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¿Se sabe cómo se formaron los primeros virus?

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Se sabe que el virus más antiguo que se conoce infectó insectos prehistóricos hace 300 millones de años. Un virus es básicamente una hebra parasitaria si el ADN o el ARN están encapsulados en una capa de proteína. Entra en las células "vistiendo" una capa de proteína hecha de proteínas que necesita una determinada célula (por ejemplo, células pulmonares y virus de la gripe).

Ahora, mi pregunta:

  • ¿Sabemos cómo se formaron naturalmente los virus? Para simplificar la pregunta, si volviéramos al primer virus, ¿cómo se formaría?

Tenga en cuenta que estoy buscando una respuesta científica y no una especulación salvaje. Si bien puedo aceptar cierto grado de especulación, la respuesta aceptada será NO basarse enteramente en la especulación si es evitable.


Uno de los principales puntos de discordia en el estudio de la evolución de los virus es si aparecen o no antes del último ancestro celular universal (LUCA) o después (comúnmente aceptado: genes que "escaparon" de los organismos hospedadores, también conocidos como hipótesis de escape o hipótesis de vagancia). . Básicamente, sin embargo, el LUCA es el antepasado más reciente del que se derivan todos los organismos que viven en la Tierra.

La creciente evidencia respalda que la ascendencia de los virus puede ser anterior al LUCA, por ejemplo, una idea es que "había un 'mundo de virus antiguo' de replicadores primordiales que existía antes que cualquier organismo celular y que tanto los virus de ARN (primero) como los de ADN (más tarde) se originaron en este momento, donando algunas características a los primeros organismos celulares. Sin embargo, "una teoría en competencia es que las células de ARN existían antes del LUCA y que los virus de ARN eran parásitos en estas células de ARN que luego desarrollaron ADN como una forma de escapar de las respuestas de la célula huésped. "

Entonces, básicamente, algunas teorías apoyan el origen del virus antiguo anterior a LUCA y algunas apoyan el post-LUCA. Debido a que es imposible replicar las condiciones de hace miles de millones de años, el autor del artículo, al que se hace referencia a continuación, recomienda varios enfoques que utilizan la genética evolutiva y los modelos de probabilidad. También analiza los criterios de apoyo específicos para las teorías que puede leer con mayor detalle.

Holmes, E. C. (2011). "¿Qué nos dice la evolución del virus sobre los orígenes de los virus?" J Virol 85 (11): 5247-5251.


Gran pregunta. Hay varias hipótesis, pero en realidad nadie "sabe" realmente porque es increíblemente difícil de probar. Puede que nunca lo sepamos con certeza.

De todos modos, en cuanto a las tres hipótesis principales, obtuve esto de http://en.wikipedia.org/wiki/Viral_evolution, creo que lo encontrará útil.

"Hay tres hipótesis clásicas sobre los orígenes de los virus: los virus pueden haber sido alguna vez células pequeñas que parasitaban células más grandes (la hipótesis de la degeneración o la hipótesis de reducción); algunos virus pueden haber evolucionado a partir de fragmentos de ADN o ARN que" escaparon "de los genes de un organismo más grande (la hipótesis de la vagancia o la hipótesis de escape); o los virus podrían haber evolucionado a partir de moléculas complejas de proteína y ácido nucleico al mismo tiempo que las células aparecieron por primera vez en la tierra (la primera hipótesis del virus) ".

Sin embargo, como habrás adivinado, hay muchas preguntas que estas teorías no responden. El siguiente párrafo:

"Ninguna de estas hipótesis fue totalmente aceptada: la hipótesis regresiva no explica por qué ni siquiera los parásitos celulares más pequeños se parecen a los virus de ninguna manera. La hipótesis de escape no explica las cápsides complejas y otras estructuras en las partículas de virus. El virus primero La hipótesis fue rápidamente descartada porque contravenía la definición de virus, ya que requieren células huésped. Sin embargo, los virólogos están comenzando a reconsiderar y reevaluar las tres hipótesis ".

Hay un poco más de información en la página de Wikipedia, le recomendaría que la lea e investigue un poco sobre las diferentes teorías si desea saber más.

Espero que esto ayude,

CDB


Los virus pueden causar pandemias globales, pero ¿de dónde vino el primer virus?

Arinjay Banerjee recibe fondos de Saskatchewan Innovation and Opportunity y del Departamento de Microbiología Veterinaria de la Universidad de Saskatchewan.

Karen Mossman recibe fondos de los Institutos Canadienses de Investigación en Salud y del Consejo de Investigación en Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá.

Vikram Misra recibe fondos del Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería (NSERC) de Canadá a través de subvenciones Discovery y CREATE. .

Socios

La Universidad de Saskatchewan proporciona fondos como socio fundador de The Conversation CA.

La Universidad de Saskatchewan proporciona fondos como miembro de The Conversation CA-FR.

The Conversation UK recibe financiación de estas organizaciones

Virus como el Ébola, la influenza y el Zika son noticia. Captan nuestra atención con su potencial para causar enfermedades generalizadas y la muerte.

Pero, ¿de dónde vinieron estos virus por primera vez?

A diferencia de las bacterias, los virus no son organismos vivos, no pueden reproducirse por sí mismos. En cambio, secuestran células para multiplicarse, diseminarse y causar enfermedades.

Pero, ¿y si no siempre fuera así?

Los científicos que estudian el llamado virus gigante llamado Tupanvirus (llamado así por el Dios del Trueno guaraní sudamericano) descubrieron que, a diferencia de los virus que encontramos hoy en día, tenía una maquinaria casi completa para cuidarse a sí mismo.

Este reciente descubrimiento ha reavivado el debate sobre el origen de los virus.


1. Introducción

Tras el descubrimiento del virus del mosaico del tabaco en 1892 y del virus de la fiebre aftosa en 1898, el primer & # x02018agente filtrable & # x02019 que se descubrió en humanos fue el virus de la fiebre amarilla en 1901 [1]. Todavía se están identificando nuevas especies de virus humanos, a un ritmo de tres o cuatro por año (ver más abajo), y los virus constituyen más de dos tercios de todos los nuevos patógenos humanos [2], una sobrerrepresentación muy significativa dado que la mayoría Las especies patógenas humanas son bacterias, hongos o helmintos. Estos nuevos virus difieren enormemente en su importancia, que van desde la rara y leve enfermedad debida al virus Menangle hasta el devastador impacto del VIH-1 en la salud pública.

En este artículo, adoptamos un enfoque ecológico para estudiar la diversidad de virus humanos (definidos como virus para los que existe evidencia de infección natural en humanos). Primero, describimos y analizamos patrones temporales, geográficos y taxonómicos en el descubrimiento de virus humanos (& # x000a72). Luego consideramos los procesos mediante los cuales surgen nuevos virus humanos (& # x000a73). Hay una serie de definiciones de & # x02018emergence & # x02019 [3] aquí, estamos interesados ​​en todas las etapas del proceso por el cual un virus pasa de no infectar a los humanos en absoluto a convertirse en un patógeno humano importante. Como muestran las experiencias con el VIH-1 y las nuevas variantes de la influenza A (y también con nuevos patógenos animales como el parvovirus canino [4]), este cambio puede ocurrir rápidamente, en escalas de tiempo de décadas, años o incluso meses.

Por supuesto, no todas las especies de virus humanos recientemente identificadas son & # x02018nuevas & # x02019 en el sentido de que solo recientemente han comenzado a infectar a los humanos, muchas de ellas han estado presentes en los humanos durante un tiempo considerable, pero solo recientemente se han reconocido (ver [2 ] para una discusión más detallada). Además, reconocemos que & # x02018species & # x02019 en sí es una designación imprecisa, especialmente para virus como la influenza A, donde diferentes serotipos pueden tener epidemiologías e impactos en la salud muy diferentes. De hecho, la demarcación entre género, complejo de especies, especie y serotipo (u otras designaciones de variación subespecífica) puede ser algo arbitraria. No obstante, un estudio de & # x02018species & # x02019 actualmente reconocidas es un punto de partida natural para los intentos de caracterizar e interpretar patrones de diversidad de virus.


Introducción a los virus

En 1898, Friedrich Loeffler y Paul Frosch encontraron evidencia de que la causa de la fiebre aftosa en el ganado era una partícula infecciosa más pequeña que cualquier bacteria. Esta fue la primera pista sobre la naturaleza de los virus, entidades genéticas que se encuentran en algún lugar del área gris entre los estados vivos y no vivos.

Los virus dependen de las células huésped que infectan para reproducirse. Cuando se encuentran fuera de las células huésped, los virus existen como una capa de proteína o cápside, a veces encerrado dentro de una membrana. La cápside encierra ADN o ARN que codifica los elementos del virus. Mientras que en esta forma fuera de la célula, el virus es metabólicamente inerte, a continuación se muestran ejemplos de tales formas.

Cuando entra en contacto con una célula huésped, un virus puede insertar su material genético en su huésped, asumiendo literalmente las funciones del huésped. Una célula infectada produce más proteína viral y material genético en lugar de sus productos habituales. Algunos virus pueden permanecer inactivos dentro de las células huésped durante períodos prolongados, sin causar ningún cambio obvio en sus células huésped (una etapa conocida como lisogénico fase). Pero cuando se estimula un virus inactivo, entra en el lítico fase: se forman nuevos virus, se autoensamblan y salen de la célula huésped, matando la célula y pasando a infectar otras células. El diagrama de abajo a la derecha muestra un virus que ataca a las bacterias, conocido como lambda. bacteriófago, que mide aproximadamente 200 nanómetros.

Los virus causan una serie de enfermedades en eucariotas. En los seres humanos, la viruela, el resfriado común, la varicela, la influenza, la culebrilla, el herpes, la poliomielitis, la rabia, el ébola, la fiebre hanta y el SIDA son ejemplos de enfermedades virales. Incluso algunos tipos de cáncer, aunque definitivamente no todos, se han relacionado con virus.

Los virus en sí mismos no tienen registro fósil, pero es muy posible que hayan dejado huellas en la historia de la vida. Se ha planteado la hipótesis de que los virus pueden ser responsables de algunas de las extinciones observadas en el registro fósil (Emiliani, 1993). Alguna vez algunos pensaron que los brotes de enfermedades virales podrían haber sido responsables de extinciones masivas, como la extinción de los dinosaurios y otras formas de vida. Esta teoría es difícil de probar, pero parece poco probable, ya que un virus determinado generalmente puede causar enfermedad solo en una especie o en un grupo de especies relacionadas. Incluso un virus hipotético que pudiera infectar y matar a todos los dinosaurios, hace 65 millones de años, no podría haber infectado los amonites o foraminíferos que también se extinguieron al mismo tiempo.

