martes , 26 octubre 2021

El virus SARS-CoV-2 se integra en el Genoma Humano

SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome doi: https://doi.org/10.1101/2020.12.12.422516

Por Roxana Bruno, Bioquímica. PhD en Inmunología.

Los tests PCR pueden estar detectando transcripción viral de secuencias integradas en el genoma de manera estable en lugar de estar detectando material genético debido a la infección viral.

Una publicación reciente realizada por investigadores de tres prestigiosos centros de Estados Unidos, el Instituto de Investigación Biomédica Whitehead de Cambridge, de la Universidad de Harvard y también del Massachusetts Institute of Technology (MIT), acaban de compartir una investigación en la cual demuestran que el virus SARS COV 2 se integra en el genoma humano.

Los investigadores estudiaron porque algunos pacientes, luego de haber superado la enfermedad, siguen dando positivos a los test de RT-PCR, pero ya no contagian. Se plantearon la posibilidad si acaso estos pacientes, que siguen dando positivo al test de PCR  luego de que hayan pasado semanas o incluso meses de haber superado la infección, se debe a que el virus de RNA se ha retrotranscrito a ADN y se ha integrado de forma estable en el genoma humano.

Los betacoronavirus* que son virus de RNA de cadena simple positiva, utilizan la enzima RdRp que es la RNA polimerasa dependiente de RNA para poder replicar su RNA genómico y transcribir sus RNA subgenómicos.

El betacoronavirus es uno de los cuatro géneros de coronavirus. Los virus miembros son virus de ARN de cadena positiva envueltos que infectan a seres humanos y mamíferos.

Entonces los autores investigaron si acaso el RNA del SARS se puede retrotranscribir a ADN mediante retrotranscriptasas endógenas que estén dentro de las células, como por ejemplo los elementos LINE-1, o mediante la retrotranscriptasa del virus del VIH-1 y si acaso estas secuencias de ADN, que vienen de la transcripción inversa del genoma del SARS-COV-2, pueden integrarse en el genoma celular humano de manera estable y después pueden ser nuevamenente re transcritos a RNA.

Esta posibilidad existe, porque hay expresión endógena de retrotranscriptasas, como por ejemplo LINE-1 y se sabe que esta expresión de la retrotranscriptasa endógena aumenta mucho en las células después de la infección con SARS-COV-2 o también cuando las células se encuentran expuestas a altos niveles de citocinas, por ejemplo en cultivos celulares.

Esto significa que existe actividad endógena de retrotranscripción inversa en las células humanas y que sus productos se pueden integrar en el genoma humano de manera estable.

En las células en cultivo humanas infectadas con SARS-COV-2 y también en células derivadas de pacientes infectados, se observaron secuencias quiméricas, es decir secuencias que no son puramente del virus SARS COV 2, sino que son secuencias mixtas, formadas por material genético del virus y material del genoma humano, esto indicaría la posibilidad de que el material genético del virus se haya integrado de manera estable en el genoma humano y la transcripción posterior de ese material genético viral integrado daría como resultado secuencias quiméricas que contienen secuencias del huésped (del ser humano infectado) mezcladas con secuencias del virus.

Los autores observaron secuencias quiméricas del virus y del ser humano en muestras de múltiples tejidos: las detectaron en pulmón, corazón, en estómago, en cerebro y también en células aisladas directamente de pacientes que pasaron por la infección de COVID 19.

Utilizando secuenciación y utilizando también sondas marcadas con fluorescencia, los investigadores demostraron que las secuencias virales retro insertadas, en general son fragmentos subgenómicos del virus, son fragmentos pequeños, no es el genoma completo del SARS COV 2 el que se integra en el genoma humano, sino fragmentos pequeños, más frecuentes en la secuencia relacionada con la nucleocápside, lo cual excluye totalmente la capacidad de producir virus infecciosos.

Utilizando sondas marcadas detectan que el virus se encuentra insertado en el núcleo celular.

