Los virus de la gripe aviar normalmente requieren varias mutaciones para adaptarse y propagarse entre los humanos, pero ¿qué sucede cuando un solo cambio puede aumentar el riesgo de convertirse en un virus pandémico?
por el Instituto de Investigación Scripps
Un estudio dirigido por científicos de Scripps Research revela que una única mutación en el virus H5N1 de la «gripe aviar» que ha infectado recientemente a las vacas lecheras en Estados Unidos podría aumentar la capacidad del virus de adherirse a las células humanas, incrementando potencialmente el riesgo de transmisión de persona a persona.
Los hallazgos, publicados en Science el 5 de diciembre de 2024, resaltan la necesidad de monitorear la evolución del H5N1.
En la actualidad, no hay casos documentados de transmisión del virus H5N1 entre personas: los casos de gripe aviar en humanos se han relacionado con el contacto cercano con entornos contaminados, así como con aves infectadas (incluidas las de corral), vacas lecheras y otros animales. Sin embargo, a los funcionarios de salud pública les preocupa la posibilidad de que el virus evolucione para transmitirse eficazmente entre humanos, lo que podría dar lugar a una nueva pandemia potencialmente mortal.
El virus de la gripe se adhiere a su huésped a través de una proteína llamada hemaglutinina que se une a los receptores de glicano en las superficies de las células huésped. Los glicanos son cadenas de moléculas de azúcar en las proteínas de la superficie celular que pueden actuar como sitios de unión para algunos virus. Los virus de la gripe aviar (de las aves) , como el H5N1, infectan principalmente a huéspedes con receptores de glicano que contienen ácido siálico que se encuentran en las aves (receptores de tipo aviar).
Si bien los virus rara vez se adaptan a los humanos, si evolucionan para reconocer los receptores de glicano sialilado que se encuentran en las personas (receptores de tipo humano), podrían adquirir la capacidad de infectar y posiblemente transmitirse entre humanos.
«Es fundamental controlar los cambios en la especificidad del receptor (la forma en que un virus reconoce a las células huésped), ya que la unión al receptor es un paso clave hacia la transmisibilidad», afirma Ian Wilson, doctor en filosofía, coautor principal y profesor de biología estructural de la cátedra Hansen en Scripps Research. «Dicho esto, las mutaciones del receptor por sí solas no garantizan que el virus se transmita entre humanos».
En el pasado, los virus aviares se adaptaron para infectar y transmitirse entre personas, lo que requirió múltiples mutaciones, por lo general al menos tres. Pero en el caso de la cepa H5N1 2.3.4.4b (A/Texas/37/2024) aislada de la primera infección humana con un virus H5N1 bovino en los Estados Unidos, los investigadores descubrieron que una sola mutación de un aminoácido en la hemaglutinina podía cambiar la especificidad para unirse a receptores de tipo humano.
Aquí, bovino se refiere a la especie de vaca lechera que fue la fuente inmediata del virus que provocó la infección humana. Es importante destacar que la mutación no se introdujo en todo el virus, sino solo en la proteína hemaglutinina para estudiar sus propiedades de unión al receptor.
Para su estudio, el equipo de investigación introdujo varias mutaciones en la proteína hemaglutinina H5N1 2.3.4.4b que había estado involucrada en cambios de especificidad del receptor en virus aviares anteriores.
Estas mutaciones fueron seleccionadas para imitar los cambios genéticos que podrían ocurrir de forma natural. Cuando el equipo evaluó el impacto de una de estas mutaciones, la Q226L, en la capacidad del virus para unirse a los receptores de tipo humano, descubrieron que esa mutación mejoraba significativamente la forma en que el virus se unía a los receptores de glicano, que representan los que se encuentran en las células humanas.
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«Los resultados demuestran la facilidad con la que este virus podría evolucionar para reconocer receptores de tipo humano», afirma el primer autor Ting-Hui Lin, asociado postdoctoral en Scripps Research. «Sin embargo, nuestro estudio no sugiere que tal evolución haya ocurrido o que el virus H5N1 actual con solo esta mutación sea transmisible entre humanos».
En cambio, el equipo de investigación se centró en comprender cómo podrían surgir mutaciones naturales, como la Q226L, y cuál podría ser su impacto.
Para investigar las posibles mutaciones que podrían permitir que la hemaglutinina H5N1 2.3.4.4b se una a los receptores humanos, el equipo utilizó ensayos de unión avanzados en colaboración con el laboratorio del coautor principal James Paulson, Ph.D., titular de la cátedra de química Cecil H. e Ida M. Green en Scripps Research.
Estos ensayos, que son pruebas para imitar qué tan bien se adhiere un virus a una célula, permitieron a los investigadores rastrear con precisión cómo la hemaglutinina H5N1 alterada interactuaba con los receptores de tipo humano.
«Nuestros experimentos revelaron que la mutación Q226L podría aumentar significativamente la capacidad del virus para dirigirse a receptores de tipo humano y unirse a ellos», explica Paulson. «Esta mutación le otorga al virus un punto de apoyo en las células humanas que antes no tenía, por lo que este hallazgo es una señal de alerta para una posible adaptación a las personas».
Sin embargo, el cambio por sí solo puede no ser suficiente para permitir la transmisión entre humanos. Otros cambios genéticos, como las mutaciones en la polimerasa básica 2 (E627K) que mejoran la replicación y la estabilidad del virus en las células humanas, probablemente serían necesarios para que el virus se propagara eficientemente entre las personas.
Sin embargo, dado el creciente número de casos humanos de H5N1 derivados del contacto directo con animales infectados, los hallazgos resaltan la necesidad de una vigilancia proactiva de la evolución del H5N1 y de cepas similares de gripe aviar. Si bien no hay motivos inmediatos para alarmarse, los investigadores subrayan que no se debe pasar por alto ni siquiera una sola mutación que cambie la forma en que el H5N1 se une a las células humanas.
«Seguir el rastro de los cambios genéticos a medida que se producen nos dará una ventaja a la hora de prepararnos para las señales de una mayor transmisibilidad», añade Wilson. «Este tipo de investigación nos ayuda a entender qué mutaciones debemos vigilar y cómo responder adecuadamente».
Más información: Ting-Hui Lin et al, Una única mutación en la hemaglutinina de la influenza bovina H5N1 cambia la especificidad hacia los receptores humanos, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adt0180 . www.science.org/doi/10.1126/science.adt0180
