ARTICULO DE REVISIÓN
REVISTA DE LA FACULTAD DE MEDICINA HUMANA 2020 - Universidad Ricardo PalmaDOI 10.25176/RFMH.v20i4.2944
IMPORTANCIA DE LA GENÉTICA COMO CIENCIA EN RELACIÓN A LA PANDEMIA DE COVID-19
IMPORTANCE OF GENETICS AS A SCIENCE IN RELATION TO THE COVID-19 PANDEMIC
E. Eduardo Sanchez-Castro1,a, Cecilia Pajuelo-Reyes2,b
1Laboratorio de Genética de las Enfermedades Metabólicas, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima-Perú.
2Instituto de Enfermedades Tropicales. Universidad Nacional Toribio Rodriguez de Mendoza, Chachapoyas-Perú.
aBiólogo genetista biotecnólogo.
bBióloga genetista biotecnóloga.
RESUMEN
La actual pandemia de COVID-19 se ha convertido en un grave problema de salud pública mundial, contándose más de 6 millones de casos y centenas de miles de muertes a la fecha. La genética por su parte está teniendo un papel
protagónico en la identificación, manejo y tratamiento de enfermedades. En el presente artículo se detalla sobre la importancia de la genética como ciencia para afrontar la amenaza global de la COVID-19, desde diferentes enfoques.
Se resaltan los aportes que ha tenido y seguirá teniendo la genética en la identificación del nuevo virus SARS- CoV-2, en el desarrollo de nuevas técnicas diagnósticas, en la prevención de contagios y del desarrollo de cuadros graves,
así como en el diseño de vacunas y en la propuesta y evaluación de tratamientos para la COVID-19.
Palabras clave: COVID-19; SARS- CoV-2; Genética; Pandemia (fuente: DeCS BIREME).
ABSTRACT
The current COVID-19 pandemic has become a major global public health problem with more than 6 million cases and hundreds of thousands of deaths until now. Genetics is playing a leading role in the identification, management and
treatment of diseases. This article details the importance of genetics as a science to face the global threat of COVID-19, from different approaches. The contributions that genetics have had and will continue to have in the identification
of the new SARS-CoV-2 virus, in the development of new diagnostic techniques, in the prevention of infections and development of severe symptoms, as well as in the design of vaccines and in the proposal and evaluation of treatments
for COVID-19.
Key words: COVID-19; SARS- CoV-2; Genetics; Pandemic (source: MeSH NLM).
INTRODUCCIÓN
La pandemia de COVID-19 es uno de los más grandes problemas para la salud pública mundial de los últimos tiempos. El virus SARS-CoV-2, que la ocasiona, presenta un elevado número básico de reproducción (2-2,5), que se traduce en grandes números de infectados alrededor del mundo; característica que se suma a una tasa cruda de mortalidad de 3 a 4%(1). A la fecha, en junio del 2020, con reportes diarios por parte de la OMS, el nivel de riesgo mundial se clasifica como “muy alto”, contándose más de 6 000 000 de casos confirmados y más de 375 000 muertes por causa de la COVID-19 en el planeta(2). En el Perú, las cifras ascienden a más 178 000 casos confirmados y más de 4 800 fallecidos, con una tendencia en aumento(3), a pesar de las medidas tomadas por el gobierno. Cabe resaltar que la COVID-19 todavía carece de medicamentos específicos aprobados por la Agencia de Medicamentos y Alimentación (FDA) para tratar la enfermedad(4) y que la esperanza de una vacuna todavía se encuentra a meses de distancia, en el mejor de los casos(5).
La genética, la ciencia que estudia la herencia biológica, ha recorrido un largo camino desde Mendel hasta la actualidad, cuando el entendimiento de los genes, de la genética de poblaciones, de la biología molecular, de la epigenética y de la edición génica se halla en su auge histórico(6,7). El potencial de la genética como ciencia no se limita a un área en específico, siendo una ciencia transversal que entra a tallar en las diferentes biotecnologías y que se involucra en campos tan dispares como el médico, el ambiental o el industrial, entre muchos otros(8). Precisamente, con respecto a la pandemia actual, la genética como ciencia ha tenido y seguirá teniendo un papel protagónico en cuanto a la identificación de la enfermedad, el desarrollo de técnicas diagnósticas, la prevención de contagios y de la manifestación de casos severos, la elaboración de vacunas y la propuesta y mejora potencial de tratamientos venideros. Reconocer el valor de este campo de la ciencia en este contexto específico permite comprender con ejemplos claros el porqué se debe realizar e invertir en investigación básica y aplicada, dado que en situaciones como la actual (así como en muchas otras) su aporte a la humanidad es indiscutible.
