El coronavirus develado
Últimos avances en el conocimiento del SARS COV 2 productor de la COVID 19
En febrero, cuando el nuevo coronavirus se extendió por China y cerró ciudades enteras, un científico llamado Sai Li se dispuso a pintar su retrato.
En ese momento, las mejores fotografías que alguien había logrado tomar eran imágenes de baja resolución, en las que el virus parecía una mancha apenas perceptible.
El Dr. Li, biólogo estructural de la Universidad de Tsinghua en Beijing, unió fuerzas con virólogos que estaban criando el virus en un laboratorio de bioseguridad en la ciudad de Hangzhou. Esos investigadores rociaron los virus con sustancias químicas para hacerlos inofensivos y luego se los enviaron al Dr. Li.
Luego, el Dr. Li y sus colegas concentraron el líquido cargado de virus desde un litro hasta una sola gota. Solo podía esperar que hubieran hecho todo bien, de modo que las semanas de trabajo para producir esa gota no hubieran sido un desperdicio.
“En ese momento, no sabes qué hay dentro”, dijo el Dr. Li. «Es solo líquido, ¿verdad?»
Vislumbrando la estructura
El Dr. Li congeló cuidadosamente la gota en una fracción de segundo. Si cometía el más mínimo error, los cristales de hielo podrían atravesar los virus y destrozarlos.
Una imagen de tomografía crioelectrónica de los virus SARS-CoV-2, en gris, con una reconstrucción por computadora de un virus. Sai Li, Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Tsinghua
Esperando lo mejor, el Dr. Li colocó la pizca de hielo en un microscopio crioelectrónico. El dispositivo disparó haces de electrones a la muestra. Mientras rebotaban en los átomos del interior, la computadora del Dr. Li reconstruyó lo que había visto el microscopio. Cuando se formó la imagen, se sorprendió.
“Vi una pantalla llena de virus”, recuerda el Dr. Li.
Podía ver miles de coronavirus empaquetados en el hielo como caramelos en un frasco. Estaban maravillosamente intactos, lo que le permitió inspeccionar los detalles de los virus que medían menos de una millonésima de pulgada.
«Pensé que era el primer hombre en el mundo en ver el virus en tan buena resolución», recuerda el Dr. Li.
Durante las siguientes semanas, el Dr. Li y sus colegas estudiaron detenidamente los virus . Inspeccionaron las proteínas que tachonaban su superficie y se sumergieron en su núcleo, donde la cadena de genes del virus estaba enrollada con proteínas. Las imágenes le recordaron al Dr. Li los huevos en un nido.
Una reconstrucción por computadora superpuesta a una imagen de varios virus SARS-CoV-2. Sai Li, Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Tsinghua
Gracias al trabajo de científicos como el Dr. Li, el nuevo coronavirus, conocido como SARS-CoV-2, ya no es un cifrado. Han llegado a conocerlo en íntimo y atómico detalle. Han descubierto cómo utiliza algunas de sus proteínas para introducirse en las células y cómo sus genes, íntimamente retorcidos, dominan nuestra bioquímica. Han observado cómo algunas proteínas virales lanzan llaves inglesas a nuestras fábricas celulares, mientras que otras construyen viveros para producir nuevos virus. Y algunos investigadores están usando supercomputadoras para crear virus virtuales completos que esperan usar para comprender cómo los virus reales se han propagado con una facilidad tan devastadora.
“Esta vez no se parece a nada que haya experimentado cualquiera de nosotros, solo en términos del bombardeo de datos”, dijo Rommie Amaro, bióloga computacional de la Universidad de California en San Diego.
Sondando la espiga
A principios de este año, el Dr. Amaro y otros investigadores dirigieron gran parte de su atención a las proteínas, llamadas picos, que tapan la superficie del virus. Las proteínas de pico tienen un trabajo esencial que desempeñar: se adhieren a las células de nuestras vías respiratorias para que el virus pueda entrar. Pero pronto quedó claro que el nombre es inapropiado. La proteína de la espiga no es afilada, estrecha ni rígida.
