La imagen del microscopio electrónico de transmisión muestra el SARS-CoV-2, el virus que causa la COVID-19, aislado de un paciente en EE.UU. Las partículas del virus salen de la superficie de las células cultivadas en el laboratorio. Los picos en el borde exterior de las partículas del virus dan a los coronavirus su nombre, parecido a una corona.NIAID-RML

A finales de 2019, los primeros informes de una infección respiratoria desconocida -en algunos casos mortal- surgieron de Wuhan, China. La fuente de esa infección se identificó rápidamente como un nuevo coronavirus, relacionado con los que habían causado brotes del Síndrome Respiratorio Agudo Severo (SARS) entre 2002 y 2004 y del Síndrome Respiratorio de Oriente Medio (MERS) en 2012.

La Organización Mundial de la Salud declaró la enfermedad resultante del nuevo virus, COVID-19, como una Emergencia de Salud Pública de Preocupación Internacional. A principios de marzo de 2020, el nuevo coronavirus -ahora denominado SARS-CoV-2- había infectado a más de 90.000 personas en todo el mundo y causado la muerte de al menos 3.100.

Al igual que otros coronavirus, las partículas del SARS-CoV-2 son esféricas y tienen unas proteínas denominadas púas que sobresalen de su superficie. Estos picos se adhieren a las células humanas y luego sufren un cambio estructural que permite que la membrana viral se fusione con la membrana celular. Los genes virales pueden entonces entrar en la célula huésped para ser copiados, produciendo más virus. Trabajos recientes demuestran que, al igual que el virus que causó el brote de SARS en 2002, los picos del SARS-CoV-2 se unen a unos receptores de la superficie celular humana denominados enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2).

Para contribuir a los rápidos avances de la investigación, científicos de China hicieron pública la secuencia del genoma del nuevo coronavirus. Un equipo de colaboración que incluía a científicos del laboratorio del Dr. Jason McLellan de la Universidad de Texas en Austin y del Centro de Investigación de Vacunas (VRC) del NIAID aisló una parte del genoma que se predijo que codificaba para su proteína de espiga basándose en las secuencias de coronavirus relacionados. A continuación, el equipo utilizó células cultivadas para producir grandes cantidades de la proteína para su análisis.

Estructura a nivel atómico de la proteína pico del SARS-CoV-2. El dominio de unión al receptor, la parte de la espiga que se une a la célula huésped, está coloreada en verde. UT Austin, McLellan Lab

El estudio fue financiado en parte por el Instituto Nacional de Alergia y Enfermedades Infecciosas (NIAID) de los NIH. Los resultados se publicaron el 19 de febrero de 2020 en Science.

Los investigadores utilizaron una técnica llamada criomicrografía electrónica para tomar imágenes detalladas de la estructura de la proteína de la espiga. Para ello, se congelan las partículas del virus y se dispara una corriente de electrones de alta energía a través de la muestra para crear decenas de miles de imágenes. A continuación, estas imágenes se combinan para obtener una vista detallada en 3D del virus.

Los investigadores descubrieron que la espiga del SARS-CoV-2 tenía entre 10 y 20 veces más probabilidades de unirse a la ACE2 en las células humanas que la espiga del virus del SARS de 2002. Esto puede permitir que el SARS-CoV-2 se propague más fácilmente de persona a persona que el virus anterior.

A pesar de las similitudes en la secuencia y la estructura entre los picos de los dos virus, tres anticuerpos diferentes contra el virus del SARS de 2002 no pudieron unirse con éxito a la proteína del pico del SARS-CoV-2. Esto sugiere que las posibles estrategias de tratamiento basadas en vacunas y anticuerpos tendrán que ser exclusivas para el nuevo virus.

“Esperamos que estos hallazgos ayuden al diseño de vacunas candidatas y al desarrollo de tratamientos para el COVID-19”, afirma el Dr. Barney Graham, Director Adjunto del VRC.

Los investigadores están trabajando actualmente en vacunas candidatas dirigidas a la proteína de pico del SARS-CoV-2. También esperan utilizar la proteína de pico para aislar anticuerpos de personas que se han recuperado de la infección por el nuevo coronavirus. Si se producen en grandes cantidades, estos anticuerpos podrían utilizarse para tratar nuevas infecciones antes de que se disponga de una vacuna. Además, los investigadores de los NIH están buscando otros enfoques para tratar el virus.