Por otro lado, debido a que los virus pueden transferir material genético entre diferentes especies de huéspedes, se utilizan ampliamente en ingeniería genética. Los virus también llevan a cabo una "ingeniería genética" natural: un virus puede incorporar algún material genético de su anfitrión mientras se replica y transferir esta información genética a un nuevo anfitrión, incluso a un anfitrión no relacionado con el anfitrión anterior. Esto se conoce como transducción, y en algunos casos puede servir como un medio de cambio evolutivo, aunque no está claro cuán importante es realmente la transducción de un mecanismo evolutivo.

La imagen del virus de la influenza fue proporcionada por el Departamento de Ciencias Veterinarias de la Queen's University de Belfast. La imagen del virus del mosaico del tabaco fue proporcionada por la Estación Experimental Rothamstead. Ambos servidores tienen archivos extensos de imágenes de virus.

El Instituto de Virología Molecular de la Universidad de Wisconsin tiene mucha información excelente sobre virus, incluidas noticias, notas de cursos y algunas magníficas imágenes de computadora y animaciones de virus.

¡Las células vivas! El sitio web incluye información sobre los tamaños de las partículas virales y un artículo sobre los mecanismos de la infección por VIH.


Comprensión del virus del resfriado común

Los rinovirus son una de las principales causas del resfriado común y pueden contribuir a aproximadamente la mitad de los brotes de asma. Los investigadores han completado la secuenciación de los genomas de todos los tipos de rinovirus conocidos, preparando el escenario para el desarrollo de medicamentos y vacunas para combatir los virus.

El resfriado es la enfermedad más común que se conoce, que provoca los estornudos, la garganta irritada y la secreción nasal con los que todos estamos familiarizados. Las personas en los Estados Unidos tienen aproximadamente mil millones de resfriados cada año.

Se sabe que más de 200 virus diferentes causan los síntomas del resfriado común. Se estima que entre el 30 y el 35% de todos los resfriados en adultos son causados ​​por rinovirus. En las personas con asma, especialmente en los niños, las infecciones por rinovirus también se asocian con frecuencia con brotes. Los científicos habían identificado previamente 99 tipos distintos de rinovirus. Recientemente, sin embargo, se detectaron varios tipos desconocidos en pacientes con enfermedades graves parecidas a la gripe.

Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Stephen B. Liggett de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland razonó que las estrategias para combatir los rinovirus dependerán de una mejor comprensión de la diversidad y evolución de los rinovirus. El equipo se propuso, utilizando fondos internos, completar las secuencias genéticas de todos los tipos de rinovirus conocidos. La Dra. Ann Palmenberg de la Universidad de Wisconsin, Madison, que cuenta con el apoyo del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas de los NIH (NIAID), colaboró ​​en el análisis. Los resultados aparecieron en la revista. Ciencias el 3 de abril de 2009.

Los científicos secuenciaron los genomas completos de 70 rinovirus humanos conocidos y otros 10 de muestras de lavado nasal de pacientes con infecciones del tracto respiratorio superior por rinovirus. La colección final, incluidas las secuencias publicadas anteriormente, constaba de 138 genomas de rinovirus humanos de longitud completa.

Los investigadores compararon todas las secuencias para determinar cómo están relacionadas. Basándose en estas relaciones, descubrieron que puede haber hasta 4 especies diferentes de rinovirus.

Los rinovirus contienen toda su información genética en una sola hebra de ARN (una molécula relacionada con el ADN). Los investigadores encontraron que todas las cadenas de ARN del virus presentan una forma de hoja de trébol en un extremo. Casi todos los virus tenían una secuencia única en una sección de esta región. Se ha demostrado que regiones análogas en virus relacionados afectan cuán patógenos son los virus. Los investigadores creen que este tramo de secuencia podría desempeñar un papel similar en los rinovirus.

Los científicos también encontraron evidencia de cepas relacionadas lejanamente que intercambiaban secciones de ARN. No se sabe exactamente dónde y cómo los virus intercambian material genético en el cuerpo, pero se sabe que múltiples rinovirus infectan a las personas simultáneamente.

Los resultados de este estudio proporcionan un marco para analizar los rinovirus humanos que pueden atacar en el futuro. La información se puede utilizar en estudios para rastrear el movimiento y la evolución de nuevos virus. También puede resultar valioso para el desarrollo de vacunas y medicamentos antivirales.


15 hechos desconocidos sobre los virus

La infección por virus puede causar varias enfermedades. Son básicamente parásitos y se transmiten de un huésped a otro. Ya que causan enfermedades pero también se utilizan para algunos trabajos beneficiosos.

En latín, la palabra 'Virus' medio 'veneno'. ¿Sabías que a principios del siglo XIX se usaba esta palabra para cualquier sustancia que produjera enfermedades tóxicas? Pero ahora la palabra virus también se usa para partículas patógenas. El virus es una partícula infecciosa que presenta las características de vida y no vida. La estructura y función del virus difieren de las de plantas, animales y bacterias. No son células y no pueden replicarse a sí mismas. El virus tiene que depender de los huéspedes para la producción de energía, la reproducción y la supervivencia. Aproximadamente el tamaño de un virus es 20-400 nanómetros. El virus también es la causa de muchas enfermedades humanas, como el virus de la influenza, la varicela y el resfriado común, etc.

El científico ruso Ivanovsky explicó por primera vez en 1892 que las partículas de virus están presentes en el extracto de las hojas de las plantas de tabaco que padecen una enfermedad del mosaico. La mayoría de los virus son tan pequeños que es imposible verlos a través de un microscopio compuesto.

Datos interesantes y desconocidos sobre los virus

1. ¿Sabes que el virus más pequeño es Virus de la necrosis del tabaco, que tiene un tamaño de aproximadamente 17 nm? Por el contrario, el virus más grande es el Virus de la fiebre de la papa que es aproximadamente 400 nm.

2. Fósiles de Cianobacterias se guardan en rocas de 3.200 millones de años en el Instituto de Paleobotánica de Lucknow.

3. Bacteriófago fue descubierto independientemente por Frederick W. Twort en Gran Bretaña (1915) y Felix d Herelle en Francia (1917). Aquellos virus que ingresan a las bacterias y se multiplican o grupo de virus que infectan a las bacterias se denominan bacteriófagos o bacteriófagos.

4. La cubierta proteica del virus se llama cápside.

5. Bawden y Darlington informaron que los virus se componen de nucleoproteína.

¿Cuáles son las enfermedades causadas por la falta de agua?
6. Viroides son pequeños patógenos del virus. No contienen un núcleo de proteína similar a los virus. Solo las composiciones de viroides que se componen de ARN se denominan metavirus.

7. Cianobacterias se consideran los primeros organismos fotosintéticos.

8. ARN monocatenario se encuentra en el virus de la rabia o hidrofobia.

9. ADN bicatenario se encuentra en el virus de la viruela.

10. ¿Sabes que la parte infecciosa del virus es ácido nucleico?

11. Stanley es el primero en separar el virus como un cristal.

12. Antibióticos no afectan a los virus porque los virus no tienen procesos metabólicos propios y siempre viven en las células huésped, por lo que los efectos tóxicos de los antibióticos ocurren solo en la célula huésped.

13. ¿Sabes que el resfriado común es causado por Rinovirus?

14. El nombre completo de SIDA el virus es Síndrome de inmunodeficiencia adquirida. Esta enfermedad es causada por un virus. Los virus que transmiten el SIDA se conocen por los siguientes nombres:
- Virus linfotrópico T humano III (HLV-III)
- Virus asociado a linfadenopatía (LAV)
- retrovirus relacionado con el sida (ARV)

15. Numeroso bacteriófagos están presentes en el agua del río Ganges. Destruyen las bacterias patógenas presentes en el agua contaminada del río. Por lo tanto, mantienen pura el agua del río Ganges trabajando como carroñeros. Y estos virus que infectan y matan bacterias podrían proporcionar una alternativa útil a los antibióticos en forma de terapia con fagos.
Aunque, los virus son el agente causante de varias enfermedades. Pero, por otro lado, también se utilizan como bacteriófagos para destruir las bacterias dañinas del agua. Por lo tanto, la terapia con fagos es el uso de bacteriófagos para tratar infecciones patológicas (que causan enfermedades) causadas por bacterias.


Función

La función principal del virus o virión es "entregar su genoma de ADN o ARN en la célula huésped para que el genoma pueda ser expresado (transcrito y traducido) por la célula huésped", según la "Microbiología médica".

Primero, los virus necesitan acceder al interior del cuerpo de un host & rsquos. Las vías respiratorias y las heridas abiertas pueden actuar como puertas de entrada para los virus. A veces, los insectos proporcionan el modo de entrada. Ciertos virus se engancharán en la saliva de un insecto y rsquos y entrarán en el cuerpo del huésped y del rsquos después de las picaduras de insectos. Según los autores de & ldquoMolecular Biology of the Cell, 4th Ed & rdquo (Garland Science, 2002), estos virus pueden replicarse dentro de las células huésped y de insectos, lo que garantiza una transición suave de uno a otro. Los ejemplos incluyen los virus que causan la fiebre amarilla y el dengue.

Luego, los virus se adhieren a las superficies de la célula huésped. Lo hacen reconociendo y uniéndose a los receptores de la superficie celular, como dos piezas de rompecabezas entrelazadas.Muchos virus diferentes pueden unirse al mismo receptor y un solo virus puede unirse a diferentes receptores de la superficie celular. Si bien los virus los usan para su beneficio, los receptores de la superficie celular están diseñados para servir a la célula.

Una vez que un virus se une a la superficie de la célula huésped, puede comenzar a moverse a través de la cubierta exterior o la membrana de la célula huésped. Hay muchos modos de entrada diferentes. El VIH, un virus con una envoltura, se fusiona con la membrana y se atraviesa. Otro virus envuelto, el virus de la influenza, es engullido por la célula. Algunos virus no envueltos, como el virus de la poliomielitis, crean un canal de entrada poroso y se abren paso a través de la membrana.

Una vez dentro, los virus liberan sus genomas y también interrumpen o secuestran varias partes de la maquinaria celular. Los genomas virales dirigen a las células huésped para que produzcan en última instancia proteínas virales (muchas veces deteniendo la síntesis de cualquier ARN y proteínas que la célula huésped pueda utilizar). En última instancia, los virus se apilan a su favor, tanto dentro de la célula huésped como dentro del propio huésped creando condiciones que les permiten propagarse. Por ejemplo, cuando se sufre de un resfriado común, un estornudo emite 20.000 gotitas que contienen partículas de rinovirus o coronavirus, según “Molecular Biology of the Cell”. Tocar o inhalar esas gotitas es todo lo que se necesita para que un resfriado se propague.


Los científicos descubren virus sin genes reconocibles

Los virus son algunos de los organismos más misteriosos de la Tierra. Se encuentran entre las formas de vida más pequeñas del mundo y, dado que ninguna puede sobrevivir y reproducirse sin un anfitrión, algunos científicos se han preguntado si deberían considerarse seres vivos. Ahora, los científicos han descubierto uno que no tiene genes reconocibles, lo que lo convierte en uno de los virus más extraños conocidos. Pero, ¿cuántos virus conocemos realmente? Otro grupo acaba de descubrir miles de virus nuevos que se esconden en los tejidos de decenas de animales.

