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Actualizan la arquitectura genética humana de COVID-19 

El artículo que da a conocer esta actualización fue publicado en la Revista Nature y es resultado del trabajo del consorcio mundial «The COVID-19 Host Genetics Initiative», el cual busca entender mejor el rol de la genética humana en la severidad y susceptibilidad a la enfermedad por SARS-CoV-2. Participan de este consorcio la Red Genómica COVID-19 investigadores e investigadoras de 10 instituciones, entre ellos, dos académicos del Magíster en Ciencias, mención Genética, de la Facultad de Ciencias de la Universidad Austral de Chile (UACh), los doctores Andrea Silva y Ricardo Verdugo.  

Nuevos avances para la investigación científica en materia de COVID-19 fueron dados a conocer en la Revista Nature. Se trata de la presentación al mundo del segundo estudio del Consorcio que aborda la arquitectura genética humana, en toda su extensión, y su relación con la severidad y susceptibilidad a la enfermedad producida por SARS-CoV-2. En él, se analizan los mecanismos biológicos del humano que contribuyen a la virulencia del virus, información que podría ser aprovechada para el desarrollo de fármacos o vacunas.

El grupo de científico a cargo de esta investigación, denominado «The COVID-19 Host Genetics Initiative» efectuó un metaanálisis de 219.692 muestras de sangre de personas que tuvieron COVID-19, identificando una variación en 51 genes distribuidos en todo el genoma, lo cual representa 28 variantes genéticas más con respecto a la publicación anterior. Esto ayudó a identificar tres vías biológicas principales que están involucradas en la susceptibilidad y la gravedad de esta enfermedad: a) la entrada viral, b) la defensa de las vías respiratorias y, c) el interferón tipo I (responsable de regular la actividad del sistema inmunológico).

Visualización de ADN en un gel de agarosa.

La Dra. Andrea Silva, experta en genética y también directora de investigación y proyectos en el Core-Facility AUSTRAL-omics de la Vicerrectoría de Investigación, Desarrollo y Creación Artística UACh, explicó que una variante genética es un cambio permanente en la secuencia de ADN de los genomas, que podría tener efectos neutros, positivos o negativos en el desarrollo de una enfermedad.

“Este tipo de investigaciones, que profundiza en cómo el virus SARS-CoV-2 se desenvuelve y desarrolla en nuestro cuerpo, son esenciales para, por ejemplo, buscar blancos terapéuticos que permitan tratar la enfermedad. Asimismo, al profundizar en las vías biológicas involucradas, se abre el camino para avanzar en el estudio con grupos de riesgo a los cuales se les debe poner especial atención en epidemias como la recientemente vivida”, detalló.

La primera parte de esta investigación se efectuó en el 2021 e incluyó aproximadamente 50.000 muestras, de 19 países. Sus resultados permitieron detectar 13 variantes genómicas asociadas con severidad y susceptibilidad a COVID-19.

“Se detectó intervención en vías relacionadas con la función pulmonar como parte importante de desarrollo de COVID grave. No obstante, al ser un número menor de casos, no se pudo inferir la participación de una vía metabólica completa, propiamente tal”, enfatizó la Dra. Silva.

Casos de chilenos que aportan mayor variación genética

Este segundo estudio, que incluye 219.692 casos, de 35 países, posee, además, aproximadamente 2.000 muestras de chilenos. Este trabajo colaborativo permitió complementar la información previa, reportada en el 2001, para mejorar la resolución de la investigación con un mayor número de casos, pero también incluyendo variación genética humana antes no abordada.

“En este estudio encontramos 9 genes que incluyen 6 variantes que se asociaron con generación de fibrosis pulmonar, hospitalización y un mayor riesgo de gravedad de COVID-19, además, se detectaron otras 3 variantes que aumentan la función pulmonar y se relacionan con un menor riesgo de gravedad de la enfermedad. Estos resultados resaltan lo complejo que es relacionar la genética del humano, la función pulmonar y la gravedad con que se cursa la enfermedad de COVID-19″, enfatizó la académica.

