CORONAVIRUS: SARS-CoV-2

Els virus

Els virus son els “sers vius” més simples que existeixen.
En la discussió de si els virus són sers vius o no, com en tot a la vida, hi ha les dues opinions contraries. El que si és cert és que són capaços de fer moltes rèpliques idèntiques de si mateixos (sembla que alguns cristalls també ho poden fer), es a dir que es multipliquen, i evolucionen (això sí que és propi dels ser vius). Precisament perquè evolucionen, a vegades tenim algú problema com el del coronavirus.
El que sí és cert és que no poden multiplicar-se per si sols i només ho poden fer dins d’una cèl·lula hoste adient.
Els virus tenen dues fases: la extracel·lular, que correspon a les fotos que aquests dies veiem als medis i la intracel·lular.

La extracel·lular és molt simple, però hi ha variacions segons els virus, no totes les especies són iguals.
Els més simples, per exemple el virus de la poliomielitis, consten del genoma rodejat d’una coberta de proteïnes. Aquesta estructura coneguda coma nucleocàpsida pot tenir simetria icosaèdrica o helicoïdal. Alguns, com és el cas del coronavirus tenen un segon embolcall, que incorporen en sortir de la cèl·lula i que té l’estructura de la membrana cel·lular lipídica de la cèl·lula hoste (la cèl·lula en la que es multipliquen) més o menys modificada. La mida dels virus que només tenen nucleocàpsida és molt regular, mentre que en els que tenen embolcall hi ha una certa variabilitat.

N`hi ha de més complexes, com per exemple alguns virus que infecten bacteris i algues unicel·lulars, que tenen com una agulla hipodèrmica que injecta el genoma del virus dins de la cèl·lula hoste.

El món dels virus és molt divers i entre els milions d’espècies trobem genomes de tot tipus: ADN de doble cadena, ADN d’una sola cadena, ARN de doble cadena, ARN de cadena senzilla (sentit positiu (+) que poden actuar com a ARN missatger, i negatiu (-) que no). Però mai ADN i ARN, només un dels dos. La majoria dels virus que infecten cèl·lules animals tenen un genoma d’una sola peça; però n’hi ha alguns, com per exemple el virus de la grip (els anglosaxons en diuen de la influença), en que el genoma consta de varies peces.

Aquests virus en fase extracel·lular, que els coneixem com a virions, són els que expulsem quan estem infectats, i són els que s’encomanen, a les persones que entren en contacte amb ells. Més endavant hi tornaré.

Fase intracel·lular. Quan un virus infecta una cèl·lula és desmunta i deixa el genoma lliure.

Per fer-ho molt senzill: un cop dintre de la cèl·lula el virus utilitza preferentment la maquinaria sintètica de la cèl·lula i comença a fer moltíssimes còpies dels seu genoma i de les proteïnes que formen el virus extracel·lular. A més, acaben inhibint el metabolisme propi de la cèl·lula en que es multipliquen i per tant maten a la cèl·lula infectada (per això son patògens). Durant aquest període no hi ha virus infecciosos. De cop aquestes molècules de genoma i les proteïnes s’ajunten i apareixen molts virions dins de la cèl·lula, i desprès són alliberats (com són alliberats depèn del tipus de virus).

Alguns, com els coronavirus, en la fase d’alliberament incorporen la membrana esmentada anteriorment. El nombre de virions alliberats per una cèl·lula infectada és variable d’espècie a espècie, però en alguns casos és de moltes desenes de milers. En el cas del coronavirus sembla que s’aproparia als 100.000. Un animal, o un humà, en la fase aguda de la infecció allibera unes quantitats ingents de virus en fase extracel·lular.

En general tots els virus són força específics pel que fa als hostes en que es poden replicar, i en el cas de les espècies animals tenen un tropisme per algun tipus de cèl·lules. Per això hi ha virus que afecten el sistema respiratori (grip, el coronavirus que ara ronda, el rinovirus (refredats), virus sincicial respiratori, etc.), d’altres el sistema digestiu (virus de la polio, virus de les hepatitis A i E, virus gastrointestinals (rotavirus, norovirus, etc), etc.