Los hallazgos hablan de "cuánto aún necesitamos entender" sobre los virus, dice uno de los investigadores, Jônatas Abrahão, virólogo de la Universidad Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte.

Abrahão hizo su descubrimiento mientras buscaba virus gigantes. Estos microbios, algunos del tamaño de bacterias, se descubrieron por primera vez en amebas en 2003. En un lago artificial local, él y sus colegas encontraron no solo nuevos virus gigantes, sino también un virus que, debido a su pequeño tamaño, era diferente a la mayoría de los que infectar en amebas. Lo llamaron Yaravirus. (Yara es la "madre de las aguas" según la mitología indígena tupí-guaraní).

El tamaño de Yaravirus no era lo único extraño en él. Cuando el equipo secuenció su genoma, ninguno de sus genes coincidía con ningún científico con el que se habían encontrado antes, informa el grupo sobre el servidor de preimpresión bioRxiv.

La novedad viral no sorprende a Elodie Ghedin de la Universidad de Nueva York, que busca virus en las aguas residuales y en los sistemas respiratorios. Más del 95% de los virus en los datos de aguas residuales "no tienen coincidencias con los genomas de referencia [en las bases de datos]", dice. Al igual que Abrahão, dice: "Parece que estamos descubriendo nuevos virus todo el tiempo".

Algunos de los genes de Yaravirus se parecen a los de un virus gigante, pero aún no está claro cómo se relacionan los dos, dice Abrahão. Él y sus colegas todavía están investigando otros aspectos del estilo de vida del nuevo virus.

Mientras Abrahão perseguía virus uno a la vez, Christopher Buck y el estudiante graduado Michael Tisza, virólogos del Instituto Nacional del Cáncer, lanzaban una red mucho más amplia. Buscaban ampliamente en tejidos animales virus que mantengan su material genético en un círculo. Los llamados virus circulares incluyen los virus del papiloma, uno de los cuales, el virus del papiloma humano, puede causar cáncer de cuello uterino, y otro virus que generalmente es inofensivo para las personas. Pero Buck tiene evidencia de que este último puede estar relacionado con el cáncer de vejiga en pacientes con trasplantes de riñón y en otras personas.

Para encontrar estos virus, los investigadores aislaron partículas virales de docenas de muestras de tejido de humanos y otros animales y las examinaron en busca de genomas circulares. El grupo confirmó que el ADN pertenecía a virus al buscar un gen que codifica el caparazón de un virus. Estas secuencias de genes a menudo son irreconocibles, pero Tisza escribió un programa de computadora que predijo qué genes tenían más probabilidades de codificar los pliegues distintivos de estas conchas.

En total, el equipo descubrió aproximadamente 2500 virus circulares, alrededor de 600 de los cuales son nuevos para la ciencia. Aún no está claro qué impacto, si es que tienen alguno, tienen estos microbios en la salud humana, informa el equipo en eLife. Pero Buck dice que los datos deberían permitir a los médicos y científicos comenzar a establecer esas conexiones. El enfoque “es una herramienta importante para conocer la distribución de cientos o miles de genomas virales”, dice Abrahão.

Los nuevos estudios tienen implicaciones más allá de averiguar qué virus causan enfermedades. Algunos virus que viven en el cuerpo humano pueden ayudarnos a mantenernos saludables, y otros son esenciales para que los ecosistemas funcionen sin problemas al ayudar a reciclar los nutrientes esenciales. “No podríamos sobrevivir sin [ellos]”, dice Curtis Suttle, virólogo ambiental de la Universidad de British Columbia, Vancouver, que no participó en ninguno de los estudios. "Existen enormes beneficios para el descubrimiento y caracterización de virus".


Cómo los científicos identifican un virus

Los científicos de salud pública verificaron que un virus común, un coronavirus, se ha vuelto más severo como la causa probable del síndrome respiratorio agudo severo (SARS). Mucha gente se pregunta cómo saben los científicos que la causa es un virus y, lo que es más importante, este virus en particular.

En 1890, Robert Koch describió las reglas básicas que utilizan los científicos para determinar si un organismo infeccioso causa una enfermedad específica. Estas cuatro reglas se denominan "postulados de Koch".

  1. El organismo debe encontrarse en personas con la enfermedad y estar ausente en personas sin la enfermedad.
  2. El organismo debe poder cultivarse a partir de tejidos u otras muestras del individuo afectado en el laboratorio.
  3. El organismo debe causar la enfermedad cuando se administra a una persona sana no afectada.
  4. El organismo debe crecer nuevamente a partir de este segundo individuo.

En el caso del SARS, sabemos que el coronavirus se encontró y se desarrolló a partir de varias personas que habían estado enfermas con los síntomas del SARS, cumpliendo así los dos primeros postulados de Koch. Debido a que no sería ético exponer a las personas con el virus, los científicos de salud pública utilizan una ciencia llamada epidemiología para demostrar que solo las personas expuestas al virus han contraído la infección. Esta técnica se basa en entrevistar y estudiar a grupos de personas que se han enfermado y compararlos con personas que no han contraído la enfermedad. Luego, los investigadores asumen que la enfermedad ocurriría si una persona estuviera expuesta a la enfermedad. Luego, miran para ver si las personas recientemente expuestas involuntariamente contraen la enfermedad y si ese organismo se desarrolla a partir de ellas. Esto cumple en principio la tercera y cuarta reglas de Koch.

Continuado

En el caso del SARS, los científicos han demostrado claramente que el virus está asociado con personas con la enfermedad y el virus se ha aislado de estos pacientes. La epidemiología también muestra que la enfermedad se presenta en personas que están expuestas a la enfermedad con más frecuencia que en personas que no han estado claramente expuestas a la enfermedad. Por último, el virus se ha cultivado a partir de las personas que posteriormente estuvieron expuestas. Además, los científicos pueden usar animales para demostrar estas dos últimas reglas al exponer al animal al coronavirus y ver si causa una enfermedad como el SARS.


La gripe más mortal: la historia completa del descubrimiento y la reconstrucción del virus pandémico de 1918

Una imagen coloreada del virus de 1918 tomada por un microscopio electrónico de transmisión (TEM). El virus de 1918 causó la pandemia de gripe más mortal en la historia humana registrada, y se cobró la vida de aproximadamente 50 millones de personas en todo el mundo. Crédito de la foto: C. Goldsmith - Biblioteca de imágenes de salud pública n. ° 11098.

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Una imagen coloreada del virus de 1918 tomada por un microscopio electrónico de transmisión (TEM). El virus de 1918 causó la pandemia de gripe más mortal en la historia humana registrada, y se cobró la vida de aproximadamente 50 millones de personas en todo el mundo. Crédito de la foto: C. Goldsmith - Biblioteca de imágenes de salud pública n. ° 11098.

El centenario de la pandemia de 1918 y el décimo aniversario de la pandemia H1N1 2009 son hitos que brindan la oportunidad de reflexionar sobre el trabajo pionero que condujo al descubrimiento, secuenciación y reconstrucción del virus de la influenza pandémica de 1918. Este esfuerzo colaborativo avanzó la comprensión de la pandemia de gripe más mortífera de la historia moderna y ha ayudado a la comunidad de salud pública mundial a prepararse para las pandemias contemporáneas, como la gripe H1N1 2009, así como las futuras amenazas pandémicas.

La pandemia de gripe H1N1 de 1918, a veces denominada "gripe española", provocó la muerte de aproximadamente 50 millones de personas en todo el mundo, incluidas unas 675.000 personas en los Estados Unidos. 1,2,3,4 Una característica inusual de este virus fue la alta tasa de mortalidad que causó entre los adultos sanos de 15 a 34 años de edad. 3 La pandemia redujo la esperanza de vida promedio en los Estados Unidos en más de 12 años. 3 No se ha observado una tasa de mortalidad comparable durante ninguna de las temporadas de gripe o pandemias conocidas que hayan ocurrido antes o después de la pandemia de 1918. 3

La gravedad única del virus desconcertó a los investigadores durante décadas y generó varias preguntas, como "¿Por qué el virus de 1918 fue tan mortal?", "¿De dónde se originó el virus?", Y "¿Qué puede aprender la comunidad de salud pública del virus de 1918 para prepararse mejor?" a favor y en defensa de futuras pandemias? & rdquo Estas preguntas llevaron a un grupo experto de investigadores y cazadores de virus a buscar el virus perdido de 1918, secuenciar su genoma, recrear el virus en un entorno de laboratorio altamente seguro y regulado en los CDC y, en última instancia, estudiar sus secretos para prepararse mejor para futuras pandemias. El siguiente es un recuento histórico de estos esfuerzos, completo con referencias y descripciones de las contribuciones hechas por todos los hombres y mujeres notables involucrados.

[Nota: Para obtener una lista de preguntas y respuestas comunes relacionadas con este trabajo, consulte Preguntas y respuestas: Reconstrucción del virus pandémico de influenza de 1918].

Descubriendo a un asesino perdido

Sitio de la fosa común en Brevig Mission, Alaska, donde 72 de la pequeña aldea y rsquos 80 habitantes adultos fueron enterrados después de sucumbir al mortal virus pandémico de 1918. Crédito de la foto: Angie Busch Alston.

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Sitio de la fosa común en Brevig Mission, Alaska, donde 72 de la pequeña aldea y rsquos 80 habitantes adultos fueron enterrados después de sucumbir al mortal virus pandémico de 1918. Crédito de la foto: Angie Busch Alston.

Esta foto de 1951 muestra a Johan Hultin (a la izquierda) y sus colegas universitarios durante su intento inicial de obtener el virus de 1918 de los cuerpos de las víctimas enterradas en permafrost en el cementerio de la Misión Brevig. Crédito de la foto: Johan Hultin

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Esta foto de 1951 muestra a Johan Hultin (a la izquierda) y colegas universitarios durante su intento inicial de obtener el virus de 1918 de los cuerpos de las víctimas enterradas en permafrost en el cementerio de la Misión Brevig. Crédito de la foto: Johan Hultin

Durante décadas, el virus de 1918 se perdió en la historia, una reliquia de una época en la que la comprensión de los patógenos infecciosos y las herramientas para estudiarlos aún estaban en su infancia. Después de la pandemia de 1918, generaciones de científicos y expertos en salud pública se quedaron solo con la evidencia epidemiológica de la letalidad del virus pandémico de 1918 y el impacto nocivo que tuvo en las poblaciones globales. Una pequeña aldea junto al océano en Alaska llamada Brevig Mission se convertiría tanto en testimonio de este legado mortal como crucial para el eventual descubrimiento del virus de 1918.

