, sin embargo, puede transmitirse de madre a hijo, cuando la madre se encuentra durante el periodo de gestación en áreas afectadas por el Zika porque viva allí o solo esté de visita; parece que esta infección provoca abortos o microcefalia en el recién nacido (Schuler-Faccini, y otros, 2016). Es por ello, por lo CDC (Centro de Control y Prevención de enfermedades) de EEUU recomienda que las embarazadas eviten viajar a los países dónde se están registrando contagios. No obstante, también se puede transmitir por vía sexual (Musso, y otros, 2015) y transfusión sanguínea (Marano, y otros, 2015) pero, son menos frecuentes.

El virus Zika produce por lo general una enfermedad leve en el ser humano, aunque se han descrito recientemente cuadros neurológicos asociados a infecciones previas de este virus. No hay vacuna, ni tratamiento y la mejor forma de prevenirlo consiste en protegerse de las picaduras de los mosquitos, es por este mismo motivo que tenga gran importancia la vigilancia y la coordinación entre los diferentes responsables colaboradores a nivel epidemiológico, microbiológico y entomológico, de modo que se persigan unos objetivos como:  

  •          Detectar casos importados y autóctonos.
  •          Manejar correctamente a los pacientes infectados.
  •      La existencia de laboratorios microbiológicos preparados para un correcto diagnóstico para poder detectar los casos sospechosos. 
  •           Medidas para prevenir y evitar los brotes.
      Un buen proceso de diagnóstico es primordial para poder avanzar rápidamente en la detección del virus, siendo, laboratorio de referencia en España el disponible en el Centro Nacional de Microbiología. El diagnóstico de confirmación de laboratorio se basa en el aislamiento del virus, en su detección por PCR en sangre o pruebas serológicas. El virus es detectable en sangre aproximadamente entre el tercer y quinto día tras la aparición de síntomas. La detección de anticuerpos IgM e IgG es posible a través de ELISA e inmunofluorescencia. Los anticuerpos pueden detectarse en suero. Los resultados pueden ser interpretados mal y diagnosticarse la enfermedad erróneamente como dengue, chikungunya u otras patologías virales con fiebre y exantema, siendo necesario en estos casos  un test de neutralización para confirmar la infección. Hay que poner mucho hincapié en esto, para no informar de falsos positivos por reacciones cruzadas producidas por otros Flavivirus.

Espero que os haya gustado, si estáis interesados en saber más, próximamente escribiré sobre la situación del Zika en España en el blog de Paciente Zero: http://paciente-zero.blogspot.com.es/
Si requerís de algún tipo de información específica que queráis saber queridos lectores, solo tenéis que proponerlo. 

Lecturas relacionadas:
 Marano G. [y otros] Zika virus and the never-ending story of emerging pathogens and transfusion medicine [Publicación periódica]. - 2015.
Musso D. [y otros] Detection of Zika virus in saliva [Publicación periódica]. - 2015. - págs. 53-5.
Schuler-Faccini Lavinia [y otros] Possible Association Between Zika Virus Infection and Microcephaly — Brazil, 2015 [Publicación periódica] // CDC. - 2016. - págs. 59–62.

Por: Esther Acosta Cumplido, Máster en Virología - Universidad Complutense de Madrid

domingo, 6 de marzo de 2016

I Jornada UCM-SEV de Sensibilización del VIH/SIDA

¡Queridos lectores!

Esta nueva entrega viene cargada de ilusión por la fantástica labor que realizaron los estudiantes del Máster en Virología el pasado 1 de Diciembre… donde por primera vez actuaron como profesionales en el área de la Virología, además de actuar como motores de cambio mediante la difusión y concienciación en la prevención del VIH. Solamente puedo decirles que ¡¡CHAPEAU!!

El VIH se ha cobrado la muerte de 42 millones de personas en todo el planeta, constituyendo una de las epidemias más destructivas de nuestra historia. La Organización Mundial de la Salud, OMS, acordó que el 1 de diciembre se conmemorase el Día Mundial en la Lucha contra el VIH/SIDA. Se utiliza el lazo rojo, para visibilizar y desestigmatizar las personas VIH positivo. El mayor objetivo es aumentar la conciencia pública en la prevención y tratamiento del SIDA. 