Virus SARS-CoV-2

El coronavirus 2 del síndrome respiratori agut greu (SARS-CoV-2) es un tipus de coronavirus causant de la malaltia infecciosa COVID.19. Es parla del COVID.19, però al meu entendre s’hauria de dir la COVID.19.
El SARS-CoV-2, pertany a una família de virus ben coneguda amb representants que infecten mamífers i aus. Els que infecten humans, descrits fins ara afecten, el sistema respiratori (SARS, MERS entre d’altres). Entre els que afecten a animals domèstics també n’hi ha alguns que afecten al sistema digestiu i no el respiratori.
Els coronavirus son virus amb embolcall, amb una nucleocàpsida de simetria helicoïdal. El genoma es ARN de cadena senzilla de sentit + (i com s’ha assenyalat abans pot actuar com a ARN missatger) de entre 27 i 34 kilobases. Els virions de virus del grup coronavirus es mouen entre 50–200 nanòmetres de diàmetre. El SARS-CoV-2, pro-mitja uns 120 nanòmetres.

Reben el nom per la forma que s’observa al microscopi electrònic com la que es mostra a la foto, en la que es veuen perfectament unes espícules.

D’on ha sortit el Virus SARS-CoV-2

Com he assenyalat abans una de les característiques del virus és que evolucionen. Evolució que en un virus ARN com el coronavirus es dóna per mutació. A més els virus ARN en general muten molt, i per tant tenen moltes possibilitats d’evolució.

Algunes d’aquestes mutacions fan que els virus que les han sofert puguin infectar a un hoste que no és l’habitual. Aquest sembla el cas del SARS-CoV-2, no és l’únic conegut. Entre els coronavirus tenim el SARS que ens va afectar el 2002 i el MERS que ens va afectar el 2012, però n’hi ha molts altres.

Per homologia genètica sembla que el reservori natural dels tres serien rats penats.

Però en els casos precedents es va identificar un hoste intermediari, una civeta en el cas del SARS i el dromedari en el cas del MERS. Pel que fa al SARS-CoV-2, primer es va dir que seria el pangolí (el mercat d’escames de pangolí a Xina i el sud-est asiàtic és enorme. Maten els pangolins principalment per extreure’n les escames, però també es menjen la carn; posteriorment hi ha hagut correccions, primer que no, i ara sembla que torna a ser que si (en articles publicats a Nature).

Per l’experiència acumulada de cassos anteriors se sap que immediatament al canvi d’hoste els virus solen ser molt virulents. Però amb el temps van perdent virulència. Això és el que podríem esperar pel SARS-CoV-2, encara que de moment no hi ha evidències clares. En un estudi realitzat a l’estat de Washington, ja s’han identificat uns virus amb tres o quatre mutacions noves respecta al virus del cas 0 a Seattle. Per estudi de deriva genètica (és així experts en evolució?) aquest virus hauria hagut de multiplicar un nombre determinat de vegades, el que vol dir que hauria hagut d’infectar un nombre de persones, entre 50 i 100, que no han aconseguit traçar com malalts. De confirmar-se, això seria una bona noticia; un brot verd que en diuen ara.

També hi ha algun estudi que indica que són força estables genèticament. Això seria bo en cas de gaudir d’una vacuna

També he llegit a la premsa que estan apareixen alguns virus més virulents, però no he aconseguit trobar suport científic publicat que sustenti aquesta afirmació.

Alguns aspectes pràctics

Faré unes consideracions sobre diagnòstic, supervivència del virus fora del cos, cura i prevenció.

No en faré en canvi sobre epidemiologia i previsions. Hi ha desenes de models, però amb dades inicials tant imprecises, els resultats son molt diferents.

Supervivència

Em referiré als virions expulsats per les persones infectades (segurament no tots els infectats estan malats, però poden expulsar virions).

En aquest cas s’expulsaria per via respiratòria.

La primera qüestió, és la de ser infectat per virus alliberats a l’aire i que encara no s’han mort (deixat de ser infecciosos), ni han sedimentat. En general els aerosols amb la mida dels originats per tos, esternuts, etc., tenen una volada i un temps de residència realment limitat. Per això s’aconsellen les mesures de distància. I l’ús de mascaretes.