Hoy en día, menos de 400 personas viven en Brevig Mission, pero en el otoño de 1918 vivían allí alrededor de 80 adultos, en su mayoría nativos inuit. Si bien existen diferentes narrativas sobre cómo el virus de 1918 llegó a la pequeña aldea, ya sea por comerciantes de una ciudad cercana que viajaban en trineos tirados por perros o incluso por un repartidor de correo local, su impacto en la población de la aldea está bien documentado. Durante el período de cinco días comprendido entre el 15 y el 20 de noviembre de 1918, la pandemia de 1918 se cobró la vida de 72 de las aldeas y de 80 habitantes adultos.

Más tarde, por orden del gobierno local, se creó un sitio de fosa común marcado solo por pequeñas cruces blancas en una colina al lado del pueblo y ndash, un sombrío monumento a una comunidad casi borrada de la existencia. La tumba se congeló en permafrost y se dejó intacta hasta 1951. Ese año, Johan Hultin, un microbiólogo sueco de 25 años y Ph.D. estudiante de la Universidad de Iowa, emprendió una expedición a la Misión Brevig con la esperanza de encontrar el virus de 1918 y, en el proceso, descubrir nuevos conocimientos y respuestas. Hultin creía que dentro de ese cementerio preservado todavía podría encontrar rastros del virus de 1918 en sí, congelado en el tiempo dentro de los tejidos de los aldeanos cuyas vidas se había cobrado.

En 1951, Hultin obtuvo con éxito el permiso de los ancianos de la aldea para excavar el cementerio de la Misión Brevig. Con la ayuda de varios de sus colegas universitarios, Hultin instaló un sitio de excavación sobre la tumba. La excavación tomó días, ya que Hultin tuvo que encender fogatas para descongelar la tierra lo suficiente como para permitir la excavación. Dos días después, Hultin se encontró con el cuerpo de una niña pequeña y mdash su cuerpo aún se conservaba con un vestido azul y su cabello estaba adornado con cintas rojas 5. En última instancia, Hultin obtuvo con éxito tejido pulmonar de cuatro cuerpos adicionales enterrados en el sitio, pero las limitaciones logísticas y tecnológicas del período de tiempo resultarían formidables.

En una conversación que Hultin tuvo décadas más tarde con el microbiólogo de los CDC, el Dr. Terrence Tumpey (ver la parte III y la reconstrucción), Hultin explicaría cómo durante el viaje de regreso de Alaska a la Universidad de Iowa, voló en un avión de hélice DC-3. que se vio obligado a hacer múltiples paradas a lo largo del viaje para repostar. Durante cada parada, Hultin, siempre ingenioso, desembarcaría del avión e intentaría volver a congelar las muestras de pulmón utilizando dióxido de carbono de un extintor de incendios.

El ruido generado por esta actividad aparentemente atrajo miradas de desconcierto de otros pasajeros y espectadores. Una vez de regreso en Iowa, Hultin intentó inyectar tejido pulmonar en huevos de gallina para que el virus creciera. 5 No fue así. Al final, quizás como era de esperar, Hultin no pudo recuperar el virus de 1918 de este intento inicial.

Una foto de Johan Hultin trabajando en el laboratorio en 1951. El intento inicial de Hultin & rsquos de rescatar el virus de 1918 no tuvo éxito. Nota: usar la boca de one & rsquos para introducir el virus en una pipeta no se considera una práctica de laboratorio segura en la actualidad. Las prácticas de seguridad de laboratorio han mejorado significativamente en los tiempos modernos. Crédito de la foto: Johan Hultin.

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Una foto de Johan Hultin trabajando en el laboratorio en 1951. El intento inicial de Hultin & rsquos de rescatar el virus de 1918 no tuvo éxito. Nota: usar la boca de one & rsquos para introducir el virus en una pipeta no se considera una práctica de laboratorio segura en la actualidad. Las prácticas de seguridad de laboratorio han mejorado significativamente en los tiempos modernos. Crédito de la foto: Johan Hultin.

Una imagen del Dr. Jeffery Taubenberger y la Dra. Ann Reid revisando una secuencia genética del virus de 1918. Se les atribuye la secuenciación del genoma del virus de 1918. Crédito de la foto: Exhibición en línea del Museo Nacional de Salud y Medicina - MIS 377212.

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Una imagen del Dr. Jeffery Taubenberger y la Dra. Ann Reid revisando una secuencia genética del virus de 1918. Se les atribuye la secuenciación del genoma del virus de 1918. Crédito de la foto: Exhibición en línea del Museo Nacional de Salud y Medicina - MIS 377212.

No sería hasta 46 años después, en 1997, que Hultin tendría otra oportunidad de perseguir el virus de 1918. Ese año, Hultin se encontró con un artículo en la revista Ciencias escrito por Jeffery Taubenberger et al. titulado "Caracterización genética inicial del virus de la influenza" español "de 1918". 6 En ese momento, el Dr. Taubenberger era un joven patólogo molecular que trabajaba para el Instituto de Patología de las Fuerzas Armadas en Washington, D.C.

En el artículo, Taubenberger y su equipo describieron su trabajo inicial para secuenciar parte del genoma del virus de 1918. El genoma es la lista completa de instrucciones genéticas que componen un organismo, similar a un plano utilizado para la construcción. Mucha gente está familiarizada con el concepto de ADN, que es de doble hebra y determina las características genéticas fundamentales de casi todos los seres vivos. Sin embargo, el genoma de un virus de la influenza consiste en ARN monocatenario. El equipo de Taubenberger & rsquos extrajo con éxito el ARN del virus de 1918 del tejido pulmonar obtenido de un miembro del servicio estadounidense de 21 años de edad estacionado en Fort Jackson, Carolina del Sur. El militar había sido ingresado en el hospital camp & rsquos el 20 de septiembre de 1918, con un diagnóstico de infección por influenza y neumonía. Murió seis días después, el 26 de septiembre de 1918, y se recogió y conservó una muestra de tejido pulmonar para su posterior estudio.

A partir de este tejido, el grupo de Taubenberger & rsquos pudo secuenciar nueve fragmentos de ARN viral de cuatro de los ocho segmentos de genes del virus. Este trabajo no representó una secuencia completa de todo el genoma del virus de 1918, pero proporcionó una imagen más clara del virus pandémico que nunca. Basado en los datos de la secuencia del virus de 1918 que Taubenberger reunió en 1997, él y sus colegas investigadores inicialmente afirmaron que el virus de 1918 era un nuevo virus de influenza A (H1N1) que pertenecía a un subgrupo de virus que provenía de humanos y cerdos, a diferencia de las aves. . 6 Sin embargo, aún quedaba mucho por aprender sobre el virus.

Después de leer el artículo de Taubenberger & rsquos, Hultin se inspiró una vez más para intentar recuperar el virus de 1918. Hultin escribió una carta a Taubenberger, preguntando si Taubenberger estaría interesado en regresar a la Misión Brevig y obtener tejidos pulmonares de las víctimas del virus de 1918 enterradas en el permafrost de Alaska. Durante una llamada telefónica de respuesta, Taubenberger respondió que sí. Una semana más tarde, Hultin partió hacia Brevig Mission una vez más con escasas herramientas para la tarea. Él es famoso por tomar prestadas las tijeras de jardín de su esposa y rsquos para ayudar en la excavación.

Habían pasado cuarenta y seis años desde el primer viaje de Hultin & rsquos a la tumba, y ahora tenía 72 años. Una vez más, solicitó permiso para excavar la tumba del consejo de la aldea y mdash que obtuvo y también contrató a lugareños para que le ayudaran en el trabajo. Hultin pagó el viaje él mismo a un costo personal de alrededor de $ 3,200. 7 La excavación duró unos cinco días, pero esta vez Hultin hizo un hallazgo notable.

Enterrado y preservado por el permafrost a unos 7 pies de profundidad estaba el cuerpo de una mujer inuit a la que Hultin llamó 'ldquoLucy'. Hultin se enteró de que Lucy era una mujer obesa que probablemente murió a mediados de los 20 debido a complicaciones del virus de 1918. Sus pulmones estaban perfectamente congelados y preservados en el permafrost de Alaska. Hultin los quitó, los colocó en un líquido de conservación y luego los envió por separado a Taubenberger y sus colegas investigadores, incluido el Dr.Ann Reid, del Instituto de Patología de las Fuerzas Armadas. 5 Diez días después, Hultin recibió una llamada de los científicos para confirmar, quizás ante el asombro colectivo de todos, que efectivamente se había obtenido material genético positivo del virus de 1918 del tejido pulmonar de Lucy.

Una foto de Johan Hultin en la tumba de Brevig Mission en 1997, 46 años después de su primer intento de rescatar el virus de la gripe pandémica de 1918. Hultin vio que faltaban las pequeñas cruces que anteriormente cubrían el sitio, por lo que Hultin construyó dos grandes cruces (mostradas arriba) dentro de la carpintería de una escuela local para marcar la tumba. Crédito de la foto: Johan Hultin.

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Una foto de Johan Hultin en la tumba de Brevig Mission en 1997, 46 años después de su primer intento de rescatar el virus de la gripe pandémica de 1918. Hultin vio que faltaban las pequeñas cruces que anteriormente cubrían el sitio, por lo que Hultin construyó dos grandes cruces (mostradas arriba) dentro de la carpintería de una escuela local para marcar la tumba. Crédito de la foto: Johan Hultin.

Johan Hultin a los 72 años, durante su segundo viaje al cementerio de la Misión Brevig en 1997. Crédito de la foto: Johan Hultin.

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Johan Hultin a los 72 años, durante su segundo viaje al cementerio de la Misión Brevig en 1997. Crédito de la foto: Johan Hultin.

Una imagen de Johan Hultin excavando un cuerpo del cementerio de la Misión Brevig. En el centro de la imagen se muestran las tijeras de jardín de su esposa y rsquos, que Hultin tomó prestadas para realizar la excavación. Crédito de la foto: Johan Hultin.

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Una imagen de Johan Hultin excavando un cuerpo del cementerio de la Misión Brevig. En el centro de la imagen se muestran las tijeras de jardín de su esposa y rsquos, que Hultin tomó prestadas para realizar la excavación. Crédito de la foto: Johan Hultin.

Construyendo el Blueprint

Esta es una imagen de un virus de influenza. La hemaglutinina (HA) es una proteína de superficie del virus que juega un papel en permitir que el virus de la influenza entre e infecte una célula sana. Crédito de la foto: Dan Higgins, CDC.

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Esta es una imagen de un virus de influenza. La hemaglutinina (HA) es una proteína de superficie del virus que desempeña un papel al permitir que el virus de la influenza entre e infecte una célula sana. Crédito de la foto: Dan Higgins, CDC.

El impacto inicial de este descubrimiento se describirá por primera vez en un artículo de febrero de 1999 en la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) titulado & ldquoOrigin and evolution of the 1918 & ldquoSpanish & rdquo influenza virus hemaglutinin gene, & rdquo por Ann Reid et al. 8 Hultin fue reconocido como coautor. En el artículo, los autores describieron su esfuerzo por secuenciar (es decir, caracterizar) el gen de hemaglutinina & ldquoHA & rdquo del virus rsquos de 1918.