El presente artículo detallará la importancia de la genética, desde diferentes enfoques, con respecto a la COVID-19 y resaltará su rol clave para afrontar esta amenaza global.
IDENTIFICACIÓN DE UN NUEVO CORONAVIRUS
Los coronavirus son un grupo de virus que de manera general afecta a un amplio espectro de mamíferos y otros grupos animales. Sin embargo, la posibilidad de que ocurra una infección por spillover, en la cual un virus que afectaba solo animales empieza a afectar a humanos, es un fenómeno bien conocido que da lugar a enfermedades zoonóticas. Aunque la mayoría de enfermedades causadas por coronavirus suelen ser leves, ejemplos de enfermedades graves se han visto en las últimas epidemias del 2002 y 2012, con el síndrome respiratorio agudo grave (SARS) y el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS), respectivamente(9).
La genética cumple un papel fundamental en la identificación de este tipo de enfermedades dado que, una vez que la sintomatología específica de estas se manifiesta y se alertan a las autoridades en salud de los lugares de brote, es a través de la genética que se identifican las enfermedades como tal, producto de virus específicos(10), como ha sido el caso del SARS- CoV-2 para la actual pandemia de COVID-19(11,12).
En este sentido, la genética no solo es imprescindible para la declaración de que se tiene una nueva enfermedad zoonótica, sino que permite comprender su origen y dirección. Mediante estudios filogenéticos se ha identificado un 96% de similitud entre el SARS- CoV-2 y coronavirus de murciélagos, lo cual nos sugiere fuertemente su origen natural. Por otro lado, se han identificado 2 tipos principales de SARS-CoV-2, el L y el S, habiéndose presentado una selección hacia el tipo con manifestación más agresiva, el L, lo cual nos indica la dirección en la que va evolucionando el virus actualmente(13).
De hecho, la capacidad de la genética para determinar el origen de estas enfermedades también es de provecho a la hora de descartar teorías conspirativas(14) que se extienden por la preocupación y miedo que acompañan las pandemias y las medidas de los gobiernos para controlarlas(15). Con este aporte, la genética ayuda a reducir la problemática que estas creencias generan para la comunidad, como el desacato a las medidas de mitigación.
Por otro lado, la filogenética ayuda de manera efectiva a la vigilancia de estas enfermedades emergentes desde las etapas más tempranas de estas crisis de salud pública, permitiendo, por ejemplo, estimar el valor del número de reproducción del virus(16), con lo cual a su vez se puede predecir la tasa de contagio y con ello planificar las acciones requeridas para controlar la enfermedad.
En cuanto a temas de prevención de enfermedades, el entendimiento de la genética de este tipo de virus y de la naturaleza de las infecciones por spillover determinó factores de riesgo que podrían facilitar el contagio de coronavirus a humanos prediciendo la posibilidad de que enfermedades como la COVID-19 surgieran, específicamente en los lugares como Wuhan-China, el lugar del brote de esta enfermedad(17,18). En este sentido, darle una mayor atención a las sugerencias que surgen de estudios multidisciplinarios con bases en el conocimiento genético podrá ayudar a evitar crisis de salud tan grandes como la que estamos viviendo ahora.
En conclusión, la genética es necesaria para la identificación de un nuevo coronavirus, como lo fue el SARS-CoV-2; paso clave para poder empezar a tomar medidas adecuadas contra las enfermedades que generan, como la COVID-19. No obstante, esta rama de la biología también otorga información valiosa sobre el origen y evolución de la enfermedad, ayuda a vigilarla desde etapas tempranas del brote y nos provee de información para poder prevenir futuras enfermedades emergentes de este tipo.
TÉCNICAS DIAGNÓSTICAS
Una vez confirmada una nueva enfermedad y sobre todo cuando es declarada una pandemia, las técnicas diagnósticas son de vital importancia, tanto para lograr estimar las tasas de contagio y mortalidad, para evaluar la situación de cada paciente y tomar decisiones médicas, como para ejecutar planes a nivel de gobierno y predecir la curva de infectados en cada región, país y localidad(19).
El desarrollo, implementación y optimización de técnicas diagnósticas para la COVID-19 fue y sigue siendo un área activa de investigación en abril del 2020 que seguimos en crisis sanitaria por esta enfermedad. Diversas estrategias se han abordado para poder diagnosticar la COVID-19, teniéndose desde el apoyo de las imágenes médicas por tomografía computarizada (CT), pasando por pruebas que buscan proteínas tanto del virus como de anticuerpos humanos contra este, hasta las técnicas que buscan el material genético viral(20).