La gran majoria es sedimenten sobre superfícies. Per això, els consells de rentar-se molt sovint les mans. Es poden eliminar desinfectant les superfícies (solució de lleixiu, alcohol, alguns detergents, etc.). Hi ha una conversa, crec que a YOU TUBE (www.youtube.com/watch?v=4fDsr_pZN_Q) de Xavier Abad, investigador del CReSA, que és molt entenedora. El Dr. Abad va fer la tesis sobre inactivació de virus a superfícies.

Si no es desinfecten les superfícies, els virus sobreviuen més o menys temps en funció de la naturalesa de la superfície (en general a les llises, acer, plàstic, sobreviuen més), la temperatura i la humitat ambiental; a més temperatura i menys humitat ambiental moren (deixen de ser infecciosos) abans.

Perquè el virió deixi de ser infecciós, no cal que es destrueixi, n’hi ha prou en que s’inactivi (p.e. oxidació, trencament de ponts disulfur, ruptura en algun punt de l’àcid nucleic). Aquests virions que ja no són infecciosos es segueixen detectant igual que els infecciosos per PCR (veure a diagnòstic).

Aquest darrers dies no puc llegir tot el que es publica, però alguns dels estudis publicats sobre la supervivència tenen alguns defectes de plantejament i metodològics, i segurament són massa alarmistes. En algun fins i tot han mesurat virus detectats per RT-PCR, que com he assenyalat abans no sempre retenen la capacitat d’infectar.

Finalment, hi ha un altre factor, que és el pas dels virus de les superfícies a les mans. No passen tots, ni tots a l’hora; no es fixen específicament a la pell com un depredador que salta sobre una presa, sinó que segueixen una cinètica d’adsorció; per tant aquest dies cal no tenir les mans gaire estona sobre superfícies (poms de porta, baranes d’escales, ratolins, telèfons, etc. etc.). Els moviments ràpids són altament recomanables.

Finalment, els virus no travessen la pell; per tant cal rentar les mans convenientment i no ficar-se les mans a boca, ulls i nas.

Diagnòstic

Com evidenciar que a una mostra hi ha virus?

Fer-los créixer. Fa molts anys això es feia sobre animals. Actualment, sobre cultius de cèl·lules susceptibles. No per tots els virus es disposa de cultius, però pel SARS-CoV-2 si. Al cap de pocs dies de declarar-se la COVID a Xina, investigadors xinesos ja havien detectat algunes línies cel·lulars sobre les que creixia el SARS-CoV-2. Però això és massa lent per fer diagnòstics. Si que és imprescindible per estudiar la biologia dels virus i com a primer pas per poder trobar antivírics. Aquesta prova detecta virus vius. I és el sistema de detecció que s’hauria de fer en els experiments per detectar la supervivència dels virus un cop fora del cos.

Detectar alguna molècula present als virions. Actualment es disposa de tècniques molt sensibles, però cap de elles permet saber si les partícules víriques detectades corresponen a virus que mantenen la capacitat d’infecció. Per tant no s’haurien de fer servir per algunes coses, com per exemple per determinar la supervivència dels virus.

1. Mètodes basats en l’amplificació de l’àcid nucleic, en aquest cas ARN. Tenim dues possibilitats:

1.1.- RT-PCR, que és el mètode que s’està emprant fins ara. És una tècnica molt sensible, y relativament ràpida, però es necessiten 2 enzims, la que converteix l'ARN del virus en ADN (transcriptasa inversa) i la Taq polimerasa que fa còpies d’AND. Això permet d’un nombre baix de molècules de genoma del virus (10-100; teòricament fer-ne milions de còpies que desprès és detecten fàcilment. La tècnica necessita unes 3-4 hores i es fa en uns equips, coneguts com termocicladors; i amb procediments automatitzats. Ara hi deu haver certa escassetat de reactius i termocicladors. Amb algun tipus de mostres, sembla que és el cas de les que es prenen pel coronavirus, el que passa és que a la mostra hi han inhibidors de l’activitat del enzims i es donen falsos negatius pels que cal tornar a fer la prova. Es d’esperar que en una situació més estabilitzada es pugui ampliar el nombre de tests que es poden fer.

1.2. La TMA (amplificació mitjançada per transcripció), consisteix en la còpia i per tant amplificació directament de l’ARN. Sensibilitat i rapidesa semblant a la tècnica basada en RT-PCR. Grifols ha anunciat l’imminent llançament d’un procediment automatitzat basat en aquest mètode. Cada equip podrà processar més de 1000 mostres al dia.