El gen HA de un virus de la influenza determina las propiedades de las proteínas de superficie del virus y rsquos HA. Estas proteínas de superficie HA permiten que el virus de la influenza entre e infecte una célula sana del tracto respiratorio. La HA también es atacada por anticuerpos producidos por el sistema inmunológico para combatir infecciones. Las vacunas modernas contra la gripe funcionan al atacar un virus de la influenza y un HA único (un hecho que el virólogo Dr. Peter Palese, que se presenta más adelante en este artículo, ayudó a ser pionero).

En el estudio de 1999, los autores lograron secuenciar la secuencia completa del gen HA del virus de 1918. Para lograr esto, los autores utilizaron fragmentos de ARN del virus obtenidos de los cuerpos del miembro del servicio de Fort Jackson de 21 años anteriormente descrito, & ldquoLucy & rdquo de Brevik Mission, y una tercera persona, un miembro del servicio masculino de 30 años estacionado en Camp Upton, Nueva York. Este hombre fue ingresado en el hospital del campo con influenza el 23 de septiembre de 1918, tuvo un curso clínico rápido de la enfermedad y murió de insuficiencia respiratoria aguda el 26 de septiembre de 1918.

Los resultados de la secuenciación sugirieron que el antepasado del virus de 1918 infectó a los humanos en algún momento entre 1900 y 1915. Los Dres. Reid y Taubenberger notaron que el gen HA de 1918 tenía varias adaptaciones de mamíferos en lugar de aviares, y era más parecido a los humanos o los cerdos, según el método de análisis. El análisis filogenético, que se utiliza para agrupar los virus de la influenza de acuerdo con su desarrollo evolutivo y diversidad, colocó el virus 1918 y rsquo HA dentro y alrededor de la raíz del clado de mamíferos. Esto significa que probablemente fue un ancestro o estuvo estrechamente relacionado con los primeros virus de la influenza que se sabe que infectaron a los mamíferos. Sin embargo, los autores creían que el virus probablemente obtuvo su HA de virus aviares, pero no estaban seguros de cuánto tiempo el virus pudo haberse estado adaptando en un huésped mamífero antes de emerger en forma pandémica.

Según los autores, la cepa existente con la que las secuencias del virus de 1918 estaban más estrechamente relacionadas era & ldquoA / sw / Iowa / 30, & rdquo, la cepa de influenza porcina clásica más antigua. Los autores señalaron que las cepas contemporáneas del virus de la influenza aviar son muy diferentes del virus pandémico de 1918 y, lamentablemente, las cepas aviares más antiguas de la época de la pandemia de 1918 no estaban disponibles para su estudio. Los autores también notaron que el virus y rsquo HA1 de 1918 tenía solo cuatro sitios de glicosilación, lo cual es diferente de los HA y rsquos humanos modernos que han acumulado hasta cinco sitios de glicosilación adicionales a través del proceso de deriva antigénica. La deriva antigénica se refiere a pequeños cambios en los genes de los virus de la influenza que ocurren continuamente a lo largo del tiempo a medida que el virus se copia a sí mismo. La deriva antigénica es una de las razones por las que hay una temporada de gripe cada año y también una razón por la que las personas pueden contraer la gripe varias veces en su vida.

Se cree que los sitios de glicosilación son necesarios para la función de los virus de la influenza, y se cree que la inclusión de sitios de glicosilación adicionales es una adaptación del virus a huéspedes humanos. También es de destacar que los autores no vieron ningún cambio genético en el virus de 1918 y rsquo HA que explicaría su virulencia excepcional.

A diferencia de las cepas de influenza aviar virulentas modernas, como los virus de influenza aviar A (H5) y (H7), el virus de 1918 y rsquo HA no poseían una mutación de "sitio de corte quo", que es un marcador genético reconocido para la virulencia, es decir, la gravedad o nocividad de un virus. enfermedad. La inserción de aminoácidos en el sitio de escisión de HA puede permitir que el virus de la influenza crezca en tejidos fuera de sus células huésped normales. En ausencia de marcadores tan obvios, la Dra. Reid y sus colegas investigadores concluyeron que probablemente había múltiples factores genéticos responsables de la gravedad del virus de 1918.

El microbiólogo Dr. Peter Palese y su equipo crearon los plásmidos utilizados por el Dr. Terrence Tumpey para reconstruir el virus pandémico de 1918. Palese tiene muchos logros, incluida la creación de los primeros mapas genéticos de los virus de la influenza A, B y C, así como la definición del mecanismo utilizado por la mayoría de los medicamentos antivirales actuales contra la influenza. Crédito de la foto: Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Palese)

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El microbiólogo Dr. Peter Palese y su equipo crearon los plásmidos utilizados por el Dr. Terrence Tumpey para reconstruir el virus pandémico de 1918. Palese tiene muchos logros, incluida la creación de los primeros mapas genéticos de los virus de la influenza A, B y C, así como la definición del mecanismo utilizado por la mayoría de los medicamentos antivirales actuales contra la influenza. Crédito de la foto: Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Palese)

Un artículo de seguimiento publicado en junio de 2000, titulado & ldquoCharacterization of the 1918 & ldquoSpanish & rdquo Influenza Virus Neuraminidase Gen & rdquo, describió la secuenciación del gen de 1918 y rsquo neuraminidase (NA) del virus de la influenza. 9 En un virus de la influenza, el gen de la neuraminidasa es responsable de codificar las proteínas de superficie NA del virus y rsquo (ver la imagen anterior del virus como referencia). Las proteínas de superficie de un virus de la influenza y rsquo NA permiten que un virus de la influenza escape de una célula infectada e infecte a otras células. Por lo tanto, juega un papel importante en la propagación de la infección por influenza. El autor señaló que la NA también es el objetivo del sistema inmunológico y que los anticuerpos contra NA no previenen la infección, pero limitan significativamente la capacidad del virus para propagarse.

Es de destacar que los autores pudieron secuenciar todo el código del virus de 1918 y rsquo NA de la muestra de virus obtenida del cuerpo de & ldquoLucy & rsquos & rdquo. Así que aquí nuevamente, el trabajo de Hultin & rsquos resultó invaluable. Los autores encontraron que el gen NA del virus de 1918 compartía muchas secuencias y características estructurales con las cepas del virus de la influenza aviar y de mamíferos. 9 El análisis filogenético sugirió que el gen NA del virus de 1918 estaba ubicado en un lugar intermedio entre los mamíferos y las aves, lo que sugiere que probablemente se introdujo en los mamíferos poco antes de la pandemia de 1918. Además, el virus de 1918 y rsquo NA obtenido de Lucy sugirió que es muy similar al antepasado de todos los aislamientos posteriores de cerdos y humanos. 9

En general, el análisis filogenético pareció indicar que la fuente última del virus de 1918 y rsquo NA era de naturaleza aviar, pero los autores no pudieron determinar la ruta desde su fuente aviar hasta la forma pandémica final del virus. Con respecto a las características genéticas de la NA que podrían explicar la gravedad del virus de 1918 y rsquo, los investigadores una vez más no pudieron encontrar ninguna característica única de la NA de 1918 que contribuyó a la virulencia del virus. 9 Por ejemplo, en algunos virus de influenza modernos, la pérdida de un sitio de glicosilación en NA en el aminoácido 146 (en WSN / 33) contribuye a la virulencia y también hace que el virus ataque el sistema nervioso en ratones. Sin embargo, este cambio no se encontró en la NA del virus de 1918.

Después de este estudio, se publicó una serie de estudios adicionales, cada uno de los cuales detalla los hallazgos de cada uno de los genes restantes del virus de 1918 (los virus de la gripe tienen 8 genes en total). En 2001, un artículo de Christopher Basler et al. publicado en Proceedings of the National Academic of Science (PNAS) describió la secuenciación del gen no estructural (NS) del virus de 1918. 10 Un estudio de 2002 en el Journal of Virology por Ann Reid et al. describió la secuenciación del gen de la matriz del virus y rsquo. 11 Dos años más tarde, un estudio del Journal of Virology de 2004 describió la secuenciación del gen de nucleoproteína (NP) del virus de 1918. 12 En 2005, Taubenberger et al secuenciaron los genes del virus y la polimerasa rsquo y los describieron en un artículo de Nature. 13 Este estudio final concluyó el proceso de casi una década de secuenciación del genoma completo del virus de 1918.

Con todo el genoma del virus de 1918 ahora secuenciado, se dispuso de la información necesaria para reconstruir una versión en vivo del virus de 1918. Sin embargo, se necesitaba un paso intermedio más para iniciar el proceso de genética inversa, que consistía en crear plásmidos para cada uno de los ocho segmentos de genes del virus de 1918.

Esta tarea fue realizada por el reconocido microbiólogo Dr. Peter Palese y el Dr. Adolfo García-Sastre en la Escuela de Medicina Mount Sinai en la ciudad de Nueva York. Un plásmido es una pequeña hebra circular de ADN que se puede amplificar (o replicar) en el laboratorio. Años antes, el Dr. Palese ayudó a ser pionero en el uso de plásmidos en genética inversa para producir virus de influenza viables. Las técnicas que desarrolló permitieron estudiar las relaciones entre la estructura y la función de los genes virales, y estos esfuerzos allanaron el camino para las técnicas utilizadas para reconstruir el virus de 1918. Una vez que el Dr. Palese y sus colegas en Mount Sinai completaron la creación de los plásmidos, fueron enviados a los CDC para que pudiera comenzar el proceso oficial de reconstrucción.

La Reconstruccion

La decisión de reconstruir el virus de la gripe pandémica más letal del siglo XX se tomó con mucho cuidado y atención a la seguridad. Los altos funcionarios del gobierno decidieron sobre la sede de los CDC en Atlanta como el lugar de la reconstrucción. Los CDC llevaron a cabo dos niveles de aprobaciones: primero por el Comité Institucional de Bioseguridad de los CDC & rsquos y el segundo por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de los CDC & rsquos, antes de que comenzara el trabajo en el laboratorio. El trabajo se realizaría utilizando estrictas precauciones e instalaciones de bioseguridad y bioseguridad, incluidas las prácticas e instalaciones con mejoras conocidas como Biosecurity Level 3 (BSL-3).

Una imagen del Dr. Terrence Tumpey trabajando en condiciones de laboratorio mejoradas BSL3. Esto incluye (pero no está limitado a) el uso de un respirador purificador de aire motorizado (PAPR), guantes dobles, traje y trabajo dentro de un gabinete de bioseguridad de Clase II (BSC). En la actualidad, el Dr. Tumpey es el jefe de la División de Inmunología y Patogenia en la División de Influenza de los CDC y rsquos. Crédito de la foto: James Gathany - Biblioteca de imágenes de salud pública n. ° 7989.