Para el diagnóstico, las pruebas basadas en la detección de ácidos nucleicos mediante la técnica de RT-qPCR han sido las más ponderadas para este tipo de enfermedad viral debido a su alta sensibilidad(21); sin embargo vale la pena destacar que su gran poder diagnóstico se ve beneficiado de la combinación de otras técnicas(22,23). Estos aportes se valoran especialmente cuando se incluye al panorama la existencia de pacientes asintomáticos contagiando a la población de manera activa(24), por lo que diagnósticos certeros son aún más necesarios.
Por otro lado, la genética en cuanto al diagnóstico de la COVID-19 no se ha limitado a una técnica (la basada en RT-qPCR), sino que se mantiene a la vanguardia, facilitando la propuesta de nuevas técnicas de diagnóstico rápido, como las basadas en CRISPR que ya se están probando(25).
En lo referente al diagnóstico, la genética cumple sin lugar a dudas un papel fundamental por su sensibilidad, no siendo excluyente, sino aditiva con respecto a otras técnicas. De todas maneras, es una ciencia que permite la aplicación de variantes e innovaciones que sin duda benefician a la humanidad en cuanto a diagnóstico de la COVID-19.
INFORMACIÓN PARA PREVENIR
Como ya se mencionó, la COVID-19 es generada por el virus SARS-CoV-2. Este virus ingresa a las células humanas aprovechando que su proteína S es reconocida por la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) y activada por la serina proteasa transmembrana 2 (TMPRSS2)(26). Al ser la COVID-19 una enfermedad respiratoria, se buscó e identificó el tipo celular específico del aparato respiratorio que este virus tiene por diana, siendo los neumocitos tipo 2 precisamente por su elevada coexpresión de ACE2 y TMPRSS2(27); sin embargo, también se sabe que estas proteínas se expresan en una amplia gama de tejidos humanos(28).
De cara a la actual pandemia, conocer la distribución, cantidad y variedad de las proteínas que permiten la infección viral nos ayuda a determinar y entender los grupos de riesgo y plantear planes de protección para estos, buscando prevenir la manifestación de cuadros graves de COVID-19. A través de análisis transcriptómicos, se ha determinado que las proteínas ACE2 Y TMPRSS2 se expresan principalmente en las células epiteliales del pulmón, en el riñón, intestino y vasos sanguíneos(29), pero también se ha reportado su expresión aumentada en el cerebro y en el corazón, lo que podría explicar los casos con fallas graves en el sistema nervioso y lesiones cardiacas, más allá del daño pulmonar(30,31). Asimismo, se ha visto que, en pacientes con hipertensión, diabetes, obesidad o hábito de fumar, ACE2 está sobre expresado, lo cual podría explicar en parte por qué estas personas han resultado ser más susceptibles a desarrollar cuadros severos de COVID-19(29,32,33). Otro grupo vulnerable a la COVID-19 son los adultos mayores, siendo que probablemente el nivel aumentado de expresión del ACE2 en este grupo explique al menos parcialmente el porqué de su correlación con casos graves y hasta fatales(34). Por otro lado, se ha propuesto que es necesario estudiar la predisposición genética a la COVID-19 según poblaciones, teniendo como precedente la existencia de polimorfismos en el gen de la ACE2 y que, a su vez, ya han sido relacionadas con otras enfermedades(35).
La genética inmunológica con respecto a severidad de los casos de COVID-19 es otra área a explotar en nuestra lucha contra la enfermedad. La efectividad de la respuesta inmune se da principalmente por el reconocimiento de los antígenos por los receptores de células T, lo cual es mediado por los complejos mayores de histocompatibilidad (MHC). Los alelos MHC, al ser variables entre individuos y estar bajo constante presión selectiva, son los principales candidatos para relacionarlos con la susceptibilidad genética en las enfermedades infecciosas(36). Es decir, haplotipos diferentes de MHC estarían relacionados con la respuesta de los pacientes a la COVID-19, lo que podría ayudar a determinar la severidad con que se presentaría la enfermedad, de contraerla. Definiendo qué individuos tienen una menor predisposición a desarrollar cuadros graves de la enfermedad, se podrá proponer desde el desarrollo de kits de detección que ayuden en un manejo clínico estratégico y una evaluación de la eficacia de la vacunación según individuos, hasta la elección del personal de salud que interaccionan con los pacientes(37).
Así, la información genética nos ofrece alternativas para prevenir los contagios y sobre todo poder proteger a la población vulnerable de sufrir cuadros severos de COVID-19, siendo que con el entendimiento de quiénes y por qué son más susceptibles, diferentes estrategias podrán adoptarse.