Una pregunta muy importante que surge de estas investigaciones es, si esas secuencias del SARS COV 2, integradas en el genoma humano, son capaces de expresar antígenos virales, porque si es así habría que detectar cuáles son esos antígenos integrados en el genoma y si esos antígenos pueden inducir una respuesta inmune en el paciente.

En particular los autores destacan que la integración del RNA viral puede ser un aspecto compartido con otros virus de RNA como Zika, Dengue, Influenza, que también podrían ser retro integrados y esto podría afectar la progresión de la enfermedad.

En principio la integración del RNA viral del SARS COV 2 o de cualquier otro de estos virus puede ser dañina y puede causar una respuesta inmune más severa en aquellos pacientes que presentan una tormenta de citoquinas y también en pacientes que presentan enfermedades autoinmunes, porque justo en estas condiciones hay mayor expresión de transcriptasas reversas endógenas como LINE-1, que es una de las retrotranscriptasas que los investigadores analizan, entonces esto permitiría, o daría las condiciones para retrointegrar el RNA viral del SARS COV 2, que es exógeno,  de una manera permanente y estable en el genoma humano.

En síntesis estos resultados podrían explicar por qué los pacientes después de haberse recuperado de los síntomas de la enfermedad, pueden volver a dar positivo para la detección de secuencias virales detectadas por la RT-PCR y además los autores también señalan que los test de RT-PCR no son fiables para hacer el seguimiento de la enfermedad, ni de la recuperación, ni de la infectividad, ni de los tratamientos con fármacos antivirales y esto se debe a que en el seguimiento de los tratamientos con los fármacos antivirales no se estaría detectando la disminución de la replicación viral porque la PCR estaría detectando transcripción viral de secuencias integradas en el genoma de manera estable que se están expresando,  en lugar de estar detectando material genético debido a la infección viral.

En la figura 2 del estudio se puede ver como los autores ponen de manifiesto que el RNA del SARS COV 2 puede ser retrotranscripto, es decir copiado de RNA a DNA y ese DNA puede ser integrado en el genoma del huésped en las células que expresan la enzima transcriptasa revers LINE-1, pero no en las células que no expresan una retrotranscriptasa endogena.

Figura 2:
Izquierda: con la expresión de la retrotranscriptasa LINE-1 en la célula el SARS-COV-2 se inserta en el núcleo celular.
Derecha: sin retrotranscriptasa en la célula no hay insersion en el genoma

El material genético del SARS COV 2 integrado en el núcleo se puede ver en las células que expresan la retrotranscriptasa endógena pero no en las células que no le expresan es decir se necesita de una enzima que pueda retro transcribir, que pueda copiar el RNA viral a DNA para luego ser integrado de manera estable en el genoma.

Lo mismo en una línea celular, con LINE-1 se inserta en el genoma. Sin retrotranscriptasa, no

Es muy importante destacar que la integración en el genoma humano no sería de todo el genoma viral sino simplemente de algunas pequeñas partes, de algunas porciones de RNA sub-genómicos, como por ejemplo los del gen N ( de la nucleocápside) y esto podría explicar por qué los pacientes siguen siendo positivos a la RT-PCR, ya que uno de los genes que amplifica la RT-PCR para SARS cov2 es el gen N. Algunos pacientes, varios meses después de haber superado la infección siguen dando positiva en la RT-PCR y sin embargo no son infecciosos, no contagian, entonces estos resultados podrían explicar porque esos pacientes luego de haber superado la enfermedad la infección siguen dando positivo a una RT-PCR. Porque en realidad parte del genoma del SARS COV 2 se puede haber integrado en sus células y de allí pueden estar siendo transcritos, expresados, y por lo tanto se pueden detectar mediante las técnicas de detección de antígenos y de RNA mediante la RT-PCR para SARS COV 2.

Ver estudio: SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.12.422516v1