2. Mètodes basats en la reacció antigen-anticòs. No són ni de bon tros tant sensibles com els mètodes basat en amplificació; alguns ordres de magnitud de diferència. Però algunes adaptacions són més ràpides.

2.1. En la proba pel diagnòstic l’antigen és el virus. Aquest tipus de test és el de diagnòstic ràpid del que s’ha parlat aquest darrers dies.

2.2. Una altre proba d’aquest tipus, realitzada a la inversa, ha de permetre mirar la presència d’anticossos a una determinada persona, i saber si ha estat infectada. Això permetrà, quan acabi l’emergència, fer estudis per determinar el nombre real d’infectats.

Antivírics

Generalment, no hi ha antivírics que afecten a molts virus com és el cas dels antibiòtics antibacterians.
I, en segon cas hi ha poques dianes per fer antivírics. Com he assenyalat abans els virus utilitzen fonamentalment la maquinaria sintètica de la cèl·lula hoste.

Queden, però, algunes possibles dianes específiques. En el cas dels coronavirus, per exemple, en la replicació del virus intervé una RNA polímera-RNA depenent; d’aquests enzims no n’hi ha a les cèl·lules animals.
A partir d’aquí hi ha objectius a diversos “tempus”

1) Anticoronavirus específics. És possible, però caldrà temps. Identificar possibles molècules, provar els seu efecte, en cultiu cel·lular, desprès en animals (també aquí els xinesos han fet els deures, i n’han identificat un parell, encara que no òptims segons diuen). Desprès en humans voluntaris, experiments clínics, tests de determinació de toxicitat i llicenciar el producte. Anant molt i molt bé, la primera part, sembla que pensar en quelcom més ràpid de 18 mesos és agosarat.

2) Antivírics no específics. Hi ha dos compostos que han estat dissenyats per altres virus ARN que cal provar. Un és americà, remdesvir, i una altre, favilavir, japonès. Sembla que hi ha alguns indicis de que podrien anar bé. Ja haurien complert, sembla molts des tràmits per obtenir la llicencia, i ja s’han iniciat alguns estudis clínics, al menys a Xina, Japò i USA.

3) Mirar si entre principis actius ja al mercat però amb altres indicacions, n’hi hagués algun que funciones més o menys bé. Aquest es podria aplicar immediatament. Ja fa més d’un mes els xinesos en varen fer una llista, i o bé en solitari o en parelles s’estan fent assajos clínics arreu del món. És difícil aclarir- se amb la informació que va apareixen, però sembla que més de 100. Entre aquest grup hi trobem la hydroxi-chloroquina, de la que haureu llegit abastament a la premsa. Hi ha partidaris, d’altres que diuen que no hi ha prou evidència, i fins i tot conspiranoics que la situen al centre d’una de les paranoies conspiratives que circulen aquests dies.

4) Ús d’anticossos de persones curades. Hi ha experiència en el passat (p.e. durant la gran grip del 18). Sembla que hi ha evidències clares de que l’administració de plasma de persones convalescents del coronavirus a infectats dóna molt bons resultats. Haureu llegit que Grifols ha arribat a un acord amb el govern de USA per produir-ne. Si es confirma que va bé, l’ús de aquesta alternativa dependrà de la quantitat de donants. Segurament donaria per a un cert nombre de gent, i per tant reservat per cassos especials, per exemple personal sanitari que esdevingués malalt.

Vacunes

Hi ha possibilitats múltiples, però cap de gaire ràpida, suposant que vagin bé.

1) Vacuna de ARN. Consisteix en injectar a cèl·lules de l’hoste un fragment de l’ARN del virus que codifica per una part del virus important per la infecció; per exemple la proteïna de les espícules que es veuen a les fotos del virus i que pel que se sap d’altres coronavirus, son importants en el procés d’infecció de les cèl·lules pel virus. Alguna de les vacunes que diuen que estan provant són d’aquest tipus. La aproximació sembla bona. Ja fa temps que es parla, i s’han fet estudis amb altres infeccions, però el problema és la llicencia per ús. No he estat capaç de trobar si n’hi ha cap amb llicencia. En tot cas portarà temps.

