Un esfuerzo internacional para analizar la base de datos completa de los genomas del virus Ébola de la epidemia de África occidental 2013-2016 revela ideas sobre los factores que aceleraron o ralentizaron el alboroto y exige el uso de secuenciación en tiempo real y el intercambio de datos para contener futuros brotes de enfermedades virales.
Publicado en la revista Naturaleza , el análisis encontró que la epidemia se desarrolló en brotes pequeños y superpuestos con sorprendentemente pocos viajeros infectados provocando nuevos brotes en otros lugares, cada caso representa una oportunidad perdida de romper la cadena de transmisión y terminar la epidemia antes. Para una animación en video de los hallazgos del estudio, visitar http://www.youtube.com/watch?v=j4Ut4krp8GQ .
"Calculamos que el 3.6 por ciento de los casos viajó, básicamente significa que si pudo concentrarse en esos casos móviles y reducir su movilidad, podría haber tenido un efecto desproporcionado en la epidemia", dijo el biólogo computacional Dr. Gytis Dudas,un becario postdoctoral de Mahan en el Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson y el autor principal del artículo.
La epidemia de ébola en África occidental empequeñeció todos los brotes anteriores del virus en África central, enfermando a más de 28,000 personas y matando a más de 11,000 de ellas.
Los 1.610 genomas del virus Ébola analizados por los investigadores representaron más del 5 por ciento de los casos conocidos, la muestra más grande analizada para una sola epidemia humana. El análisis es el primero en observar cómo el Ébola se propagó, proliferó y disminuyó en los tres paísesmás afectados: Guinea, Sierra Leona y Liberia. Los análisis anteriores utilizaron menos secuencias o se centraron principalmente en un solo país o en un marco de tiempo limitado.
El nuevo documento también equivale a un manifiesto para la ciencia colaborativa, con 93 científicos de 53 instituciones en 16 países listados como autores. Muchos de ellos habían trabajado en documentos anteriores mientras los médicos recolectaban muestras de sangre, los investigadores realizaban la secuenciación del genoma o los analistas tomaban porcionesdel conjunto de datos. Dudas y el autor principal, Dr. Andrew Rambaut, del Instituto de Biología Evolutiva de la Universidad de Edimburgo, Escocia, participaron en los análisis de muchos de estos esfuerzos.
La intención de los autores, escribieron, era que este análisis integral "proporcionara un marco para predecir el comportamiento de futuros brotes del virus del Ébola" y otros patógenos humanos y para guiar respuestas específicas que salvan vidas.
Las ciudades ayudaron a la propagación del virus, la distancia lo ralentizó
El nuevo análisis evaluó 25 factores que podrían haber contribuido a la propagación y la duración de la epidemia en África occidental. Confirmó la percepción común de que las ciudades desempeñaron un papel importante en la magnitud de la epidemia en comparación con los brotes de África central que se habían producido en zonas remotas, regiones escasamente pobladas.
La distancia entre ciudades también jugó un papel, cuanto más corta es la distancia, más probabilidades hay de que los viajeros infectados lleguen y sembren una infección. La distancia fue clave para salvar a las cercanas Guinea-Bissau, Senegal, Malí, Costa de Marfil y el norte de Guineade epidemias severas y prolongadas. Algunas de estas regiones tenían grandes ciudades en las que el Ébola probablemente habría explotado si se hubiera introducido el virus.
"Esencialmente, fue completamente casual que el brote no se extendió más y causó una crisis aún mayor", dijo Dudas.
No se encontró que otras variables, como los idiomas compartidos, la producción económica y el clima estuvieran significativamente asociados con acelerar o desacelerar la epidemia.
El análisis vio correlaciones entre las fechas de cierre de la frontera y la reducción del tráfico de virus; una vez que se cerraron las fronteras, el movimiento del virus se produjo principalmente dentro de los países y no entre ellos.
Pero cuando Sierra Leona, Liberia y Guinea cerraron sus fronteras, los viajes transfronterizos ya habían sembrado brotes en cada país. Y aunque el tráfico internacional de virus se redujo después de los cierres, no se detuvo por completo.
"Eso fue parte del problema en Sierra Leona y Guinea en las etapas finales de la epidemia, donde una cadena particularmente móvil [de personas infectadas] se movía de un lado a otro entre los países", dijo Dudas.
Lo que sabe el genoma
En análisis genómicos anteriores, los científicos rastrearon el origen de la epidemia hasta diciembre de 2013, cuando un niño de dos años que jugaba cerca de un árbol lleno de murciélagos murió en una pequeña aldea en la parte sureste de Guinea. Se tardó hasta marzo de 2014para que los trabajadores del hospital detecten y denuncien la propagación de una enfermedad con una tasa de mortalidad inusualmente alta. A fines de ese mes se identificó como Ébola.
Los murciélagos son el presunto, pero no probado, reservorio del virus del Ébola. Un reservorio se refiere a un animal que alberga un virus, permitiendo que el virus viva y se multiplique entre brotes en humanos. El virus se propaga a los humanos y luegode persona a persona a través del contacto directo.
La secuenciación de genomas de virus de incluso una fracción de personas infectadas en una epidemia y la comparación de patrones de mutación pueden brindar a los investigadores información valiosa sobre cuán grande es la epidemia, cuánto tiempo se ha propagado y dónde comienzan y terminan las cadenas de transmisión, dijo el Dr. Trevor Bedford, un biólogo evolutivo de Fred Hutch y uno de los autores del artículo.
