Todos los años por estas fechas las revista Science y Nature publican las diez noticias o personajes de ciencia más relevantes del año. En 2022 varias de las seleccionadas han tenido como protagonistas a nuestros queridos microbios.
Entre los diez mejores descubrimientos del año, según Science, están:
1. Los microbios han dejado de ser microscópicos
El único dogma en Biología es que en Biología no hay dogmas: siempre encontramos una excepción, uno que se sale de la norma establecida, incluso más excepcional que las propias excepciones. La Naturaleza nunca deja de sorprendernos. En junio se publicó el descubrimiento de lo que de forma comparativa podríamos definir como una auténtico “dinosaurio” bacteriano: la bacteria más grande jamás vista, un “monstruo” con una longitud superior a 9.000 micras, ¡una bacteria de casi un centímetro de largo! Ya se habían descrito bacterias gigantes, pero lo de este nuevo microorganismo supera todas las expectativas. Thiomargarita magnifica, que así se ha llamado, puede ser 5.000 veces más grande que muchas células bacterianas. Se ha aislado de los manglares marinos tropicales de isla Guadalupe en las Antillas. Los análisis de imágenes revelan que el interior del organismo está repleto de copias del genoma, una poliploidía masiva sin precedentes, con más de medio millón de copias del genoma. Esto es el mayor número de copias de genoma para una sola célula jamás descrito hasta ahora. Cuando se analiza y se secuencia una de las copias, se observa que esta bacteria contiene 11.788 genes, el triple de lo que normalmente contiene un procariota “normal” (unos 4.000 genes), un genoma tan grande como la levadura de panadería Saccharomyces cerevisiae y con más genes que el hongo modelo Aspergillus nidulans (con unos 9.500 genes). La parte interior de la célula está rellena de una gran vacuola que ocupa más del 70% del volumen. El citoplasma queda, por tanto, restringido a una fina capa en la periferia de la célula con gránulos de azufre dispersos. Los filamentos de Thiomargarita magnífica de casi un centímetro de largo representan en realidad células individuales con el material genético y los ribosomas localizados en compartimentos rodeados de un nuevo tipo de membrana, estructuras a modo de “pepitas”. Todas estas características celulares únicas probablemente permitan que este organismo puede crecer a un tamaño inusualmente grande y eludir las limitaciones biofísicas y bioenergéticas en el crecimiento.
Algunos han sugerido que quizá este nuevo microorganismo suponga un eslabón intermedio en la evolución desde las células procariotas hacia la estructura eucariota más compleja y repleta de orgánulos en su interior. Sin embargo, más que el “eslabón perdido” es muy probable que se trate de un fenómeno de adaptación evolutiva a una condición y ambiente selectivo muy determinado. Una muestra más de que la biodiversidad microbiana es fascinante y nunca deja de sorprendernos.
A centimeter-long bacterium with DNA contained in metabolically active, membrane-bound organelles. Volland, JM, y col. Science. 2022. 376(6600):1453-1458.
Este artículo fue noticia del blog microBIO:
La magnífica Thiomargarita: la bacteria más grande jamás descrita
2. La vacuna contra uno de los virus respiratorios más puñeteros
El virus respiratorio sincitial (VRS) suele causar síntomas leves similares a los del resfriado en jóvenes y adultos sanos. Pero en los bebés, el virus puede causar una inflamación respiratoria y acabar en bronquiolitis, y en los ancianos puede empeorar las afecciones pulmonares y cardíacas existentes, causando la muerte en ambos casos (se calculan 120.00 niños muertos al año y más de 300.000 hospitalizaciones y 14.000 muertos en ancianos). Hace años más de 50 años ya se intentó un candidato experimental a vacuna contra el VRS, pero se abandonó después de que en un ensayo clínico murieran dos niños y el 80% de los que la recibieron acabaran en el hospital. Posteriormente, se descubrió la razón: el virus no estaba completamente inactivado, la vacuna solo provocó anticuerpos relativamente débiles, que no solo no lograron detener el virus, sino que le ayudaron a dañar las vías respiratorias.