AYUDA EN LA ELABORACIÓN DE VACUNAS
En los últimos meses, muchas de las investigaciones alrededor del mundo en torno a la COVID-19 se han centrado en el desarrollo de una vacuna eficaz para la actual pandemia. La OMS anunció en febrero que se espera tener una vacuna con autorización de comercialización y aplicación aun dentro de los próximos 18 meses(5), que, aunque pueda parecer aún lejano, sería un récord en cuanto a la brevedad en lanzarse una vacuna aprobada. Actualmente, se vienen diseñando vacunas para COVID-19 en base a virus atenuados, ARN, proteínas virales y proteínas multiepítopos(38,39). utilizando diferentes metodologías y tecnologías como el ADN recombinante. Países como Estados Unidos, China, Francia, entre otros han desarrollado vacunas específicas para la COVID-19 que actualmente ya se encuentran probándose en humanos dentro de ensayos clínicos aprobados(40). Además, cabe mencionar que el Perú también está empezando a desarrollar una vacuna, de mano de la Universidad Cayetano Heredia (UPCH) y la empresa privada Farvet(41).
Mientras que, por años, el diseño de vacunas ha sido un proceso sumamente laborioso, costoso y lento, actualmente con la ayuda de la inmunobioinformática y el modelamiento de proteínas, basados en la información de las secuencias genéticas, la identificación de epítopos de gran inmunogenicidad se realiza en tiempos y a costos considerablemente menores(42). Ejemplo de estos avances es que se logró descubrir y diseñar los péptidos candidatos en el contexto de la actual pandemia en aproximadamente 2 meses desde que se lanzó la primera secuencia del genoma del virus(43). El uso de la vacunología inversa, al analizar las secuencias genómicas del virus con ayuda de herramientas bioinformáticas, ha logrado determinar las proteínas más probables a inducir una alta inmunogenicidad protectora como son la proteína S, la proteína no estructural 3 (nsp3) y la proteína no estructural 8 (nsp8), que actualmente están siendo probadas en diferentes vacunas para la COVID-19(44).
En cuanto a la elaboración de vacunas para la COVID-19, la genética se ha convertido en una herramienta esencial que disminuye grandemente los tiempos y costos de diseño. Esta mejora en el proceso de generación de vacunas eficientes nos acerca a que en los próximos meses se logre obtener una que se traduzca en el freno definitivo para la actual pandemia.
GENÉTICA Y TRATAMIENTOS PROSPECTIVOS
La genética puede aportar considerablemente en el diseño de tratamientos eficaces para la COVID-19, según poblaciones e individuos específicos, con el enfoque de medicina de precisión. Para ello, la farmacogenética estudia la relación entre la variabilidad genética y la efectividad de un fármaco, mientras que la farmacogenómica estudia las bases genéticas y moleculares de una enfermedad para encontrar nuevas vías de tratamiento(45). En el contexto actual, ya se han empezado a estudiar estas ramas de la genética y farmacología, concluyendo que es necesario considerar una estrategia según poblaciones para evaluar la efectividad y toxicidad de medicamentos propuestos para tratar la COVID-19 (como la ribavirina, α-interferón o captopril), dado que se han identificado variaciones interétnicas en farmacogenes involucrados(46).
Por otro lado, la genética también apoya a potenciar y desarrollar terapias contra la COVID-19. Ejemplo de esto es el uso de la edición genética de células madres mesenquimales (CMM) para potenciar sus cualidades terapéuticas antiinflamatorias en las llamadas células de cuarta generación(47), recordando que diferentes terapias basadas en CMM están propuestas y en ensayos clínicos actualmente para tratar la COVID-19. Un ejemplo de estas células de cuarta generación son las células LIFnano, una alternativa lista para ser producida a escala en condiciones de buenas prácticas de manufactura (GMP)(48).
Además, otra estrategia propuesta para el desarrollo de tratamientos para la COVID-19 es la basada en microARNs como reguladores de la síntesis de proteínas a nivel traduccional, ya habiéndose identificado por métodos bioinformáticos microARNs potenciales para este tipo de terapia, los cuales se planea incorporar en exosomas y administrar por vía intravenosa o por inhalación para inhibir la reproducción del virus en los pacientes(49).
La genética es una herramienta clave para el desarrollo de la medicina de precisión en los tratamientos de la COVID-19, aunque aún falten por resolver muchos desafíos (como la identificación de farmacogenes específicos para los nuevos medicamentos) sigue siendo una rama de la ciencia que nos provee de una gama de opciones y potencialidades para optimizar y desarrollar nuevas terapias a su vez.