Cada proteína de punta se junta con otras dos, formando una estructura que tiene forma de tulipán. Un tallo largo ancla las proteínas al virus y su parte superior parece una flor de tres partes.
Gerhard Hummer, un biofísico computacional del Instituto de Biofísica Max Planck, y sus colegas utilizaron el método de microscopía congelada para tomar fotografías de proteínas de pico incrustadas en la membrana del virus. Luego calcularon cómo los átomos de las proteínas se empujaban y tiraban entre sí. El resultado fue una danza molecular: las proteínas de la punta giran alrededor de tres bisagras .
Una simulación de cuatro proteínas de punta, cada una de las cuales se dobla sobre tres bisagras. Sören von Bülow, Mateusz Sikora y Gerhard Hummer, Instituto de Biofísica Max Planck
“Puedes ver estas flores ondeando con todo tipo de ángulos de flexión”, dijo el Dr. Hummer. «Es bastante sorprendente tener un tallo tan largo y delgado con tanta flexibilidad».
Un escudo de azúcar
El Dr. Hummer especuló que la flexibilidad del pico era importante para el éxito del virus. Al barrer, el pico aumenta sus probabilidades de encontrar la proteína en la superficie de nuestras células que utiliza para adherirse.
Sin embargo, mientras se desplazan, los picos pueden ser atacados por anticuerpos, los poderosos soldados de nuestro sistema inmunológico. Para esconderse, crean un escudo con azúcar . Las moléculas de azúcar, en azul marino debajo, se arremolinan alrededor de las proteínas y las esconden de los anticuerpos.
Una proteína de pico, a la izquierda, y una capa protectora de azúcares, a la derecha. Lorenzo Casalino, Amaro Lab, UC San Diego.
Un pequeño gancho al final de la proteína de pico, en azul claro debajo, a veces se levanta por encima del escudo de azúcar. Si encuentra una proteína en particular en la superficie de nuestras células, desencadena una serie de reacciones que permiten que el virus se fusione en una membrana celular e inyecte sus genes.
Fijarse en un receptor ACE2, en amarillo, permite que el coronavirus ingrese a las células humanas. Lorenzo Casalino, Amaro Lab, UC San Diego.
Bucles enredados
Los genes del nuevo coronavirus están dispuestos en una cadena molecular llamada ARN. El 10 de enero, investigadores chinos publicaron su secuencia de 30.000 letras. Ese texto genético almacena la información necesaria para que una célula produzca las proteínas del virus.
Pero el genoma es más que un libro de cocina. La hebra se pliega en una maraña endiabladamente compleja. Y ese enredo es crucial para que el virus explote nuestras células. «Tienes mucha más información almacenada sobre cómo se forma», dijo Sylvi Rouskin, bióloga estructural del Instituto Whitehead.
El Dr. Rouskin dirigió un equipo de científicos que mapeó esa forma. En un laboratorio de alta seguridad de la Universidad de Boston, sus colegas infectaron células humanas con los virus y les dieron tiempo para producir miles de nuevas hebras de ARN. Al marcar las letras genéticas de las hebras con sustancias químicas, la Dra. Rouskin y sus colegas pudieron determinar cómo se doblaba la hebra sobre sí misma.
Una pequeña porción del genoma del coronavirus, que muestra cómo se pliega en bucles. Tammy CT Lan y col., BioRxiv
En algunos lugares solo formó bucles laterales cortos. En otros lugares, cientos de letras de ARN se hincharon en grandes aros, con bucles saliendo y más bucles saliendo de ellos. Al comparar millones de genomas virales, la Dra. Rouskin y sus colegas descubrieron lugares donde el virus pasa de una forma a otra.
Varios investigadores ahora están examinando de cerca algunas de estas regiones para averiguar qué están haciendo. Sus estudios sugieren que estos nudos permiten que el virus controle nuestros ribosomas, las diminutas fábricas celulares que bombean proteínas.