Se ha conseguido que las nuevas infecciones se hayan reducido hasta un 35% y las muertes por SIDA hayan descendido un 25%. No obstante en España se registraron un total de 3.366 nuevos casos de personas infectadas durante el 2014, cifra que significa el escalofriante número de 10 nuevos casos al día. Pese a ello solamente algunas personas reciben actualmente tratamiento antirretroviral, debido a que un 30% desconoce que tiene VIH.

Los estudiantes del Máster de Virología debido a su compromiso e implicación con las infecciones víricas, especialmente el VIH, tomaron la iniciativa de realizar una Jornada de Sensibilización. Con el apoyo de la Universidad Complutense de Madrid, UCM, la Facultad de Veterinaria, la Sociedad Española de Virología, SEV, la Sociedad Española de Microbiología, SEM, y de Esperanza Gómez-Lucía Duato, coordinadora del Máster de Virología, emprendieron dicha Jornada que se realizó el pasado día 1 de diciembre en la Facultad de Veterinaria, lugar donde se imparte el Máster.
 
Destacó la intervención de la Doctora Mª Ángeles Muñoz Fernández, Jefa de Sección en el Hospital General Universitario Gregorio Marañón y una pionera, además de una referencia para la comunidad científica, en la investigación sobre el VIH. Dio una conferencia magistral sobre vacunas terapéuticas a través del uso de dendrímeros antivirales que son capaces de inhibir la replicación del VIH, tanto a nivel de la entrada celular como en pasos posteriores, interfiriendo con la retrotranscriptasa y la integrasa.

Además contaron con el apoyo de una ONG de ámbito nacional, Apoyo Positivo. La Doctora Fuensanta Pastor Ortiz, psicóloga y sexóloga, impartió un taller sobre la prevención del VIH y la intervención social así como la metodología de las pruebas rápidas de detección de VIH.

Todos/as los/as alumnos/as del Máster cooperaron y participaron activamente para que la Jornada fuera todo un gran éxito. No obstante los estudiantes Carlos D. Ordoñez Cencerrado, alumno del Máster de Virología e Ismael Román Moreno, coordinador y organizador de la Jornada y alumno, realizaron una infosesión sobre la profilaxis pre y post exposición al VIH y el análisis de los resultados obtenidos a través de unas encuestas que reflejan el conocimiento que la gente tiene sobre el VIH/SIDA. Un total de 195 personas rellenaron las 15 preguntas que constituían dicha encuesta. Tras el análisis de las respuestas destacaron como conclusiones finales que la gran mayoría de los encuestados restringen su protección al mero uso del preservativo con la idea, equívoca, de que les protege frente a todas las ETS y que la mayor de sus preocupaciones radica en evitar el embarazo, por lo que drásticamente se observa el desconocimiento de las vías de transmisión sexual de otras bacterias o virus. Los alumnos del Máster piensan que deben de concienciar de la importancia y necesidad en tener educación sexual, por lo que les incentiva a seguir continuando con esta labor de difusión y sensibilización.


Fue un gran éxito ya que hubo un gran volumen de asistentes que se sumaron a la causa con interés por aprender y mejorar sus conocimientos además de contribuir a una lucha de la cual todos somos responsables.  Continuarán el año que viene con una II Jornada y con la esperanza de que en 2030 el VIH quede por fin erradicado y sea un mero recuerdo del pasado. Hasta entonces ellos se comprometen a seguir sensibilizando y, como futuros virólogos/as, a continuar con la investigación en este campo de tanto interés mundial.

Por: Ismael Román Moreno, Máster en Virología - Universidad Complutense de Madrid

sábado, 27 de febrero de 2016

El VIH-2, la cara invisible de la Inmunodeficiencia Humana

¡Queridos lectores!

  Pese que estemos bien adentrados en el 2016, cualquier excusa es buena para estrenar el ViroBlog además ya sabéis nunca es tarde si la dicha es buena y más aún si es para lanzar un nuevo artículo. Aquí os lo dejo ¡Espero que os guste! =)
 
El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) engloba el VIH-1 y el VIH-2. Suele utilizarse de manera indistinta VIH-1 o VIH para referirse al VIH tipo 1, ya que la incidencia de éste es mucho mayor que la del VIH tipo 2. Ambos virus son especies que pertenecen a la familia Retroviridae, subfamilia Orthoretrovirinae y al género Lentivirus.