CONCLUSIÓN
En conclusión, la genética es una ciencia que ha resultado esencial para controlar y combatir la actual pandemia de COVID-19. La genética está involucrada desde la identificación de la enfermedad, el desarrollo de metodologías diagnósticas, técnicas preventivas y diseño de vacunas, hasta para el diseño y evaluación de medicamentos y terapias para la COVID-19. Reconocer su valor tanto en el Perú como en el mundo sirve para comprender y propulsar la inversión en esta área del conocimiento, para así estar mejor preparados para enfrentar crisis como la actual y futuras que puedan venir. Es necesario identificar la brecha científica y tecnológica que existe en el Perú y en la región dentro de esta área y, considerando su importancia, que los gobiernos en conjunto con las empresas privadas tomen las medidas respectivas para acortarla.
La pandemia de COVID-19 es uno de los más grandes problemas para la salud pública mundial de los últimos tiempos. El virus SARS-CoV-2, que la ocasiona, presenta un elevado número básico de reproducción (2-2,5), que se traduce en grandes números de infectados alrededor del mundo; característica que se suma a una tasa cruda de mortalidad de 3 a 4%(1). A la fecha, en junio del 2020, con reportes diarios por parte de la OMS, el nivel de riesgo mundial se clasifica como “muy alto”, contándose más de 6 000 000 de casos confirmados y más de 375 000 muertes por causa de la COVID-19 en el planeta(2). En el Perú, las cifras ascienden a más 178 000 casos confirmados y más de 4 800 fallecidos, con una tendencia en aumento(3), a pesar de las medidas tomadas por el gobierno. Cabe resaltar que la COVID-19 todavía carece de medicamentos específicos aprobados por la Agencia de Medicamentos y Alimentación (FDA) para tratar la enfermedad(4) y que la esperanza de una vacuna todavía se encuentra a meses de distancia, en el mejor de los casos(5).
La genética, la ciencia que estudia la herencia biológica, ha recorrido un largo camino desde Mendel hasta la actualidad, cuando el entendimiento de los genes, de la genética de poblaciones, de la biología molecular, de la epigenética y de la edición génica se halla en su auge histórico(6,7). El potencial de la genética como ciencia no se limita a un área en específico, siendo una ciencia transversal que entra a tallar en las diferentes biotecnologías y que se involucra en campos tan dispares como el médico, el ambiental o el industrial, entre muchos otros(8). Precisamente, con respecto a la pandemia actual, la genética como ciencia ha tenido y seguirá teniendo un papel protagónico en cuanto a la identificación de la enfermedad, el desarrollo de técnicas diagnósticas, la prevención de contagios y de la manifestación de casos severos, la elaboración de vacunas y la propuesta y mejora potencial de tratamientos venideros. Reconocer el valor de este campo de la ciencia en este contexto específico permite comprender con ejemplos claros el porqué se debe realizar e invertir en investigación básica y aplicada, dado que en situaciones como la actual (así como en muchas otras) su aporte a la humanidad es indiscutible.
El presente artículo detallará la importancia de la genética, desde diferentes enfoques, con respecto a la COVID-19 y resaltará su rol clave para afrontar esta amenaza global.
IDENTIFICACIÓN DE UN NUEVO CORONAVIRUS
Los coronavirus son un grupo de virus que de manera general afecta a un amplio espectro de mamíferos y otros grupos animales. Sin embargo, la posibilidad de que ocurra una infección por spillover, en la cual un virus que afectaba solo animales empieza a afectar a humanos, es un fenómeno bien conocido que da lugar a enfermedades zoonóticas. Aunque la mayoría de enfermedades causadas por coronavirus suelen ser leves, ejemplos de enfermedades graves se han visto en las últimas epidemias del 2002 y 2012, con el síndrome respiratorio agudo grave (SARS) y el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS), respectivamente(9).
La genética cumple un papel fundamental en la identificación de este tipo de enfermedades dado que, una vez que la sintomatología específica de estas se manifiesta y se alertan a las autoridades en salud de los lugares de brote, es a través de la genética que se identifican las enfermedades como tal, producto de virus específicos(10), como ha sido el caso del SARS- CoV-2 para la actual pandemia de COVID-19(11,12).