Después de que el virus entra en una célula humana, nuestros ribosomas se adhieren a sus cadenas de ARN y se deslizan por ellas como una montaña rusa que corre por una pista. A medida que los ribosomas pasan por encima de las letras genéticas, forman proteínas con las estructuras correspondientes. Los científicos sospechan que los bucles de ARN pueden hacer que el coche de la montaña rusa se salga de su pista y luego guiarlo a un lugar a miles de posiciones de distancia.
Otros bucles obligan al ribosoma a retroceder un poco y luego avanzar nuevamente. Este pequeño contratiempo puede hacer que el virus produzca proteínas completamente diferentes a partir del mismo tramo de ARN.
Atasco de la maquinaria
Las proteínas virales que arrojan nuestros ribosomas se abren en abanico por la célula para realizar diferentes tareas. Uno de ellos, llamado Nsp1, ayuda a tomar el control de nuestra maquinaria molecular.
Joseph Puglisi, biólogo estructural de Stanford, y sus colegas mezclaron proteínas Nsp1 y ribosomas en tubos de ensayo. Descubrieron que las proteínas, en rosa debajo, se deslizaban ordenadamente en los canales dentro de los ribosomas donde normalmente encajaría el ARN.
Un ribosoma con ARN, en azul, y con Nsp1, en rosa. Christopher Lapointe, Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford. Modelos de ribosomas de Angelita Simonetti et al., Cell Reports y Matthias Thoms et al., Science
El Dr. Puglisi sospecha que Nsp1 impide que nuestras células produzcan sus propias proteínas, especialmente las proteínas antivirales que podrían destruir el virus. Pero eso plantea la cuestión de cómo el virus produce sus propias proteínas.
Una posibilidad es que «de alguna manera, el virus simplemente aumenta su capacidad para producir proteínas», dijo el Dr. Puglisi. De vez en cuando, Nsp1 se cae de los ribosomas y, de alguna manera, el virus aprovecha mejor esas breves oportunidades. “Esperábamos que fuera algo simple”, dijo. «Pero, como es habitual en la ciencia, no lo fue».
Gotas y gotitas
Mientras Nsp1 manipula los ribosomas, otras proteínas virales están ocupadas creando nuevos virus. Media docena de proteínas diferentes se unen para producir nuevas copias del ARN del virus. Pero algo extraordinario sucede en el camino: juntos, las proteínas y el ARN se convierten espontáneamente en una gota, similar a una mancha en una lámpara de lava.
Los físicos saben desde hace mucho tiempo que las moléculas de un líquido forman gotas espontáneamente si las condiciones son las adecuadas. “Esto es solo hacer aderezos para ensaladas”, dijo Amy Gladfelter, bióloga celular de la Universidad de Carolina del Norte.
Un par de gotitas hechas de proteínas y ARN se fusionan. Christine Roden y Amy Gladfelter, Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill
Pero solo en los últimos años los biólogos han descubierto que nuestras células producen gotas con regularidad para sus propios fines. Pueden reunir ciertas moléculas en altas concentraciones para llevar a cabo reacciones especiales, bloqueando otras moléculas que no pueden entrar en las gotas.
Richard Young, biólogo del Whitehead Institute, y sus colegas han mezclado proteínas del SARS-CoV-2 que construyen nuevo ARN junto con moléculas de ARN. Cuando las moléculas se ensamblan, forman espontáneamente gotas. Es probable que el virus obtenga los mismos beneficios que la célula de esta estrategia.
Una imagen de microscopía de gotitas formadas por ARN y proteínas del SARS-CoV-2. Eliot Coffey y Richard Young, Instituto Whitehead de Investigación Biomédica
Dada la sofisticación del coronavirus en muchos otros aspectos, al Dr. Young no le sorprendió su descubrimiento. «¿Por qué los virus no explotarían una propiedad de la materia?» él dijo.