En los bosques de la actual Guinea-Bissau, alrededor de 1940, cuando era una colonia portuguesa, un cazador se enfrentó a una manada de monos mangabeyes grises (Cercocebus atys). Matóa unos cuantos y se llevó sus cadáveres para comer su carne. Al descuartizarlos, la sangre de los monos se convirtió en una bomba biológica para la especie humana, ya que al entrar en contacto con la sangre del cazador, el virus de la inmunodeficiencia simia (VIS) que infectaba a aquellos animales, saltó de especie. 

Los mangabeyes portaban el VIS, que se trasmitió de esta especie a los humanos para convertirse en el virus VIH-2. El VIS es un retrovirus que no es patógeno para los simios a los que infecta. El mangabeye habita las selvas costeras desde Sengal hasta Costa de Marfil, por lo que el VIH-2 se extendido por África occidental (Figura 1).

Figura 1: Monos mangabeyes grises (Cercocebus atys) y su distribución en África occidental.
 https://www.flickr.com/photos/stefankoeder/7297296776

En el año 1985, en el Hospital Le Dantec de Dakar se demostró la presencia de un patrón atípico de respuesta de anticuerpos frente al VIS en un grupo de prostitutas senegalesas. En 1986, el investigador francés François Clavel había identificado por primera vez el VIH-2 en pacientes con sida procedentes de África occidental. 

El virión es esférico, dotado de envoltura y con una cápside proteica troncocónica. Su genoma son dos cadenas idénticas de ARN monocatenario (diploide) por lo que según la clasificación de Baltimore pertenece al Grupo VI. Los genomas del VIH-1 y VIH-2 son muy similares. La organización genética del VIH-2 presenta una serie de regiones: 5’ LTR, gag, pol, región central, env- 3’ LTR. La región central contiene cinco genes reguladores muy relacionados con el VIH-1 (vif, nef, rev, tat y vpr) y un sexto denominado vpx, específico del VIH-2, que interviene en la replicación vírica. En el caso de VIH-1 el gen específico es vpu (Figura 2).

Figura 2: Diferenciasmorfológicas entre VIH-1 y VIH-2. Tomado de F. Damond, 2003.
http://www.jle.com/fr/revues/vir/edocs/le_virus_de_limmunodeficience_humaine_de_type_2__261596/article.phtml?tab=images

Entre los genes gag y pol del VIH-1 y del VIH-2 hay un grado elevado de homología de secuencias (60%), siendo más baja para el gen env (40%). El VIH-2 presenta una homología del 75% con el VIS.

El VIH-2 se transmite más difícilmente por vía sexual que el VIH-1 (aproximadamente unas cinco veces menos), incrementándose la posibilidad de infección con la edad, lo que sugiere la necesidad de exposiciones repetidas a las prácticas sexuales inseguras. Algo similar ocurre con la transmisión vertical, ya que ésta aparece sólo en un tercera parte de las mujeres embarazadas no tratadas, demostrando muchos estudios que la transmisión es extremadamente rara (0-4%). No obstante la principal vía de transmisión es por contacto con sangre infectada y tiene una gran vinculación entre personas que mantienen relaciones heterosexuales. 

VIH-2 presenta una mínima tasa de destrucción de CD4, siendo menos agresivo que VIH-1, que explica sin duda que el potencial evolutivo sea más lento. El periodo de latencia clínico es notablemente más largo que VIH-1, por lo que lleva más tiempo en evolucionar a un cuadro sintomático.  No obstante, puede provocar sida a largo plazo.

Estos datos se traducen en que la infección por el VIH-2 causa una menor tasa de mortalidad (Figura 3). No obstante, más de un millón de personas están infectadas por el VIH-2. La expansión se da también a menor velocidad, limitándose, normalmente, a personas originarias de las áreas endémicas de donde nació (África subsahariana), pero poco a poco escapa de sus fronteras.
Figura 3: Curva de Kaplan-Meier, donde se compara la probabilidad de sobrevivir sin desarrollar sida en pacientes infectados por VIH-1 y VIH-2. Tomado de AIDS Rev, 1999.
 http://www.jle.com/fr/revues/vir/e-docs/le_virus_de_limmunodeficience_humaine_de_type_2__261596/article.phtml?tab=images

El reconocimiento de la infección por el VIH-2 sólo puede establecerse de modo definitivo por métodos de laboratorio, ya que las manifestaciones clínicas no son específicas en ningún estadio de la enfermedad. Para el diagnóstico se utilizan técnicas directas que detectan la presencia de partículas víricas o antígenos del virus, y técnicas indirectas que persiguen demostrar la presencia de anticuerpos específicos frente al VIH-2. Se deben utilizar técnicas que permitan diferenciar infecciones por uno u otro tipo de VIH, e infecciones dobles. Cuando la cantidad de virus en sangre es baja éste es prácticamente indetectable, por lo que se comete un sesgo del VIH-2, es decir, en muchos casos está “infradiagnosticado”.