En este sentido, la genética no solo es imprescindible para la declaración de que se tiene una nueva enfermedad zoonótica, sino que permite comprender su origen y dirección. Mediante estudios filogenéticos se ha identificado un 96% de similitud entre el SARS- CoV-2 y coronavirus de murciélagos, lo cual nos sugiere fuertemente su origen natural. Por otro lado, se han identificado 2 tipos principales de SARS-CoV-2, el L y el S, habiéndose presentado una selección hacia el tipo con manifestación más agresiva, el L, lo cual nos indica la dirección en la que va evolucionando el virus actualmente(13).
De hecho, la capacidad de la genética para determinar el origen de estas enfermedades también es de provecho a la hora de descartar teorías conspirativas(14) que se extienden por la preocupación y miedo que acompañan las pandemias y las medidas de los gobiernos para controlarlas(15). Con este aporte, la genética ayuda a reducir la problemática que estas creencias generan para la comunidad, como el desacato a las medidas de mitigación.
Por otro lado, la filogenética ayuda de manera efectiva a la vigilancia de estas enfermedades emergentes desde las etapas más tempranas de estas crisis de salud pública, permitiendo, por ejemplo, estimar el valor del número de reproducción del virus(16), con lo cual a su vez se puede predecir la tasa de contagio y con ello planificar las acciones requeridas para controlar la enfermedad.
En cuanto a temas de prevención de enfermedades, el entendimiento de la genética de este tipo de virus y de la naturaleza de las infecciones por spillover determinó factores de riesgo que podrían facilitar el contagio de coronavirus a humanos prediciendo la posibilidad de que enfermedades como la COVID-19 surgieran, específicamente en los lugares como Wuhan-China, el lugar del brote de esta enfermedad(17,18). En este sentido, darle una mayor atención a las sugerencias que surgen de estudios multidisciplinarios con bases en el conocimiento genético podrá ayudar a evitar crisis de salud tan grandes como la que estamos viviendo ahora.
En conclusión, la genética es necesaria para la identificación de un nuevo coronavirus, como lo fue el SARS-CoV-2; paso clave para poder empezar a tomar medidas adecuadas contra las enfermedades que generan, como la COVID-19. No obstante, esta rama de la biología también otorga información valiosa sobre el origen y evolución de la enfermedad, ayuda a vigilarla desde etapas tempranas del brote y nos provee de información para poder prevenir futuras enfermedades emergentes de este tipo.
TÉCNICAS DIAGNÓSTICAS
Una vez confirmada una nueva enfermedad y sobre todo cuando es declarada una pandemia, las técnicas diagnósticas son de vital importancia, tanto para lograr estimar las tasas de contagio y mortalidad, para evaluar la situación de cada paciente y tomar decisiones médicas, como para ejecutar planes a nivel de gobierno y predecir la curva de infectados en cada región, país y localidad(19).
El desarrollo, implementación y optimización de técnicas diagnósticas para la COVID-19 fue y sigue siendo un área activa de investigación en abril del 2020 que seguimos en crisis sanitaria por esta enfermedad. Diversas estrategias se han abordado para poder diagnosticar la COVID-19, teniéndose desde el apoyo de las imágenes médicas por tomografía computarizada (CT), pasando por pruebas que buscan proteínas tanto del virus como de anticuerpos humanos contra este, hasta las técnicas que buscan el material genético viral(20).
Para el diagnóstico, las pruebas basadas en la detección de ácidos nucleicos mediante la técnica de RT-qPCR han sido las más ponderadas para este tipo de enfermedad viral debido a su alta sensibilidad(21); sin embargo vale la pena destacar que su gran poder diagnóstico se ve beneficiado de la combinación de otras técnicas(22,23). Estos aportes se valoran especialmente cuando se incluye al panorama la existencia de pacientes asintomáticos contagiando a la población de manera activa(24), por lo que diagnósticos certeros son aún más necesarios.
Por otro lado, la genética en cuanto al diagnóstico de la COVID-19 no se ha limitado a una técnica (la basada en RT-qPCR), sino que se mantiene a la vanguardia, facilitando la propuesta de nuevas técnicas de diagnóstico rápido, como las basadas en CRISPR que ya se están probando(25).
En lo referente al diagnóstico, la genética cumple sin lugar a dudas un papel fundamental por su sensibilidad, no siendo excluyente, sino aditiva con respecto a otras técnicas. De todas maneras, es una ciencia que permite la aplicación de variantes e innovaciones que sin duda benefician a la humanidad en cuanto a diagnóstico de la COVID-19.