Poros y túneles
Los coronavirus pueden hacer que las células humanas formen nuevas cámaras para albergar su material genético. Pero cuando Montserrat Bárcena, una microscopista del Centro Médico de la Universidad de Leiden en los Países Bajos, inspeccionó esas cámaras, quedó desconcertada: no parecía haber agujeros en las membranas, lo que no permitía que el ARN entrara o saliera.
Recientemente, la Dra. Bárcena y sus colegas miraron más de cerca y descubrieron un camino. Una de las proteínas del coronavirus, llamada Nsp3, se pliega en un túnel , que luego se conecta a las membranas.
Las nuevas hebras de ARN del coronavirus, en verde, se acumulan dentro de las cámaras creadas por el virus. Las cámaras están salpicadas de pequeñas proteínas virales, en rojo, que pueden ser rutas de escape para el ARN. Montserrat Bárcena, Centro Médico de la Universidad de Leiden
“Es una ruta de escape del coronavirus”, dijo el Dr. Bárcena. «Teníamos este acertijo y ahora tenemos una respuesta».
Ensamblaje de nuevos virus
En cuestión de horas, una célula infectada puede producir miles de genomas de virus nuevos. Los ribosomas de la célula leen sus genes, arrojando aún más proteínas virales. Finalmente, algunas de esas proteínas y los nuevos genomas se ensamblan para producir nuevos virus.
Esta no es una tarea fácil, porque la cadena de genes del coronavirus es cien veces más larga que el virus mismo.
Experimentos recientes sugieren que, una vez más, el SARS-CoV-2 utiliza la física de la lámpara de lava a su favor. Las proteínas llamadas nucleocápsidas se adhieren a puntos a lo largo de la cadena de ARN. Juntas, las moléculas colapsan rápidamente en gotas.
Los nuevos coronavirus, de color rosa, se forman dentro de las vesículas celulares. Steffen Klein y col., BioRxiv
El Dr. Gladfelter especuló que esta estrategia evitaba que dos hebras de genes se enredaran entre sí. Como resultado, cada nuevo virus acaba con un solo conjunto de genes.
Estas gotitas se tragan dentro de las membranas virales y las proteínas de los picos, y los nuevos virus están listos para escapar de la célula. Para simular estos virus hasta cada átomo, el Dr. Amaro está recopilando las imágenes emergentes de las proteínas y el ARN del SARS-CoV-2. Luego, ella y sus colegas construyen virus virtuales en supercomputadoras, cada una de las cuales consta de 500 millones de átomos. Estas máquinas pueden utilizar las leyes de la física para simular la danza de los virus cada femtosegundo: en otras palabras, una millonésima de mil millonésima de segundo.
La Dra. Amaro y sus colegas esperan usar sus virus simulados para abordar una de las preguntas más polémicas sobre Covid-19: cómo se propaga el virus de persona a persona.
Cuando las personas infectadas exhalan, hablan o tosen, liberan pequeñas gotas de agua cargadas de virus. No está claro cuánto tiempo puede sobrevivir el SARS-CoV-2 con estas gotas. La Dra. Amaro planea construir estas gotas, hasta sus moléculas de agua individuales, en su computadora. Luego agregará virus y observará lo que les sucede.
Un recorrido en video de un coronavirus simulado, basado en nuevos estudios de sus proteínas de superficie. Lorenzo Casalino, Amaro Lab, UC San Diego
«Estoy bastante segura de que probablemente dentro de un año, podríamos tener todo el virus, incluidos todos los fragmentos del interior», dijo.
Medicamentos y vacunas
Sin embargo, las nuevas imágenes del SARS-CoV-2 ya se han vuelto esenciales para la lucha contra la pandemia. Los desarrolladores de vacunas estudian la estructura del virus para asegurarse de que los anticuerpos producidos por las vacunas se adhieran firmemente al virus . Los desarrolladores de fármacos están inventando moléculas que alteran el virus al deslizarse en rincones y grietas de proteínas y atascar su maquinaria.