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Una imagen del Dr. Terrence Tumpey trabajando en condiciones de laboratorio mejoradas BSL3. Esto incluye (pero no está limitado a) el uso de un respirador purificador de aire motorizado (PAPR), guantes dobles, traje y trabajo dentro de un gabinete de bioseguridad de Clase II (BSC). En la actualidad, el Dr. Tumpey es el jefe de la División de Inmunología y Patogenia en la División de Influenza de los CDC y rsquos. Crédito de la foto: James Gathany - Biblioteca de imágenes de salud pública n. ° 7989.

Como referencia, hay cuatro niveles de bioseguridad que corresponden al grado de riesgo que plantea la investigación, donde 1 presenta el menor riesgo y 4 presenta el mayor riesgo. Cada nivel de bioseguridad también se corresponde con prácticas y técnicas de laboratorio específicas, requisitos de capacitación del personal, equipo de laboratorio e instalaciones de laboratorio que son apropiadas para las operaciones que se realizan. El rigor de estas consideraciones y de nuevo que van desde 1 como el más bajo a 4 como el más alto y está diseñado para proteger al personal que realiza el trabajo, el medio ambiente y la comunidad.

Cada nivel de bioseguridad incluye consideraciones para lo que se conoce como barreras "ldquoprimary" y "ldquosecondary". Los ejemplos de barreras primarias incluyen gabinetes de seguridad, cámaras de aislamiento, guantes y batas, mientras que las barreras secundarias incluyen consideraciones como la construcción de la instalación y la filtración HEPA de aire en el laboratorio. Los criterios específicos para cada nivel de bioseguridad se detallan en la publicación de los CDC / NIH Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories.

Un laboratorio BSL3 con mejoras incluye una serie de barreras primarias y secundarias y otras consideraciones. Por ejemplo, todo el personal debe usar un respirador purificador de aire motorizado (PAPR), guantes dobles, batas, cubrezapatos y una bata quirúrgica. También deben ducharse antes de salir del laboratorio. Además, todo el trabajo con el virus o los animales debe realizarse dentro de un gabinete de bioseguridad certificado de Clase II (BSC), y el flujo de aire dentro del laboratorio se controla y filtra direccionalmente para que no pueda salir accidentalmente del laboratorio.

Para la reconstrucción del virus de 1918, se crearon reglas adicionales para regir los experimentos que se realizarían. Por ejemplo, para evitar confusiones y contaminación cruzada, el trabajo sobre el virus de 1918 no pudo realizarse junto con el trabajo sobre otros virus de la influenza.

Como parte de las consideraciones de seguridad y protección, la Oficina del Director de los CDC y rsquos determinó que solo a una persona se le otorgaría permiso, acceso al laboratorio y la tremenda responsabilidad de reconstruir el virus de 1918. Esa persona era el microbiólogo capacitado Dr. Terrence Tumpey, quien fue aprobado para el proyecto por la entonces directora de los CDC, la Dra. Julie Gerberding. La reconstrucción del virus de 1918 también fue aprobada por el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (NIAID) dentro de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), que financió parcialmente el proyecto.

El Dr. Tumpey fue microbiólogo del Departamento de Agricultura de EE. UU. En el Laboratorio de Investigación Avícola del Sureste en Athens, Georgia. Al principio de su carrera, había solicitado una beca postdoctoral de la Sociedad Estadounidense de Microbiología (ASM) con la microbióloga de los CDC y experta en influenza, la Dra. Jacqueline Katz, quien recientemente se jubiló como Directora Adjunta de la División de Influenza de los CDC y rsquos. Esta beca de dos años en la División de Influenza de los CDC & rsquos marcaría el comienzo de la carrera del Dr. Tumpey & rsquos en los CDC. Él transfirió oficialmente el empleo a los CDC con el propósito de estudiar las implicaciones de los virus de la influenza en la salud humana, incluido el virus pandémico de 1918.

El virus de 1918 fue extremadamente virulento. La imagen a) muestra tejido pulmonar de ratón infectado con el virus de la gripe estacional H1N1 humana. La imagen c) muestra el impacto del virus de 1918 en el tejido pulmonar del ratón. El virus de 1918 se replica rápidamente y causa una enfermedad grave en los tejidos pulmonares de los ratones. En 1918, el virus también causó una enfermedad grave en los pulmones de las personas infectadas. Crédito de la foto: CDC, Ciencias.

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El virus de 1918 fue extremadamente virulento. La imagen a) muestra el tejido pulmonar de un ratón infectado con el virus de la gripe estacional H1N1 humana. La imagen c) muestra el impacto del virus de 1918 en el tejido pulmonar del ratón. El virus de 1918 se replica rápidamente y causa una enfermedad grave en los tejidos pulmonares de los ratones. En 1918, el virus también causó una enfermedad grave en los pulmones de las personas infectadas. Crédito de la foto: CDC, Ciencias.

El trabajo del Dr. Tumpey & rsquos para reconstruir el virus completo de 1918 comenzó en el verano de 2005. Para reducir el riesgo para los colegas y el público, se le pidió que trabajara en el virus solo y solo después de las horas en que sus colegas habían salido de los laboratorios por el día y Irse a casa. Se requirió un escaneo biométrico de huellas dactilares para acceder al laboratorio BSL-3E, y los congeladores de almacenamiento de virus solo eran accesibles a través de un escaneo del iris de sus ojos. Se requirió que el Dr. Tumpey tomara una dosis diaria profiláctica (preventiva) prescrita del medicamento antiviral contra la influenza, oseltamivir, como una precaución de seguridad adicional para evitar que se infecte. Si se infectaba, se le informó que lo pondrían en cuarentena y se le negaría el contacto con el mundo exterior. Entendió y aceptó esta responsabilidad y sus consecuencias.

Usando genética inversa, el Dr. Tumpey tomó los plásmidos creados por el Dr. Palese para cada uno de los ocho segmentos de genes del virus de 1918 y los insertó en células renales humanas. Luego, los plásmidos instruyeron a las células para que reconstruyeran el ARN del virus completo de 1918. Durante varias semanas en julio de 2005, colegas y colaboradores le preguntaron al Dr. Tumpey si tenía el virus de 1918 y si ya había aparecido en cultivos celulares.

El día en que apareció el virus de 1918 en su cultivo celular, el Dr. Tumpey supo que se había hecho historia y, de hecho, un virus histórico había vuelto de la extinción. Más tarde ese mismo día, envió un divertido correo electrónico inspirado en Neil Armstrong a sus colegas y colaboradores, que simplemente decía "Eso es un pequeño paso para el hombre, un gran paso para la humanidad". Todos sabían entonces lo que se había logrado. El Dr. Tumpey se había convertido en el primer hombre en reconstruir el virus completo de 1918. El siguiente paso fue estudiarlo y descubrir sus secretos mortales.

Los estudios de laboratorio sobre el virus reconstruido de 1918 comenzaron en agosto de 2005. Un informe de este trabajo, & ldquoCaracterización del virus pandémico de influenza española reconstruido de 1918 & rdquo, se publicó en la edición del 7 de octubre de 2005 de Science. 14 Para evaluar la patogenicidad del virus de 1918 (es decir, la capacidad del virus para causar enfermedades y dañar a un huésped), se llevaron a cabo estudios en animales con ratones. Los ratones se infectaron con el virus de 1918 y se recogieron y documentaron las medidas de morbilidad (es decir, pérdida de peso, replicación del virus y títulos de dosis letales al 50%).A modo de comparación, otros ratones se infectaron con diferentes virus de la influenza que se diseñaron mediante genética inversa para tener diferentes combinaciones de genes del virus de 1918 y los virus de la influenza A (H1N1) estacional humana contemporánea. Estos virus se denominan & ldquorecombinant virus & rdquo.

El virus de 1918 completamente reconstruido fue sorprendente en términos de su capacidad para replicarse rápidamente, es decir, hacer copias de sí mismo y propagar la infección en los pulmones de los ratones infectados. Por ejemplo, cuatro días después de la infección, la cantidad de virus 1918 encontrado en el tejido pulmonar de los ratones infectados fue 39.000 veces mayor que la producida por uno de los virus de la gripe recombinantes de comparación. 14

La imagen de la izquierda muestra la replicación de un virus de la gripe estacional humana llamado Tx / 91 en cultivo celular. La imagen de la derecha muestra cómo cuando el gen de la polimerasa (PB1) de este mismo virus se intercambia con el del virus de 1918, la capacidad del virus resultante para replicarse (es decir, hacer copias de sí mismo) aumenta considerablemente. Crédito de la foto: Terrence Tumpey, CDC.

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La imagen de la izquierda muestra la replicación de un virus de la gripe estacional humana llamado Tx / 91 en cultivo celular. La imagen de la derecha muestra cómo cuando el gen de la polimerasa (PB1) de este mismo virus se intercambia con el del virus de 1918, la capacidad del virus resultante para replicarse (es decir, hacer copias de sí mismo) aumenta considerablemente. Crédito de la foto: Terrence Tumpey, CDC.

Además, el virus de 1918 fue muy letal en los ratones. Algunos ratones murieron dentro de los tres días de la infección con el virus de 1918, y los ratones perdieron hasta el 13% de su peso corporal dentro de los dos días de la infección con el virus de 1918. El virus de 1918 fue al menos 100 veces más letal que uno de los otros virus recombinantes probados. 14 Los experimentos indicaron que el virus 1918 y el gen rsquo HA desempeñaron un papel importante en su gravedad. Cuando el gen HA del virus de 1918 se intercambió con el de un virus de la influenza estacional A (H1N1) humana contemporáneo conocido como & ldquoA / Texas / 36/91 & rdquo o Tx / 91 para abreviar, y se combinó con los siete genes restantes de la gripe de 1918 , el virus recombinante resultante no mató notablemente a los ratones infectados y no dio como resultado una pérdida de peso significativa. 14

Se llevaron a cabo otros experimentos para determinar si la infección con el virus de 1918 podría extenderse a otros órganos vitales de ratones y mdash, como el cerebro, el corazón, el hígado y el bazo. Las pruebas de laboratorio no detectaron virus en estos órganos, lo que sugiere que el virus de 1918 no causó una infección sistémica en sus víctimas.

Sin embargo, un efecto bien documentado del virus de 1918 fue el daño pulmonar rápido y severo. En 1918, las víctimas del virus pandémico experimentaron pulmones llenos de líquido, así como neumonía grave e inflamación del tejido pulmonar. Dentro de los cuatro días posteriores a la infección, los ratones infectados con el virus de 1918 experimentaron complicaciones pulmonares similares, lo que sugiere que este era un aspecto único de la gravedad del virus de 1918. 14

El impacto del virus de 1918 en el tejido pulmonar también se estudió utilizando una línea de células pulmonares humanas (conocidas como células Calu-3). La cantidad de virus de la gripe de 1918 se midió en las células a las 12, 16 y 24 horas después de la infección y estos resultados se compararon con los producidos por virus recombinantes con una combinación de genes del virus de 1918 mezclados con genes de los virus de la gripe estacional humana contemporánea. Al igual que en los experimentos con ratones, el virus de 1918 se multiplicó y se propagó rápidamente dentro de las células pulmonares humanas. Tanto es así, que el virus de 1918 produjo hasta 50 veces la cantidad de virus en las células del pulmón humano que uno de los virus de comparación. Estos experimentos sugirieron que, además de la HA, los genes de la polimerasa del virus de 1918 desempeñaron un papel importante en la infectividad y virulencia del virus en el tejido pulmonar humano. 14

Un científico de laboratorio de los CDC & ldquocandles & rdquo un huevo de gallina para mostrar el embrión de pollo dentro. Crédito de la foto: James Gathany - Biblioteca de imágenes de salud pública n. ° 10759.