También, se detectaron variaciones en 6 genes que están relacionados con las vías del Inferón tipo I. Los interferones son pequeñas moléculas de señalización generadas por las células atacadas por un virus. Son esenciales en las primeras etapas de la infección y son parte de la primera línea defensiva contra el intruso. Esta vía promueve la transcripción de más de 2000 genes, los cuales codifican factores antivirales dirigidos a controlar la infección en sus distintas etapas.

“En este estudio encontramos genes que contienen variantes que, en algunos casos, se relacionan con el desarrollo de las formas graves de la enfermedad, y en otros, con una protección contra gravedad de la enfermedad y hospitalización. Se sabe que SARS-CoV-2 tiene mecanismos propios para reducir o retardar la producción de Interferón I, por tanto, algunas mutaciones en los genes codificantes de proteínas de esta vía podrían sumarse a los efectos adversos del mismo virus, y, así, en algunas personas, el virus lograría pasar inadvertido favoreciendo su rápida proliferación en ellos”, explicó Andrea Silva.

Asimismo, otras cuatro variantes detectadas están relacionadas con los mecanismos de defensa de la entrada de los virus a las vías respiratorias, incluyendo, variaciones en proteínas denominadas “mucinas» que son parte del tracto respiratorio y son conocidas como claves para prevenir la invasión microbiana a nuestro cuerpo. En tanto, cinco variantes están involucradas con la entrada del particular de SARS-CoV-2 las células humanas, incluyendo vías para la entrada en el epitelio pulmonar y vías de defensa del sistema respiratorio.

Red Genómica COVID-19 y biobancos

El aumento de los casos disponibles para este estudio se dio como resultado del trabajo conjunto del consorcio mundial «The COVID-19 Host Genetics Initiative» donde participa Chile a través de la Red Genómica COVID-19, grupo colaborativo constituido por diversas universidades y centros de salud de todo Chile donde destacan Ricardo Verdugo de la Universidad de Talca; Alicia Colombo y Luis Quiñones de la Universidad de Chile; Macarena Fuentes de la Universidad de Tarapacá; Estefanía Nova de la Universidad de Concepción; Yolanda Espinosa de la Universidad de Magallanes; Carolina Selman de la Fundación Arturo López Pérez; y Andrea Silva de la Universidad Austral de Chile.

El Dr. Ricardo Verdugo, académico de la Universidad de Talca, y profesor colaborador del Magíster en Ciencias, mención Genética de la UACh, destacó que “hoy Chile cuenta con muestras, información genómica y caracterización del curso de la enfermedad de COVID-19 de más de 2.200 personas de Arica a Magallanes. Un mayor realce toman esas muestras al considerar que, de norte a sur, la población chilena es heterogénea en su ancestría, lo que la hace única a nivel mundial. Incluir en estos estudios la mayor variedad étnica y el mayor número de personas posible es crucial, ya que junto con identificar los principales factores de riesgo genético asociados a la gravedad de la COVID-19 y sus consecuencias a largo plazo, podemos detectar si alguna de nuestras poblaciones originarias y su descendencia presenta factores de riesgo diferente al resto”.

Cabinas de bioseguridad.

Finalmente, la Dra. Alicia Colombo, directora del Biobanco de la Universidad de Chile, indicó que dichas muestras y datos están almacenados de forma anonimizadas en el Biobanco de Tejidos y Fluidos de la Universidad de Chile, para que sean utilizados en este estudio o en investigaciones futuras.

Avanzar en la investigación científica, desarrollar métodos de diagnóstico precoz, descubrir nuevos fármacos y generar avances en medicina, todo ello es posible hoy gracias a que los biobancos disponen de muestras e información asociada para su uso en investigación. Durante la pandemia, los Biobancos fueron claves para una respuesta rápida, ya que las muestras biológicas de personas infectadas por el virus, junto con sus datos clínicos, ayudó y sigue aportando en el avance del conocimiento del COVID-19”, precisó la Dra. Colombo.

Cabe señalar, que estos casos fueron genotipificados y encuestados en el contexto del proyecto ANID COVID0961 y con la formación de una importante red de colaboración de investigadores a lo largo de todo el país. Posteriormente, y a través del proyecto ANID ACT210085 se han continuado estudiando los cambios genómicos desencadenados por el SARS-CoV-2 y en la actualidad, los investigadores están estudiando los cambios transcriptómicos y a nivel del microbioma del humano para casos de pacientes con COVID-19 persistente.