INFORMACIÓN PARA PREVENIR
Como ya se mencionó, la COVID-19 es generada por el virus SARS-CoV-2. Este virus ingresa a las células humanas aprovechando que su proteína S es reconocida por la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) y activada por la serina proteasa transmembrana 2 (TMPRSS2)(26). Al ser la COVID-19 una enfermedad respiratoria, se buscó e identificó el tipo celular específico del aparato respiratorio que este virus tiene por diana, siendo los neumocitos tipo 2 precisamente por su elevada coexpresión de ACE2 y TMPRSS2(27); sin embargo, también se sabe que estas proteínas se expresan en una amplia gama de tejidos humanos(28).
De cara a la actual pandemia, conocer la distribución, cantidad y variedad de las proteínas que permiten la infección viral nos ayuda a determinar y entender los grupos de riesgo y plantear planes de protección para estos, buscando prevenir la manifestación de cuadros graves de COVID-19. A través de análisis transcriptómicos, se ha determinado que las proteínas ACE2 Y TMPRSS2 se expresan principalmente en las células epiteliales del pulmón, en el riñón, intestino y vasos sanguíneos(29), pero también se ha reportado su expresión aumentada en el cerebro y en el corazón, lo que podría explicar los casos con fallas graves en el sistema nervioso y lesiones cardiacas, más allá del daño pulmonar(30,31). Asimismo, se ha visto que, en pacientes con hipertensión, diabetes, obesidad o hábito de fumar, ACE2 está sobre expresado, lo cual podría explicar en parte por qué estas personas han resultado ser más susceptibles a desarrollar cuadros severos de COVID-19(29,32,33). Otro grupo vulnerable a la COVID-19 son los adultos mayores, siendo que probablemente el nivel aumentado de expresión del ACE2 en este grupo explique al menos parcialmente el porqué de su correlación con casos graves y hasta fatales(34). Por otro lado, se ha propuesto que es necesario estudiar la predisposición genética a la COVID-19 según poblaciones, teniendo como precedente la existencia de polimorfismos en el gen de la ACE2 y que, a su vez, ya han sido relacionadas con otras enfermedades(35).
La genética inmunológica con respecto a severidad de los casos de COVID-19 es otra área a explotar en nuestra lucha contra la enfermedad. La efectividad de la respuesta inmune se da principalmente por el reconocimiento de los antígenos por los receptores de células T, lo cual es mediado por los complejos mayores de histocompatibilidad (MHC). Los alelos MHC, al ser variables entre individuos y estar bajo constante presión selectiva, son los principales candidatos para relacionarlos con la susceptibilidad genética en las enfermedades infecciosas(36). Es decir, haplotipos diferentes de MHC estarían relacionados con la respuesta de los pacientes a la COVID-19, lo que podría ayudar a determinar la severidad con que se presentaría la enfermedad, de contraerla. Definiendo qué individuos tienen una menor predisposición a desarrollar cuadros graves de la enfermedad, se podrá proponer desde el desarrollo de kits de detección que ayuden en un manejo clínico estratégico y una evaluación de la eficacia de la vacunación según individuos, hasta la elección del personal de salud que interaccionan con los pacientes(37).
Así, la información genética nos ofrece alternativas para prevenir los contagios y sobre todo poder proteger a la población vulnerable de sufrir cuadros severos de COVID-19, siendo que con el entendimiento de quiénes y por qué son más susceptibles, diferentes estrategias podrán adoptarse.
AYUDA EN LA ELABORACIÓN DE VACUNAS
En los últimos meses, muchas de las investigaciones alrededor del mundo en torno a la COVID-19 se han centrado en el desarrollo de una vacuna eficaz para la actual pandemia. La OMS anunció en febrero que se espera tener una vacuna con autorización de comercialización y aplicación aun dentro de los próximos 18 meses(5), que, aunque pueda parecer aún lejano, sería un récord en cuanto a la brevedad en lanzarse una vacuna aprobada. Actualmente, se vienen diseñando vacunas para COVID-19 en base a virus atenuados, ARN, proteínas virales y proteínas multiepítopos(38,39). utilizando diferentes metodologías y tecnologías como el ADN recombinante. Países como Estados Unidos, China, Francia, entre otros han desarrollado vacunas específicas para la COVID-19 que actualmente ya se encuentran probándose en humanos dentro de ensayos clínicos aprobados(40). Además, cabe mencionar que el Perú también está empezando a desarrollar una vacuna, de mano de la Universidad Cayetano Heredia (UPCH) y la empresa privada Farvet(41).