2) Vacunes de una proteïna específica. Aquesta és una aproximació que sembla lògica, l’explico en una classe des de fa més de 30 anys, però presenta alguns problemes. Consisteix en identificar una proteïna del virió important (per exemple la de les espícules, es clona en un plasmidi i es fa produir en grans quantitats per un bacteri-enginyeria genètica elemental). Aquesta proteïna injectada hauria d’induir resposta immune; però el sistema immunitari no respon gaire bé a molècules simples (proteïnes, polisacàrids,..). Aleshores cal recórrer als adjuvants, que són molècules que ajuden a la resposta, però que a més de ser poc eficaços amb proteïnes en solució, són els components de les vacunes tradicionals detestats pels anti-vacunes. D’aquest tipus de vacunes, que se’n ha parlat molt, n’hi ha poques amb llicencia. Una que va bé és la de l’hepatitis B, però contra virus, poca cosa més. Solució a mig termini (15-18 mesos).

3) Virus inactivats. És una aproximació tradicional. També necessiten adjuvants. Capacitat de producció relativament limitada. També a mig termini (15-18 mesos).

4) Virus atenuats. Es tracta d’aconseguir un virus que hagi perdut virulència, que es pugui administrar a les persones, on indueixen una resposta millor que les altres modalitats. Un exemple en seria la vacuna SABIN de la polio. Però l’expectativa d’una vacuna d’aquest tipus és a més llarg termini.

5) Un grup del CBM de Madrid, ja fa molts anys que proposa una aproximació agosarada, però que a mi em sembla prou interessant. Consisteix en introduir el gen que codifica per a una proteïna del virió, al genoma del virus de la vacuna emprat en la vacunació contra la verola, que com recordareu produïa unes pústules per multiplicació del virus. Aquest virus multiplicant produiria la proteïna en qüestió. Al final, quelcom semblant al que s’espera de les vacunes ARN. Segons aquest grup. Han fet assajos, amb altres virus, com per exemple amb Ébola, però no he pogut trobar que hagin aconseguit cap llicència.

Un percentatge dels malalts tenen un problema molt greu, degut a una sobreactuació del sistema immunitari. Han batejat aquesta reacció com una turmenta de interleukines. No sé si s’hi pot fer rés.

Immuno-estimulats no específics

Les vacunes indueixen una resposta especifica del sistema immunitari en front a un determinat microbi o molècula estranya (al·lèrgia).

Però hi ha alguns compostos que indueixen el que en diem una resposta inespecífica. Per fer-ho molt fàcil, posen en guàrdia a varius mecanismes de la resposta immune en front de qualsevol microbi infecciós. Podríem dir que el sistema immunitari dobla la guàrdia.

Va aparèixer a Science que un grup europeu (crec que franco-holandès), vol provar els efectes de la vacuna Calmette-Guerin (és la vacuna de la tuberculosi que molts de nosaltres vàrem rebre de joves). La idea és que el bacil tuberculós produeix, en major quantitat que altres microbis, un compost que té la capacitat de induir una immuno- estimulació no específica, i per tant seria una vacuna ja aprovada (la Calmette-Guerin) que no seria una vacuna sinó un immuno-estimulat.

En aquest sentit, i encara que no he vist rés al respecta, senyalar que hi ha al mercat des de fa moltíssims anys uns productes, més o menys coneguts com a vacunes contra les infeccions de vies respiratòries, però que avui se sap que son immunostimulants, com queda clar als prospectes. A centre Europa continuen tenint un us molt gran; no així al món anglosaxó.

Reflexió final

No sembla que a curt termini tinguem rés millor que el que tenim ara; confinament social i mitigar la propagació.

Tampoc sembla que a mig termini tinguem a l’abast rés que sembli gaire estimulant.

És podria esperar que a l’estiu semblés que desapareix el coronavirus i que tornés a principi d’hivern. Igual desapareix, el SARS ho va fer, tant de bo. De totes maneres si torna, encara que no tinguem rés espectacular, si que sumant diferents coses de les que he anat esmentant, s’hauria de poder amortir moltíssim els efectes del rebrot.

Ah, i una altre reflexió que no té rés a veure amb el coronavirus. Els xinesos han fet una demostració d’una capacitat de resposta científica (al menys en el camp de la biomedicina) d’altíssim nivell; eficàcia i molta qualitat.