Parte de esta información puede ser y fue obtenida a la antigua usanza de los trabajadores de salud pública yendo de puerta en puerta, rastreando contactos de los infectados. Pero en África occidental y otras áreas donde los recursos de salud pública e incluso la infraestructura básica son limitados, la secuenciación y el análisis del genoma en tiempo real pueden acelerar la respuesta al decirle a los funcionarios de salud dónde iniciar el rastreo de contactos, colocar camas en el suelo, poner en cuarentena a los infectados e implementar otros controles de infección.
También puede proporcionar información no disponible por otros métodos. En estudios anteriores, por ejemplo, la secuenciación del genoma había confirmado que las muertes por ébola en Sierra Leona y Liberia provenían de Guinea y no eran una nueva introducción del reservorio natural del virus.
"La secuenciación del genoma puede decirle cosas epidemiológicamente relevantes que no se pueden obtener por métodos tradicionales", dijo Bedford.
Y sintetizar esa información con datos sobre el tamaño de la población, las distancias de viaje, la geografía, el idioma y otros factores puede proporcionar un contexto para los factores que influyeron en la propagación y duración de la epidemia, y dónde dirigirse al tratamiento y las intervenciones
Tecnología - e intercambio de datos - avances
El análisis del genoma del virus ha desempeñado un papel más importante en la comprensión de la epidemia de ébola en África occidental que en cualquier otro brote de enfermedades infecciosas por dos razones: los avances modernos en las tecnologías de secuenciación y los científicos que estaban inusualmente dispuestos a compartir datos.
El llamado equipo de secuenciación de "próxima generación" ha reducido drásticamente tanto los costos como el tiempo para preparar muestras y realizar la secuenciación, lo que facilita mucho la secuenciación de un genoma viral completo.
Y los científicos relativamente al principio de la epidemia decidieron compartir las secuencias del genoma viral que estaban recolectando de los pacientes en lugar de esperar hasta que publicaran un trabajo de investigación. Las publicaciones se consideran la moneda de la ciencia, pero la advertencia de "publicar o perecer" asumióun nuevo significado en medio de un brote tan devastador.
"El viejo modelo en el que te aferras a las secuencias hasta que sale la publicación, que como cualquier académico sabe que va a ser meses, es moralmente incorrecto si esas secuencias se pueden usar para afectar una respuesta en el terreno", dijo Dudas.
La publicación temprana de datos en la base de datos pública GenBank llevó a un aumento de la colaboración de expertos en diversos campos. Fue cuando uno de esos primeros investigadores, el Dr. Pardis C. Sabeti de la Universidad de Harvard otro autor del nuevo artículo y ellaEl equipo secuenciaron 99 genomas del Ébola de pacientes en Sierra Leona y subieron sus datos de que Rambaut se involucró. Bedford había sido un postdoctorado en el laboratorio de Rambaut antes de llegar al Hutch en 2013, seis meses antes de que comenzara la epidemia de Ébola.en el laboratorio de Bedford, realizó su investigación de doctorado bajo Rambaut.
Los analistas como Dudas, Rambaut y Bedford aportan a los datos una buena comprensión de cómo funciona la evolución, junto con fuertes habilidades de pensamiento crítico y la capacidad de detectar tendencias y anomalías.
"Andrew es maravillosamente curioso", dijo Bedford sobre Rambaut. "La comunidad que trabaja en el Ébola tuvo mucha suerte de estar involucrado en todo esto. Y Gytis es más rápido que cualquiera en quien pueda pensar. Si Andrew o yo pensamos en unpregunta y pregúntale a Gytis al respecto, tendrá una hermosa figura para mostrarnos una hora después "
Próximos pasos: más velocidad, más intercambio de datos
Debido a que la velocidad es crítica en un brote, Bedford quiere que el proceso de análisis sea aún más rápido, al igual que las nuevas tecnologías han acelerado la secuencia.
"Básicamente, nos gustaría hacer algunos de los análisis centrales en este documento, y la animación [que Dudas hizo del virus se propagó] es algo que simplemente puede suceder", dijo.
Para este fin, él y un colaborador de toda la vida, el Dr. Richard Neher de la Universidad de Basilea en Suiza, han diseñado una herramienta llamada nextstrain para analizar y rastrear mutaciones genéticas durante los brotes. Cualquiera puede descargar el código fuente de GitHub, ejecutardatos de secuenciación genética para el brote que están siguiendo a través de la tubería y construir una página web que muestre un árbol filogenético, o historia genética, del brote. La innovación recientemente ganó el primer Premio Internacional de Ciencias Abiertas.
"Si hay una próxima [epidemia], y hay un intercambio de datos más rápido", dijo Bedford, "puede tener análisis por la puerta muy rápidamente".
Pero el desafío de lograr que los científicos compartan datos sigue siendo. A pesar del precedente establecido por la respuesta a la epidemia de Ébola, Bedford y Dudas señalan que menos investigadores han compartido los genomas del virus Zika de la crisis más reciente en Brasil, América Central y elCaribe. En parte, dijeron, eso puede deberse a que el virus del Zika es más difícil de secuenciar que el Ébola, lo que hace que los investigadores sean más propensos a proteger sus secuencias raras para su publicación.
La epidemia de ébola comenzó mientras Dudas estaba trabajando en su doctorado, y el intercambio de datos que siguió impresionó profundamente al joven investigador. "Mis estándares sobre cómo se supone que debe ser la colaboración se han establecido bastante altos", dijo.
"Todavía hay algunas personas que piensan que la secuenciación del genoma es efectivamente la recolección de sellos", continuó Dudas. "Puede recolectar muestras, y puede secuenciarlas y mirar en retrospectiva el brote. Pero toda la secuencia que se ha hecho antesesencialmente, esta publicación se realizaba en tiempo real. Y cada análisis se utilizaba para volver al campo y tomar decisiones. Es una forma de entender qué está impulsando una epidemia ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson . Original escrito por Mary Engel. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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