Hace unas pocas semanas, se anunciaron los resultados de los primeros ensayos clínicos con una nueva vacuna basada en la proteína F de la envoltura del virus. Esta proteína cambia de forma después de acoplarse a un receptor de la célula que va a infectar. Como consecuencia el virus se fusiona con la célula, estableciendo la infección. La vacuna consiste en bloquear esa unión de la proteína F con la célula. Como resultado, la vacunación impide la infección y desencadena, al mismo tiempo, altos niveles de anticuerpos potentes. Este ensayo de Pfizer, se está llevando a cabo en 18 países, en 7.400 mujeres embarazadas que recibieron una dosis de esta vacuna o una inyección de placebo durante su segundo o tercer trimestre. De esta forma las madres transfieren de forma natural a los fetos los anticuerpos contra los virus estimulados por la vacuna: se vacuna al embrión, vacunando a las madres. Los resultados, que todavía no se han publicado, sugieren que la vacuna tuvo una eficacia de casi el 82 % contra enfermedades graves del tracto respiratorio inferior dentro de los primeros 90 días de un recién nacido. A los 6 meses de edad, la eficacia se redujo al 69%. Los ensayos clínicos demuestran además que la vacuna protege de manera segura sin causar efectos secundarios graves. Otras empresas están también en fase de ensayo clínico de vacunas similares por lo que, muy probablemente, en el próximo año se apruebe alguna vacuna contra este importante patógeno.
‘Extremely satisfying’: Scientist’s insight powers new RSV vaccine for infants. Cohen, J, Science, 2 Nov 2022.
3. Un virus herpes como la causa de la esclerosis múltiple
A principios de año se publicó un trabajo en el que los investigadores demostraron que un virus del herpes común es un factor esencial para el desarrollo de la esclerosis múltiple, una enfermedad degenerativa en la que el sistema inmunitario ataca la mielina de las propias neuronas. La esclerosis múltiple causa desde síntomas leves, como visión borrosa, fatiga y entumecimiento, hasta la parálisis del habla o del movimiento (por eso se suele denominar “la enfermedad de las mil caras”). Se calcula que afecta a unos 2,8 millones de personas en todo el mundo. La causa de esta enfermedad degenerativa sigue siendo una incógnita. La enfermedad no tiene cura.
Durante mucho tiempo se ha relacionado al virus del herpes de Epstein-Barr con la esclerosis múltiple. Este virus infecta a la mayoría de las personas en la infancia y luego permanece latente en ciertos glóbulos blancos. Se transmite principalmente a través de la saliva, y provoca la mononucleosis infecciosa, o «enfermedad del beso», muy frecuente en adolescentes y adultos jóvenes. Casi todas las personas con esclerosis múltiple tienen anticuerpos contra el virus de Epstein-Barr, pero como también lo tienen el 95 % de los adultos sanos, es muy difícil identificar el virus como la causa de la enfermedad. La manera ideal de demostrar esta relación sería que hacer un seguimiento de un grupo de jóvenes que aún no han sido infectados por el virus, para ver si los que contraen la infección tienen más probabilidades de desarrollar la esclerosis múltiple que los que no se infectan. Un grupo de investigadores encontraron la forma inteligente de hacer este “experimento”: analizar una base de datos de registros médicos de 10 millones de militares estadounidenses en servicio activo durante 20 años (se alistaron entre 1993 y 2013) y que dieron una muestra de sangre cada dos años para las pruebas del VIH. Pudieron así relacionar la aparición de la enfermedad con la del virus.
Sus resultados muestran que, de los 10 millones de soldados, 955 desarrollaron esclerosis múltiple. De los 801 con suficientes muestras de sangre, 35 dieron negativo para el virus en su primer análisis de sangre; y todos menos uno se volvieron positivos para el virus antes de desarrollar esclerosis múltiple unos cinco años después. En comparación, sólo la mitad de los participantes del estudio sin esclerosis múltiple utilizados como controles se volvieron positivos para el virus. Esto significa que el riesgo de esclerosis múltiple aumentó 32 veces después de la infección por virus del herpes de Epstein-Barr. Pero no aumentó después de la infección con otros virus, incluido el citomegalovirus transmitido de manera similar. Este riesgo es comparable al aumento del riesgo de contraer cáncer de pulmón por fumar mucho. Además, las personas que finalmente desarrollaron esclerosis múltiple tuvieron un aumento en los niveles de una proteína relacionada con la degradación neuronal solo después de la infección por el virus. Estos hallazgos no pueden explicarse por ningún factor de riesgo conocido de esclerosis múltiple y sugieren que el virus del herpes de Epstein-Barr es la principal causa de esta enfermedad.