La mayor parte de los casos de VIH-2 radican esencialmente en África occidental, en países tales como Guinea-Bissau donde la prevalencia es muy elevada, Cabo Verde, Senegal, Costa Marfil, Gambia, incluso también destacan países como Malí, Ghana, Sierra Leona, Liberia y Nigeria. Además, la presencia de VIH-2 en ciertos países lejanos al foco original, tales como Angola, Mozambique, India, Brasil o Cuba se atribuye a las relaciones comerciales marítimas que re remontan a la antigua época colonial y concretamente a aquellas áreas gobernadas por Portugal (Figura 4). Según las cifras de la Organización Mundial de la Salud, el VIH-2, ha matado a unos 35 millones de personas en todo el mundo.

Figura 4: Distribución mundial de los casos positivos de VIH-2. Tomada de A. Treviño, 2013.
 http://esmateria.com/2013/09/23/el-sida-que-nadie-conoce/

Hasta finales de 2012, se habían registrado en España un total de 279 casos de personas infectadas por VIH-2. De esas 279 personas, 220 de ellas eran procedentes del África Occidental, 45 de ellos eran españoles, siete portugueses, cuatro latinoamericanos, un indio, un francés y un marroquí. En el caso de los españoles, los infectados son, según su frío perfil estadístico, hombres heterosexuales de unos 40 años de edad.

La lucha contra el VIH-1 es una prioridad mundial. Sin embargo, no ocurre lo mismo con el VIH-2. Es el virus olvidado. 

Los pacientes con el VIH-2 son anecdóticos, pero en su sangre se pueden esconder algunos secretos que faciliten un tratamiento o una vacuna contra su virus mellizo, mucho más contagioso y patógeno, el VIH-1, para el que VIH-2 puede dar claves interesantes sobre su patogenia. La mayor parte de los pacientes con VIH-2 están infectados pero no desarrollan sida. Estudiar por qué el VIH-2 produce menos sida que el VIH-1 podría ser un avance hacia vacunas o nuevos tratamientos. Los últimos datos recogidos de Senegal sugieren que la infección por VIH-2 ofrece una protección parcial contra la sobreinfección por el VIH-1.

Se puede observar un incremento constante en el número de casos de infección por VIH-2 en España, si bien la velocidad de expansión no es elevada. La infección sigue ampliamente confinada a inmigrantes provenientes de regiones africanas donde la epidemia es endémica, por lo que el aumento en el número de casos bien podría corresponder a un incremento en la inmigración originaria de dichos países y, de forma contraria, a un incremento de la migración por parte de los profesionales que pertenecen al sector de ONGs o Médicos Sin Fronteras, entre otras entidades, que realizan su trabajo en los países africanos donde el VIH-2 es más prevalente.

Existen una serie de limitaciones para valorar la sensibilidad antiviral del VIH-2. De una parte, como ya se ha citado, hay serios problemas para monitorizar la viremia plasmática por el VIH-2; además, la mayoría de los pacientes infectados por el VIH-2 viven en el oeste de África, en países en los que el tratamiento antiviral no está ni siquiera instaurado para el VIH-1. Todavía no podemos aclarar cuál es el momento en que se debe iniciar el tratamiento, cómo y cuándo se debe monitorizar la respuesta y qué pacientes serán candidatos a la realización del ensayo de resistencias genotípicas; además, para estos aspectos, no se pueden extrapolar los conocimientos adquiridos sobre VIH-1.

Ha de ponerse de manifiesto la necesidad de desarrollar guías terapéuticas adecuadas para esta enfermedad que conlleven una mejor aproximación a la infección por VIH-2 y un mejor manejo del paciente infectado por esta variante. En general, hay un gran desconocimiento relativo al VIH-2 y se publican pocos estudios en este ámbito, probablemente por el número muy inferior de personas afectadas respecto al VIH-1 y a su vez, por la baja capacidad económica. Por decirlo de una manera resumida, el VIH-2 no es tan buen negocio como el VIH-1.

Por: Ismael Román Moreno, Máster en Virología - Universidad Complutense de Madrid