Mientras que, por años, el diseño de vacunas ha sido un proceso sumamente laborioso, costoso y lento, actualmente con la ayuda de la inmunobioinformática y el modelamiento de proteínas, basados en la información de las secuencias genéticas, la identificación de epítopos de gran inmunogenicidad se realiza en tiempos y a costos considerablemente menores(42). Ejemplo de estos avances es que se logró descubrir y diseñar los péptidos candidatos en el contexto de la actual pandemia en aproximadamente 2 meses desde que se lanzó la primera secuencia del genoma del virus(43). El uso de la vacunología inversa, al analizar las secuencias genómicas del virus con ayuda de herramientas bioinformáticas, ha logrado determinar las proteínas más probables a inducir una alta inmunogenicidad protectora como son la proteína S, la proteína no estructural 3 (nsp3) y la proteína no estructural 8 (nsp8), que actualmente están siendo probadas en diferentes vacunas para la COVID-19(44).
En cuanto a la elaboración de vacunas para la COVID-19, la genética se ha convertido en una herramienta esencial que disminuye grandemente los tiempos y costos de diseño. Esta mejora en el proceso de generación de vacunas eficientes nos acerca a que en los próximos meses se logre obtener una que se traduzca en el freno definitivo para la actual pandemia.
GENÉTICA Y TRATAMIENTOS PROSPECTIVOS
La genética puede aportar considerablemente en el diseño de tratamientos eficaces para la COVID-19, según poblaciones e individuos específicos, con el enfoque de medicina de precisión. Para ello, la farmacogenética estudia la relación entre la variabilidad genética y la efectividad de un fármaco, mientras que la farmacogenómica estudia las bases genéticas y moleculares de una enfermedad para encontrar nuevas vías de tratamiento(45). En el contexto actual, ya se han empezado a estudiar estas ramas de la genética y farmacología, concluyendo que es necesario considerar una estrategia según poblaciones para evaluar la efectividad y toxicidad de medicamentos propuestos para tratar la COVID-19 (como la ribavirina, α-interferón o captopril), dado que se han identificado variaciones interétnicas en farmacogenes involucrados(46).
Por otro lado, la genética también apoya a potenciar y desarrollar terapias contra la COVID-19. Ejemplo de esto es el uso de la edición genética de células madres mesenquimales (CMM) para potenciar sus cualidades terapéuticas antiinflamatorias en las llamadas células de cuarta generación(47), recordando que diferentes terapias basadas en CMM están propuestas y en ensayos clínicos actualmente para tratar la COVID-19. Un ejemplo de estas células de cuarta generación son las células LIFnano, una alternativa lista para ser producida a escala en condiciones de buenas prácticas de manufactura (GMP)(48).
Además, otra estrategia propuesta para el desarrollo de tratamientos para la COVID-19 es la basada en microARNs como reguladores de la síntesis de proteínas a nivel traduccional, ya habiéndose identificado por métodos bioinformáticos microARNs potenciales para este tipo de terapia, los cuales se planea incorporar en exosomas y administrar por vía intravenosa o por inhalación para inhibir la reproducción del virus en los pacientes(49).
La genética es una herramienta clave para el desarrollo de la medicina de precisión en los tratamientos de la COVID-19, aunque aún falten por resolver muchos desafíos (como la identificación de farmacogenes específicos para los nuevos medicamentos) sigue siendo una rama de la ciencia que nos provee de una gama de opciones y potencialidades para optimizar y desarrollar nuevas terapias a su vez.
CONCLUSIÓN
En conclusión, la genética es una ciencia que ha resultado esencial para controlar y combatir la actual pandemia de COVID-19. La genética está involucrada desde la identificación de la enfermedad, el desarrollo de metodologías diagnósticas, técnicas preventivas y diseño de vacunas, hasta para el diseño y evaluación de medicamentos y terapias para la COVID-19. Reconocer su valor tanto en el Perú como en el mundo sirve para comprender y propulsar la inversión en esta área del conocimiento, para así estar mejor preparados para enfrentar crisis como la actual y futuras que puedan venir. Es necesario identificar la brecha científica y tecnológica que existe en el Perú y en la región dentro de esta área y, considerando su importancia, que los gobiernos en conjunto con las empresas privadas tomen las medidas respectivas para acortarla.
Contribuciones de autoría: Los autores participaron en la génesis de la idea, el diseño, la recolección de la información, el análisis de los resultados y la preparación del manuscrito.
Financiamiento: Autofinanciado
Conflicto de interés: Los autores declaran no tener conflictos de interés en la publicación de este artículo.
Recibido: 19 de abril 2020
Aprobado: 07 de Junio 2020
Correspondencia: E. Eduardo Sanchez-Castro.
Dirección: Pasaje Monte Líbano 120, Surco, Lima-Perú.
Teléfono: +51 959 025 773
Correo electrónico: enrqiue.sanchez1@unmsm.edu.pe
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