Vigilancia genómica: tras las mutaciones de un virus

Investigadores de Unisimón participan en redes que siguen el rastro a las variantes del covid-19 en Colombia y Latinoamérica. En una de las iniciativas, el poder de cómputo del Laboratorio de Simulación Molecular y Bioinformática es fundamental.

La detección en enero pasado del primer caso de la cepa brasileña del covid-19 en Colombia, por parte del Instituto Nacional de Salud (INS), fue posible con la vigilancia genómica del virus.

“El propósito de la vigilancia genómica es saber qué variantes o mutaciones del Sars-Cov2, que causa la enfermedad del covid-19, han ido surgiendo a medida que ha ido transmitiéndose de una persona a otra y qué importancia epidemiológica tienen, por ejemplo, si son más agresivas o infecciosas”, explica Antonio Acosta Hoyos, director del Laboratorio de Virología de la Unidad de Genética y Biología Molecular de la Universidad Simón Bolívar.

Unisimón es una de las 18 instituciones invitadas por el INS a conformar la Red nacional de Vigilancia Genómica de Covid-19, con el objetivo de incrementar la capacidad de rastreo y secuenciación del Sars-Cov2. ¿Qué es secuenciar un virus? identificar su estructura genética. Los humanos poseemos ADN y su orden es lo que nos diferencia a cada uno. Lo mismo sucede con los virus que contienen ARN. Es el caso del SARS-CoV-2.

Cada institución aliada debe enviar al INS muestras de pacientes que viajaron fuera del país, ingresaron a unidades de cuidados intensivos o tuvieron reinfecciones, entre otras características.

“Buscamos el código genético o la secuencia de nucleótidos que nos dice si se ha modificado de su original. Con el SARS-CoV-2, por ejemplo, comparamos la secuencia que hay en Barranquilla con la de Wuhan (China), que fue la primera, para saber qué variantes o modificaciones tenemos”, explica Acosta, post doctor en Bioquímica y Biología Molecular.

La iniciativa funcionará mientras se extienda la pandemia e incluye un seguimiento a la efectividad de las vacunas que se vienen aplicando.

Poder de cómputo
Unisimón aporta a la Red el poder de cómputo de su Laboratorio de Simulación Molecular y Bioinformática, que dispone de un equipo especial para procesar los grandes volúmenes de datos que arroja el análisis genético de un virus.

La computadora de simulación molecular ha sido utilizada en otros proyectos científicos de envergadura, como la identificación de un perfil genético resistente a un tratamiento contra el cáncer de mama.

Dicho equipo usa tarjetas gráficas (GPUs) para transformar millones de señales que son traducidas a letras (nucleótidos) usando una red neuronal.

“Para correr esta red neuronal se requiere capacidad de cómputo, en especial el uso de un pequeño cluster de GPUs, lo que hace que, en lugar de tomar más de un día analizando estas señales en el clúster que tiene la USB, se puede tardar unas horas”, explica Juvenal Yosa Reyes, PhD. Química y director del laboratorio. “Así podemos conocer qué cambios significativos hay en el genoma del virus”.

Entre las variantes, los expertos buscan posibles mutaciones en la proteína S del Sars-Cov2, la cual permite al virus interactuar con el organismo humano e infectar las células. Este comportamiento es normal en cualquier virus, a medida que infecta a más personas y entra en contacto con miles y miles de estructuras genéticas.

“Lo que ocurre es que surge una mutación que se acentúa en la población y le da un beneficio al virus, que se transmite. Por eso hablamos de la cepa brasileña, denominada P1: un cambio detectado en Brasil que logró propagarse y que, seguramente, entró al país por Leticia porque, en esa zona del Amazonas, tenemos frontera con Brasil”, expone Acosta.

Variantes y biomarcadores
La otra red en la que participa Unisimón es Scourge Covid, un consorcio que contempla el análisis de 20.000 pacientes con infección y test positivo, en el que participan 15 hospitales de 13 países: España, Italia, México, República Dominicana, Colombia, Ecuador, Perú, Brasil, Cuba, Uruguay, Panamá, Argentina y Paraguay.

El estudio ‘Determinantes genéticos y biomarcadores genómicos de riesgo en pacientes con infección por covid-19” es el primero en enfocarse en poblaciones de Latinoamérica. Desde España lo lideran la Universidad de Santiago de Compostela, el Instituto de Genética Médica Molecular, el Hospital Universitario La Paz, el Servicio Madrileño de Salud, el Hospital Universitario Nuestra Señora de Candelaria y el Hospital Valdecilla, junto con el Tecnológico de Monterrey (México).

Zuleima Yáñez Torregroza, profesora investigadora de Unisimón invitada al proyecto, explica que se pretende saber qué variantes genómicas y biomarcadores predisponen a que la infección sea más grave o produzca la muerte, al igual que entender las diferencias de riesgo por causas genéticas.

“No distinguimos sexo ni edades. Estamos enfocados en personas que han tenido un cuadro clínico grave porque es la población en riesgo, con comorbilidades, y queremos identificar marcadores en tres poblaciones de pacientes: asintomáticos, leves y graves”, precisa Yáñez, Ph.D. en Medicina Molecular y líder del Grupo de Investigación en Medicina Genómica (Gimegen) de Unisimón.

El interés por las poblaciones latinoamericanas surge de que sus mezclas genéticas son más recientes en comparación con Europa y Asia, donde al igual que en Norteamérica se realizan trabajos similares.

“Hemos encontrado variantes genómicas que sí predisponen, al mismo tiempo otras que son protectoras”, da a conocer Yáñez, quien destacó el acompañamiento de la Alcaldía de Barranquilla y MiRed IPS.

El consorcio involucra el análisis de más de 20.000 personas en el mundo, para identificar los factores de riesgo genético que contribuyen a una mala evolución de la enfermedad. Es el único en el mundo que ha involucrado a toda la población Latinoamericana, desde México hasta Argentina, una región cuya suma de varias etnias contribuye a que su diversidad genética sea igual de amplia y variable.

“Esta variabilidad nos puede jugar a favor o en contra en casos de pandemia, como el que vivimos, donde podemos encontrar algunos factores de riesgo que nos predispongan o sean factores de protección frente a esta infección”, recalca la investigadora de Unisimón.