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Un científico de laboratorio de los CDC & ldquocandles & rdquo un huevo de gallina para mostrar el embrión de pollo dentro. Crédito de la foto: James Gathany - Biblioteca de imágenes de salud pública n. ° 10759.

Se llevó a cabo otro conjunto de experimentos para comprender mejor los posibles orígenes aviares del virus de 1918. Los esfuerzos de secuenciación anteriores dirigidos por el Dr. Taubenberger y Reid habían sugerido que los segmentos genéticos del virus de 1918 estaban más estrechamente relacionados con los virus de la influenza aviar A (H1N1) que los virus H1N1 que se encuentran en otros mamíferos. Los investigadores estaban interesados ​​en saber si el virus de 1918 sería letal para los huevos de gallina fertilizados, es decir, los huevos de gallina que contienen un embrión, similar a los virus modernos de la influenza aviar altamente patógena.

Para encontrar una respuesta, se inocularon huevos de gallina fertilizados de 10 días con el virus de 1918. El virus de 1918 resultó letal para los embriones de huevo de gallina, similar a los efectos causados ​​por los virus de la gripe aviar H1N1 contemporáneos. 14 En particular, los experimentos de comparación con los virus de la influenza A (H1N1) estacional humana no tuvieron este efecto destructivo en los embriones de pollo. Además, los virus de la gripe recombinantes que creó el Dr. Tumpey que contienen dos, cinco o siete genes del virus de 1918 tampoco dañaron los embriones de pollo. 14 De manera similar a los resultados de los estudios realizados en ratones y células pulmonares humanas, estos experimentos con huevos de gallina fertilizados indicaron que los genes HA y polimerasa del virus de 1918 probablemente desempeñaron un papel en su virulencia.

El trabajo realizado por el Dr. Tumpey y sus colegas de los CDC proporcionó nueva información sobre las propiedades que contribuyeron a la virulencia del virus de 1918. El Dr. Tumpey determinó que los genes del virus HA y PB1 del virus desempeñaban un papel particularmente importante en su infecciosidad y gravedad. Sin embargo, como demostraron sus experimentos con virus recombinantes de la gripe con algunos, pero no todos, los genes del virus y rsquos de 1918, no fue un solo componente del virus de 1918, sino la combinación única de todos sus genes juntos lo que lo hizo tan particularmente peligroso.

Tumpey y sus colegas escribieron: "La constelación de los ocho genes juntos crea un virus excepcionalmente virulento". 14 Ningún otro virus de la influenza humana probado fue tan excepcionalmente virulento. De esa manera, el virus de 1918 fue especial y un producto mortalmente único de la naturaleza, la evolución y la mezcla de personas y animales. Serviría como un presagio de la capacidad de la naturaleza y rsquos para producir futuras pandemias de diversa preocupación y origen de salud pública.

Aprendiendo del pasado

Las condiciones de hacinamiento y el movimiento de tropas durante la Primera Guerra Mundial probablemente contribuyeron a la propagación del virus de 1918 en todo el mundo. (Crédito de la foto: www.museumsyndicate.com/item.php?item=56784#)

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Las condiciones de hacinamiento y el movimiento de tropas durante la Primera Guerra Mundial probablemente contribuyeron a la propagación del virus de 1918 en todo el mundo. (Crédito de la foto: www.museumsyndicate.com/item.php?item=56784#)

Desde 1918, el mundo ha experimentado tres pandemias adicionales, en 1957, 1968 y la más reciente en 2009. Estas pandemias posteriores fueron menos graves y causaron tasas de mortalidad considerablemente más bajas que la pandemia de 1918. 2,3,4 La pandemia de H2N2 de 1957 y la pandemia de H3N2 de 1968 provocaron cada una aproximadamente 1 millón de muertes en todo el mundo, mientras que la pandemia de H1N1 de 2009 provocó menos de 0,3 millones de muertes en su primer año. 3,4 Esto quizás plantea la pregunta de si una pandemia de alta gravedad de la escala de 1918 podría ocurrir en los tiempos modernos.

Muchos expertos creen que sí. Un virus en particular ha atraído la atención y la preocupación internacionales: el virus de la influenza aviar A (H7N9) de China. El virus H7N9 ha causado hasta ahora 1.568 infecciones humanas en China con una proporción de letalidad de alrededor del 39% desde 2013. Sin embargo, no ha ganado la capacidad de propagarse rápida y eficientemente entre las personas. Si lo hiciera, los expertos creen que podría resultar en una pandemia con una gravedad comparable a la pandemia de 1918. Hasta ahora, solo ha mostrado una capacidad limitada para propagarse entre las personas. La mayoría de las infecciones humanas por este virus se deben a la exposición a aves.

Sin embargo, al considerar el potencial de una pandemia de alta gravedad de la era moderna, es importante reflexionar sobre los considerables avances médicos, científicos y sociales que se han producido desde 1918, reconociendo al mismo tiempo que hay varias formas en que los preparativos globales para la próxima pandemia todavía justifican una mejora.

Además de las propiedades del virus en sí, muchos factores adicionales contribuyeron a la virulencia de la pandemia de 1918. En 1918, el mundo todavía estaba inmerso en la Primera Guerra Mundial. El movimiento y la movilización de tropas colocó a un gran número de personas en estrecho contacto y los espacios habitables estaban superpoblados. Los servicios de salud eran limitados y hasta el 30% de los médicos estadounidenses estaban destinados al servicio militar. 3

Además, la tecnología médica y las contramedidas en ese momento eran limitadas o inexistentes. En ese momento, no existían pruebas de diagnóstico que pudieran detectar la infección por influenza. De hecho, los médicos no sabían que existían los virus de la influenza. En ese momento, muchos expertos en salud pensaban que la pandemia de 1918 fue causada por una bacteria llamada & ldquoPfeiffer & rsquos bacillus, & rdquo, que ahora se conoce como Haemophilus influenzae.

Las vacunas contra la influenza no existían en ese momento y aún no se habían desarrollado antibióticos. Por ejemplo, la penicilina no se descubrió hasta 1928. Asimismo, no se disponía de medicamentos antivirales contra la gripe. Las medidas de cuidados críticos, como el apoyo de cuidados intensivos y la ventilación mecánica tampoco estaban disponibles en 1918. 4 Sin estas contramedidas médicas y capacidades de tratamiento, los médicos se quedaron con pocas opciones de tratamiento además de la atención de apoyo. 3

En términos de planificación nacional, estatal y local para una pandemia, no existían planes coordinados para una pandemia en 1918. Algunas ciudades lograron implementar medidas de mitigación de la comunidad, como el cierre de escuelas, la prohibición de reuniones públicas y la emisión de órdenes de aislamiento o cuarentena, pero el gobierno federal no tenía papel centralizado en ayudar a planificar o iniciar estas intervenciones durante la pandemia de 1918. 3

En la actualidad, se han logrado avances considerables en las áreas de tecnología de la salud, vigilancia de enfermedades, atención médica, medicamentos y fármacos, vacunas y planificación para pandemias. Las vacunas contra la influenza ahora se producen y actualizan anualmente, y se recomienda la vacunación anual para todas las personas a partir de los 6 meses de edad. Actualmente existen medicamentos antivirales que tratan la enfermedad de la gripe y, en caso de exposición al virus, también se pueden usar para la profilaxis (prevención). Es importante destacar que ahora se encuentran disponibles muchos antibióticos diferentes que se pueden usar para tratar infecciones bacterianas secundarias.

Las pruebas de diagnóstico para identificar la influenza ya están disponibles y están mejorando con el tiempo. Las pruebas rápidas actuales para la gripe, también conocidas como RIDT, brindan resultados en 15 minutos y tienen sensibilidades que oscilan entre el 50 y el 70%. Recientemente, se han puesto a disposición nuevos ensayos moleculares de "quorapidos" que son oportunos y mucho más precisos que los RIDT. Tan importantes como estos avances en las pruebas de diagnóstico son las mejoras que se han realizado en la capacidad de las pruebas de laboratorio tanto dentro de los Estados Unidos como a nivel mundial.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) y el Sistema Global de Respuesta y Vigilancia de la Influenza (GISRS) de la Organización Mundial de la Salud (OMS) es una red global de vigilancia de la influenza que monitorea los cambios en los virus de la influenza estacional y también monitorea la aparición de nuevos (es decir, nuevos en humanos) virus de la influenza, muchos de los cuales proceden de poblaciones animales. A través de interacciones animales y humanas y exposiciones ambientales, estos virus pueden causar infecciones humanas. Los CDC en Atlanta son uno de los seis Centros Colaboradores de Referencia e Investigación de la OMS sobre la Influenza (junto con otros en Australia, China, Japón y el Reino Unido). Los centros colaboradores de la OMS recolectan virus de influenza obtenidos de muestras respiratorias de pacientes de todo el mundo y cuentan con el apoyo de 143 Centros Nacionales de Influenza en 114 países miembros de la OMS. 3

La expansión de las pruebas de laboratorio y la capacidad de vigilancia de la influenza en todo el mundo ha sido un enfoque importante de los esfuerzos de preparación para una pandemia. En 2004, los CDC iniciaron una iniciativa internacional de desarrollo de capacidades de vigilancia que implicó un período de 5 años de apoyo financiero para mejorar las pruebas de diagnóstico de laboratorio y la vigilancia de enfermedades similares a la influenza (ETI) e infecciones respiratorias agudas graves (IRAG) en 39 países socios.

En 2008, los CDC establecieron International Reagent Resource (IRR), que proporciona reactivos a laboratorios de todo el mundo para identificar los virus de influenza A y B estacionales, así como los nuevos virus de influenza A. Durante la pandemia de H1N1 2009, el IRR distribuyó un nuevo ensayo de PCR para H1N1 2009 desarrollado por los CDC a laboratorios de salud pública nacionales y laboratorios de todo el mundo menos de 2 semanas después de que se identificara por primera vez el virus H1N1 2009. Esto mejoró considerablemente la capacidad de la comunidad mundial de vigilancia de la influenza para rastrear la propagación del virus. 3

Como parte del Reglamento Sanitario Internacional (RSI) de la OMS y rsquos, los países deben notificar a la OMS en un plazo de 24 horas cualquier caso de infección humana causada por un nuevo subtipo del virus de la influenza A. Este requisito está diseñado para ayudar a identificar rápidamente los virus emergentes con potencial pandémico.