Sin embargo, no se sabe cuál es el mecanismo concreto por el que el virus puede causar la esclerosis múltiple. Se ha sugerido que el virus pueda transforma las células B para que se vuelvan patógenas o que una proteína del virus sea similar a alguna proteína neuronal (mimetismo molecular) y le “enseña” al sistema inmunitario a atacar los nervios. Lo interesante de todo esto es que se podría desarrollar una vacuna contra el virus que podría al mismo tiempo ser efectiva contra la enfermedad.
Longitudinal analysis reveals high prevalence of Epstein-Barr virus associated with multiple sclerosis. Bjornevik, K., y col. Science. 2022. 375(6578):296-301.
Two decades of soldiers’ medical records implicate common virus in multiple sclerosis. Kaise, J. Science. 13 Jan 2022.
4. El legado que nos dejó la Peste Negra
Hace 700 años, la pandemia de Peste Negra, causada por la bacteria Yersinia pestis, mató entre un tercio y la mitad de las personas que vivían en Europa. Una pandemia tan devastadora en la que murió mucha gente y muy rápidamente (entre 1347 y 1352), debió haber actuado como una poderosa fuerza selectiva, favoreciendo a las personas con defensas inmunológicas particularmente efectivas contra esta enfermedad. La pregunta era, ¿una plaga tan mortal pudo afectar a la evolución de la especie humana, dejó alguna “huella” en los supervivientes?
La respuesta la han encontrado este año un grupo de investigadores que han analizado el ADN antiguo de los huesos de más de 500 personas enterradas antes, durante y después de la Peste Negra en Londres y Dinamarca. Los resultados demostraron que los supervivientes tenían muchas más probabilidades de portar determinadas variantes genéticas que aumentaran su respuesta inmunológica contra Yersinia pestis. En concreto, la pandemia seleccionó un gen, el ERARP2, que codifica para una proteína (llamada aminopeptidasa 2 del retículo endoplásmico), que ayuda a las células inmunitarias a reconocer y combatir los virus. Los investigadores encontraron dos variantes del gen ERAP2 que difieren en solo un nucleótido: uno produce una proteína de tamaño completo, el otro una versión truncada. Las personas que heredaron las dos copias de la variante que codifica la proteína de tamaño completo tenían el doble de probabilidades de haber sobrevivido a la peste que las que heredaron dos copias de la otra variante truncada. La Peste Negra, por tanto, ejerció una selección positiva para la evolución del sistema inmunitario. Los investigadores también cultivaron en el laboratorio células humanas con y sin el gen ERAP2 y descubrieron que las células con la versión completa del gen producían más proteínas del sistema inmunitario llamadas citoquinas cuando se exponían a Y. pestis. La rápida propagación de esta variante genética protectora en Europa durante el siglo posterior a la Peste Negra es el ejemplo más claro hasta ahora de un proceso de selección natural en el genoma humano.
Sin embargo, esta variante que se seleccionó y que nos protegió de la Peste Negra tuvo un precio: también confiere un mayor riesgo de desarrollar enfermedades autoinmunes, como la enfermedad de Crohn y la artritis reumatoide, inflamaciones de intestino delgado en un caso y de articulaciones en el otro.
Evolution of immune genes is associated with the Black Death. Klunk, J., y col. Nature. 2022. 611:312–319.
Este artículo fue noticia en el programa de radio “Microbios desde el museo”: La herencia de la Peste Negra.
Una pregunta que surgió en relación con esta noticia es si la pandemia de COVID-19 podría tener un efecto similar. Muy probablemente no por varias razones. 1) El tamaño de la población afectada es muy diferente, en Europa en la época de la Peste Negra había unos 80 millones de habitantes y murieron casi la mitad de la población. Ahora la población es de 750 millones y en proporción la COVID-19 ha tenido un efecto muchísimo menor, la tasa de mortalidad es mucho menor. 2) La Peste Negra afectaba a todas las edades, mientras la COVID-19 ha tenido un efecto sobre todo en la población mayor, lo que influye menos en la evolución.