Una molécula de fármaco, en azul, bloquea la punta del pico de coronavirus. Ian Haydon, Instituto de Diseño de Proteínas
El genoma del virus puede ofrecer otros objetivos. Es posible que los medicamentos se bloqueen en bucles y enredos para evitar que el virus controle nuestros ribosomas. «Es muy importante que sepa cuál es la forma, para que pueda desarrollar la química adecuada para unirse a esa forma», dijo el Dr. Rouskin.
Mientras tanto, el Dr. Gladfelter quiere ver si la física de las gotas virales puede ofrecer una nueva línea de ataque contra el SARS-CoV-2.
“Podrías conseguir un compuesto que los hiciera más pegajosos, más gelatinosos”, dijo. «Probablemente haya muchos talones de Aquiles».
Investigación futura
Si bien los últimos meses han brindado una gran cantidad de datos sobre el virus, algunos estudios han dejado en claro que se necesitarán años para entender el SARS-CoV-2.
Noam Stern-Ginossar y sus colegas del Instituto Weizmann en Israel, por ejemplo, han encontrado evidencia de que el virus produce proteínas que los científicos aún no han encontrado.
La Dra. Stern-Ginossar y sus colegas examinaron el ARN del virus en las células infectadas, contando todos los ribosomas que lo estaban leyendo. Algunos ribosomas se agruparon a lo largo de genes conocidos. Pero otros estaban leyendo genes que nunca antes se habían encontrado.
Los ribosomas a veces leen solo una sección del gen de la proteína de pico, por ejemplo. Es de suponer que hacen un mini-pico, que muy bien puede realizar algún trabajo esencial para el virus. Un medicamento que lo inhabilita podría curar el Covid-19.
Pero los científicos ni siquiera pueden comenzar a adivinar estas posibilidades, porque nadie ha visto aún el mini-pico en la naturaleza. Y lo mismo sucederá con los otros genes nuevos, ha descubierto el equipo del Dr. Stern-Ginossar.
«Cada uno requerirá un trabajo adicional para averiguar qué están haciendo», dijo. «La biología lleva tiempo».
Compliance Anti Coronavirus Covid 19
En DAASEL hemos desarrollado un modelo de Sistema de Gestión de Compliance Anti Coronavirus Covid 19 para que las empresas puedan desarrollar y aplicar medidas que eviten todo lo posible el contagio por organismos microbiológicos y especialmente el SARS-CoV-2 garantizando al máximo la salud de sus trabajadores y clientes.
Ponemos a disposición de la Sociedad este Canal de Denuncias Independiente para alertar de conductas que puedan producir peligro de contagio por coronavirus
La pandemia originada por el coronavirus SARS-CoV-2 responsable de la enfermedad COVI 19 se ha desarrollado de forma vertiginosa sin dar tiempo a la sociedad a conocerla suficientemente y a implementar las herramientas necesarias para combatirla.
Muchas empresas y en general las organizaciones no han tenido tiempo de implementar su Canal de Denuncias, una de las herramientas fundamentales para frenar su expansión ya que les avisa de actitudes contrarias a las normas que pueden poner en grave peligro la salud de las personas y de la sociedad. Gracias a estas denuncias la empresa podrá corregirlas y prevenirlas.
Sello Healthy Place Certificado
CCAA, Ayuntamientos y Asociaciones empresariales, conscientes del temor que genera un establecimiento público o una empresa en general entre sus clientes y visitantes, están creando sellos de garantía, “Sellos Covid Free” que permitan comunicar al público que el establecimiento cumple con las normas y protocolos establecidos por el organismo que los proporciona.
En DAASEL hemos querido contribuir a esta acción desde el Compliance, disciplina en la que estamos especializados desde el año 2012 contando en la actualidad con setenta y cuatro despachos asociados. Somos la primera organización en desarrollar un modelo de Compliance Anti Coronavirus.
Formación Anti Covid 19
La formación siempre es importante pero en esta nueva circunstancia es esencial, nos jugamos la salud y el futuro de toda la sociedad. Todas las personas relacionadas con la organización deben recibir instrucciones precisas y clara de nuestras políticas de actuación en la lucha contra el coronavirus.