Desde 2010, los CDC han utilizado su Herramienta de evaluación de riesgos de influenza (IRAT) para evaluar y calificar los nuevos virus de influenza A emergentes y otros virus de posible preocupación para la salud pública. La puntuación proporcionada por el IRAT responde a dos preguntas: 1) ¿Cuál es el riesgo de que un virus que es nuevo en humanos pueda resultar en una transmisión sostenida de persona a persona? y: 2) ¿Cuál es el potencial de que el virus tenga un impacto sustancial en la salud pública si adquiere la capacidad de propagarse eficientemente de persona a persona? Los resultados del IRAT han ayudado a los expertos en salud pública a orientar los recursos de preparación para una pandemia contra las mayores amenazas de enfermedades y a priorizar la selección de virus candidatos a vacunas y el desarrollo de vacunas prepandémicas contra virus emergentes con el mayor potencial de causar una pandemia grave.

Cuando se elaboran vacunas prepandémicas, se almacenan en la Reserva Nacional Estratégica, junto con mascarillas, medicamentos antivirales y otros materiales que se pueden usar en caso de una pandemia.

Todos estos recursos, herramientas, tecnologías, programas y actividades son herramientas excelentes para la planificación pandémica, y la planificación pandémica en sí ha mejorado significativamente desde 1918. En los Estados Unidos, el Departamento de Salud y Servicios Humanos (HHS) mantiene un Plan nacional contra la influenza pandémica , y este plan se actualizó en 2017. La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha publicado instrucciones para que los países las utilicen en el desarrollo de sus propios planes nacionales contra una pandemia, así como una lista de verificación para el manejo del riesgo y el impacto de la influenza pandémica. 3

Los planificadores también tienen acceso a otros materiales. Por ejemplo, en 2014, los CDC publicaron un marco pandémico con seis intervalos que se encuentran dentro de una curva pandémica. Cada intervalo ayuda a priorizar la recopilación de datos, los recursos e intervenciones gubernamentales y otras actividades importantes durante la pandemia. Además, los expertos de los CDC han diseñado un marco de evaluación de la gravedad de una pandemia que utiliza datos para asignar puntuaciones de gravedad y transmisibilidad a las pandemias. La herramienta es útil para fines de planificación y para determinar las mitigaciones adecuadas en función de la gravedad de una pandemia. Además, se han establecido y revisado pautas para intervenciones no farmacéuticas, como el cierre de escuelas y grandes reuniones sociales, para su uso durante una pandemia.

Si bien todos estos planes, recursos, productos y mejoras muestran que se ha logrado un progreso significativo desde 1918, persisten brechas y una pandemia grave aún podría ser devastadora para las poblaciones de todo el mundo. En 1918, la población mundial era de 1.800 millones de personas. Cien años después, la población mundial ha crecido a 7.600 millones de personas en 2018. 3 A medida que las poblaciones humanas han aumentado, también lo han hecho las poblaciones de cerdos y aves de corral como medio para alimentarlas. Este mayor número de huéspedes brinda mayores oportunidades para que los nuevos virus de la influenza de aves y cerdos se propaguen, evolucionen e infecten a las personas. El movimiento global de personas y mercancías también ha aumentado, lo que permite que la última amenaza de enfermedad sea un vuelo internacional en avión. Debido a la movilidad y expansión de las poblaciones humanas, incluso los patógenos exóticos, como el ébola, que antes solo afectaban a las personas que vivían en aldeas remotas de la jungla africana, ahora han logrado abrirse camino hacia las zonas urbanas, provocando grandes brotes.

Si una pandemia grave, como la que ocurrió en 1918, ocurriera hoy, probablemente abrumaría la infraestructura de atención médica, tanto en los Estados Unidos como en todo el mundo. Los hospitales y los consultorios médicos y rsquo tendrían dificultades para satisfacer la demanda del número de pacientes que requieren atención. Tal evento requeriría aumentos significativos en la fabricación, distribución y suministro de medicamentos, productos y equipos médicos que salvan vidas, como ventiladores mecánicos. Las empresas y las escuelas tendrían dificultades para funcionar, e incluso los servicios básicos como la recolección de basura y la eliminación de desechos podrían verse afectados.

La mejor defensa contra la gripe sigue siendo una vacuna contra la gripe, pero incluso hoy en día, las vacunas contra la gripe enfrentan varios desafíos. Un desafío es que las vacunas contra la influenza suelen ser moderadamente efectivas, incluso cuando se combinan bien con los virus circulantes. Pero quizás el mayor desafío es el tiempo necesario para fabricar una nueva vacuna contra una amenaza pandémica emergente. Por lo general, se han necesitado unas 20 semanas para seleccionar y fabricar una nueva vacuna.

Durante la pandemia H1N1 de 2009, las primeras dosis de la vacuna pandémica no estuvieron disponibles hasta 26 semanas después de la decisión de fabricar una vacuna monovalente. 3 Como resultado, la mayoría de las vacunas en los Estados Unidos ocurrieron después del pico de enfermedad H1N1 2009. El Plan contra la influenza pandémica del HHS tiene el objetivo de reducir el plazo para hacer una vacuna contra la influenza pandémica de 20 a 12 semanas, pero lograrlo es un desafío.

Una posible solución es crear vacunas más protectoras y más duraderas. La creación de una "vacuna universal" sigue eludiendo a los mejores científicos del mundo, pero en el futuro podría convertirse en una realidad. Mientras tanto, los funcionarios de salud buscan aprovechar al máximo las tecnologías de vacunas contra la influenza nuevas y existentes, como las vacunas recombinantes y basadas en células, que no dependen del suministro de huevos de gallina, como las vacunas tradicionales, y tienen el potencial de producirse más rápido.

Otro problema de las vacunas es la capacidad mundial inadecuada para producir vacunas contra la gripe en masa. La capacidad mundial de la vacuna contra la influenza pandémica se estimó en 6.400 millones de dosis en 2015, pero esto no es suficiente para cubrir ni siquiera la mitad de la población mundial, en caso de que se requieran dos dosis de una vacuna pandémica para su protección. 3

Otros desafíos a nivel mundial incluyen la capacidad de vigilancia, la infraestructura y la planificación para una pandemia. La mayoría de los condados que informan a la OMS aún no cuentan con un plan nacional contra la pandemia, y la capacidad de atención crítica y clínica, especialmente en los países de bajos ingresos, sigue siendo inadecuada para las demandas de una pandemia grave. 3 En 2005, se crearon hitos en el Reglamento Sanitario Internacional (RSI) revisado para que los países mejoraran su capacidad de respuesta a emergencias de salud pública, pero en 2016, solo un tercio de los países cumplían. 3

Todos estos problemas muestran que es necesario trabajar más, tanto aquí en los Estados Unidos como a nivel internacional, para prepararse para la próxima pandemia.El 7 de mayo de 2018, la Escuela de Salud Pública Rollins de la Universidad de Emory, en asociación con los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU., Organizó un simposio de un día sobre el centenario de la pandemia de influenza de 1918. En el evento participaron expertos del gobierno y el mundo académico que debatieron sobre las amenazas actuales de una pandemia y el futuro de la preparación para una pandemia, la prevención y el control de la influenza. Los expertos en influenza de EE. UU. Y el mundo que asistieron a la reunión coincidieron en que aún enfrentamos grandes desafíos para prepararnos para futuras pandemias de influenza, pero parte de la solución es reconocer estos desafíos y trabajar junto con el resto del mundo para abordarlos.

Para obtener más información sobre la pandemia de 1918, consulte el sitio web de los CDC y rsquos 1918 (virus H1N1). Para obtener más información sobre las pandemias de influenza, consulte Influenza pandémica.


Evolución de los procariotas: bacterias y arqueas

Los procariotas son principalmente bacterias y sus avances condujeron a organismos vivos más complejos. Se ha sugerido que la naturaleza diversa de bacterias y arqueobacterias resultó de esta evolución. A medida que las bacterias modificaron las estructuras para expandir su territorio y tolerancia, se transformaron en nuevas especies de bacterias con diversas estructuras y funciones. ¡Debido a su singularidad, las bacterias se clasifican en su propio reino!

Los avances en la estructura y función de los procariotas continuaron hasta el punto en que ahora se pueden identificar dos tipos separados: bacterias y arqueas.

Bacterias y cianobacterias

Las bacterias son las más comunes y están bien estudiadas porque son las más fáciles de encontrar e históricamente han sido la fuente de muchas enfermedades humanas, como la peste bubónica, la tuberculosis y el cólera, y la fuente de muchos avances como el queso, el ADN recombinante y flora intestinal, que ayuda en la digestión y producción de nutrientes.

Bionote

Incluso hoy en día, la anabaena, una cianobacteria típica, florece en ambientes acuáticos sobrecargados de nutrientes para producir un color azul verdoso revelador. Los ecologistas utilizan las flores de anabaena como indicador de la calidad ambiental.

Las bacterias parecen ser más simples que las arqueas porque no poseen ciertas estructuras avanzadas típicas de las arqueas, como la ARN polimerasa compleja, la presencia de interones y cadenas de carbono ramificadas en las membranas lipídicas, así como algunas membranas internas. Sin embargo, poseen una membrana celular y tienen funciones vitales definidas. Existen solos o en colonias, en una variedad de formas, y algunos pueden soportar condiciones desfavorables formando un protector. endospora alrededor de la célula, lo que permite que la célula permanezca viable e inactiva hasta que lleguen las condiciones favorables. Las bacterias y las arqueas poseen flagelos en forma de látigo para moverse.

Las cianobacterias, también conocidas como algas verdiazules, son organismos intrigantes porque contienen capacidades fotosintéticas y se cree que son responsables de cambiar el entorno prehistórico a una atmósfera de oxígeno.

En Australia se descubrieron cianobacterias microfósiles con una antigüedad estimada de 3.500 millones de años. Su producción de oxígeno hipotética probablemente también creó la capa protectora de ozono.

Arqueas

Las arqueas tienen estructuras como las secuencias de nucleótidos del ARNt y la ARN polimerasa que están más estrechamente relacionadas con los eucariotas que con las bacterias. Han adaptado moléculas complejas de proteínas, carbohidratos y lípidos que les permiten vivir y reproducirse en los entornos más duros donde nada más vivirá. De hecho, las arqueas son tan diferentes de las bacterias que también se clasifican en su propio reino, ¡separadas de todos los demás organismos! Muchas especies son autótrofas y obtienen energía a través de la quimiosíntesis de dióxido de carbono en lugar de la fotosíntesis de dióxido de carbono. Debido a su estilo de vida extremo, no tienen el historial de investigación científica que han generado las bacterias, aunque contienen las soluciones para expandir el territorio genético de otros microorganismos útiles. Por ejemplo, las arqueobacterias prosperan en las aguas termales del Parque Nacional Yellowstone, donde la temperatura del agua se mide a 194F (90C).