Por su parte, la revista Nature selecciona las diez personas que han ayudado a “dar forma” a la ciencia en 2022. Entre ellos, algunos que tiene que ver con la microbiología:
5. DIMIE OGOINA: el vigilante de la viruela del mono.
La investigación de este científico nigeriano ayudó al resto del mundo a combatir el virus. Dimie Ogoina es médico especialista en enfermedades infecciosas de la Universidad del Delta del Níger (Nigeria), fue la primera persona en diagnosticar a alguien con un caso confirmado de la enfermedad de la viruela del mono. Dimie Ogoina sospechó que se estaba extendiendo una nueva enfermedad cuando el 22 de septiembre de 2017 llegó a su clínica un niño de 11 años con un extraño sarpullido en la piel y llagas dentro de la boca. Ogoina sospechó que se trataba de una enfermedad extremadamente rara: la viruela del mono, y así lo confirmaron los análisis posteriores. El virus apareció en su país en 2017 por primera vez en casi 40 años y provocó más de 700 casos confirmados y sospechosos. Al igual que con el brote actual, aquella epidemia de Nigeria parecía estar concentrada en áreas urbanas y entre hombres adultos jóvenes y de mediana edad. Esto era diferente de los patrones de transmisión anteriores de viruela del mono, que generalmente aparecían en áreas rurales y en niños, a menudo como resultado del contacto con animales salvajes infectados. Ogoina fue fundamental para detallar la propagación del patógeno en Nigeria, señalando las legiones genitales inusuales que causó y el hecho de que los niños parecían estar a salvo, incluso en algunos hogares donde había infecciones. En 2019, sobre la base de esta evidencia, él y sus colegas argumentaron que el virus podría propagarse a través del contacto sexual y que podría propagarse entre personas de manera mucho más eficiente de lo que se pensaba anteriormente. Esto significaba que el brote en Nigeria sería mucho más difícil de detener y que la viruela del mono era una amenaza potencial para el mundo. Ogoina intentó convencer de que el virus había cambiado y que estaba propagándose a través del contacto sexual. Desgraciadamente nadie le hizo caso… hasta que en mayo estalla el mayor brote de viruela del mono que ya ha afectado a 83.000 casos en 110 países y 63 muertos. En estos últimos meses se ha citado cientos de veces la investigación de Ogoina sobre el papel del contacto sexual y ha ayudado a acelerar el desarrollo de campañas de educación y vacunación. Muchos científicos creen que el brote actual hubiera podido evitarse si las autoridades hubieran escuchando las advertencias de un médico nigeriano.
La viruela del mono fue noticia en microBIO: Viruela del mono: informar sin discriminar para proteger.
Y en el programa de radio “Microbios desde el museo”: Pandemia y viruela del mono (2/7/2022)
Y como no podía ser de otro modo, algo sobre COVID-19 también hay:
6. YUNLONG CAO: ir por delante del virus
Desde la aparición de Omicron, el virus SARS-CoV-2 ha seguido evolucionando, acumulando mutaciones de forma que ahora nos enfrentamos a una auténtica sopa de mutantes, los descendientes de Omicron: BA.1, BA.2, BA.4, BA.5, BQ.1, BQ.1.1, XBB, … Yunlong Cao es investigador de la Universidad de Pekín y su investigación sobre las nuevas variantes y subvariantes del SARS-CoV-2 han permitido seguir el paso del virus a medida que evoluciona. Este investigador dirige un equipo que estudia cómo el virus responde a la presión de los anticuerpos y ha sido capaz, mediante la técnica de la secuenciación de células individuales, de identificar y predecir las mutaciones en el genoma del virus que le permiten esquivar la inmunidad. Estos pronósticos le han permitido evaluar las habilidades de las variantes para evadir la inmunidad poco después de haber sido identificadas y, a menudo, semanas antes que otros equipos de investigación. Así, es la primera vez que podemos estar por delante del virus. Cao y sus colegas buscan ahora diseñar nuevas terapias con anticuerpos, identificando aquellos que son más resistentes a la evolución viral.
Potent Neutralizing Antibodies against SARS-CoV-2 Identified by High-Throughput Single-Cell Sequencing of Convalescent Patients’ B Cells. Cao, Y., y col. Cell. 2020. 182(1):73-84.e16
7. LISA MCCORKELL: la defensora del COVID persistente
Esta investigadora estadounidense, padeció un episodio leve de COVID-19 en 2020, a raíz del cual contrajo un caso debilitante de COVID persistente o de larga duración, que continúa afectando su vida diaria. Junto con otras cuatro mujeres, que también padecen COVID persistente, fundaron la Patient-Led Research Collaborative, un grupo de investigación sobre esta enfermedad dirigido por pacientes. Durante este año en el que la pandemia ha desaparecido de la agenda de muchos países, su fundación ha obtenido 4,8 millones de dólares para proyectos de investigación sobre COVID persistente. Su enfoque es situar a los pacientes en el centro de las investigaciones, y que sean ellos los que determinen el destino final de los fondos. Su trabajo está ayudando a llamar la atención sobre este problema tan desconocido hasta el momento.
