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29 Junio 2020

Modelando la historia del sarampión

La aplicación de métodos filogenéticos ha sido clave para determinar con exactitud la aparición del sarampión, lo que puede llevar a un conocimiento amplio sobre el origen de patógenos humanos.

La secuenciación de un genoma del sarampión que data desde el siglo pasado, lograda por científicos del Instituto Robert Koch de Alemania, entrega nuevas luces sobre el desarrollo y abordaje de esta enfermedad y proporciona información clave para impulsar el conocimiento sobre el origen de este y otros patógenos que afectan a los humanos.

“Reconstruimos la mayor parte del material genético del sarampión, obteniendo hasta ahora la secuencia genómica más antigua de un virus de ARN que infecta a los seres humanos”, comentó Ariane Düx, epidemióloga y coautora del trabajo publicado por la revista Science [1].

Para alcanzar este resultado, se reconstruyó el genoma del virus utilizando muestras de pulmón, conservadas desde 1912 en el Museo de Historia de la Medicina Charité de Berlín. Luego, los investigadores compararon los datos de secuenciación con un genoma de sarampión de 1960, 127 genomas modernos, otros de la peste bovina y también del virus de los pequeños rumiantes (PPRV, por sus siglas en inglés).

“Lo que hicimos fue dibujar el árbol filogenético del sarampión. En las distintas ramas ubicamos más de 100 muestras posteriores a 1912, más próximas entre sí de acuerdo a su similitud genética. En las alejadas situamos los dos virus genéticamente más cercanos al sarampión, ambos de origen bovino”. Así rastrearon la aparición del sarampión en los humanos entre los años 1174 a. C. y 165 d. C., con una estimación media en 528 a. C.

“Gracias a que microorganismos similares tienden a evolucionar a un ritmo parecido, nos remontamos hasta encontrar el punto en que los virus del sarampión y el de la peste bovina se separaron”, explicó Düx. Este hito habría ocurrido alrededor del siglo VI a. C., vale decir, 1500 años antes de lo que se presumía, coincidiendo con el surgimiento de las primeras grandes ciudades en Europa, Asia y África del Norte, lo que habría facilitado la propagación y supervivencia del patógeno. En esa época algunos centros urbanos llegaron a tener cerca de 250 mil habitantes, tamaño crítico para que la enfermedad pueda mantener su cadena de transmisión.

Es, para el equipo del Instituto Robert Koch, la fecha más temprana posible para el establecimiento del sarampión en las poblaciones humanas. “No podemos asegurar que el virus apareció en las personas poco tiempo después de la divergencia, tampoco que esto está relacionado con cambios demográficos, pero es un escenario que ya no se puede descartar”, sostuvo Kyle Harper, coautor e historiador de la Universidad de Oklahoma (Estados Unidos).

Reloj molecular

Para la Sociedad Española de Medicina Interna, el sarampión es una enfermedad infecciosa exantemática, bastante frecuente, especialmente en niños, provocada por un virus de la familia paramyxoviridae, del género morbillivirus. Se caracteriza por la aparición de exantema, fiebre y un estado general debilitado. Antes de que la vacuna se introdujera en 1963 y se generalizara su uso, cada 24 o 36 meses se registraban importantes epidemias que ocasionaban cerca de dos millones de muertes anuales. 

Pese a la existencia de un método preventivo, la Organización Mundial de la Salud calcula que fallecen 100 mil niños por año, constituyéndose en una de las principales causas de mortalidad infantil al suprimir la función inmunitaria y facilitar afecciones secundarias.

El virus compromete el tracto respiratorio y se extiende al resto del organismo, dando lugar a numerosas complicaciones, según detallaron las doctoras Isabel Lüthy e Isabel Kantor, en la revista Medicina (Buenos Aires) [2]. “Las más comunes incluyen otitis media, laringotraqueobronquitis y diarrea. La neumonía, su consecuencia más seria, es originada por el mismo virus, por una infección bacteriana secundaria o por ambas".

Con estos antecedentes, determinar cuándo surgió el sarampión no constituye solo un dato histórico. Al contrario, pese a que la investigación desarrollada en Alemania no se propuso impactar en su diagnóstico o tratamiento, estimar la fecha puede tener implicaciones epidemiológicas y mejorar la eficacia de vacunas.

“Reconstruir genomas de antiguos virus y bacterias es clave para descubrir las relaciones genéticas entre enfermedades infecciosas pasadas y del presente. Pueden aportar pruebas sobre si estos linajes han ayudado a la diversidad de los patógenos actuales o se extinguieron”, sostuvo Maria Spyrou, integrante del Departamento de Arqueogenética del Instituto Max Planck de Ciencias de la Historia Humana (Alemania).

“Para estimar la divergencia entre el virus de la peste bovina y el del sarampión usamos modelos de reloj molecular. Los microorganismos evolucionan a una velocidad más o menos constante y para saber su ritmo, se comparan genomas de virus de diferentes fechas. Así se puede determinar el desarrollo de distintos microbios y cuándo se separaron dos de ellos de un ancestro común. Cuanto más separadas temporalmente están las secuencias que ocupamos para sincronizar el reloj molecular, mejor es la estimación de la tasa evolutiva a largo plazo de un virus”, remarcó Ariane Düx, quien espera que este nuevo retrato de la historia del sarampión inspire estudios similares en otros virus. 

En esa línea trabajan Simon Ho y Sebastian Duchêne, de las universidades australianas de Sidney y Merlburne, respectivamente. En un artículo publicado en la revista Science [3], los académicos abordan los avances en el conocimiento de los orígenes de patógenos humanos.

La aplicación de métodos filogenéticos de los genomas de patógenos ha proporcionado una variedad de ideas sobre su dinámica evolutiva. En muchos casos, el sistema puede usar las fechas de muestreo para reconstruir las escalas de tiempo evolutivas de virus, bacterias y otros patógenos. Dos herramientas clave son la teoría del reloj molecular y la extracción de ADN antiguo.

“Los avances tecnológicos y la modelación estadística de procesos moleculares nos permiten estimar con precisión el momento en que han emergido varias pandemias importantes en la humanidad”, destacó Duchêne.

Se concluyó que el efecto de las vacunaciones masivas está asociado a la pérdida de diversidad genómica de los patógenos. En el caso del sarampión, esta se ha reducido por las múltiples campañas realizadas durante las últimas décadas. “Virus con cambios moleculares rápidos, como la influenza, requieren de inoculación anual, mientras que algunos con mutaciones más lentas, como el de la fiebre amarilla, pueden ser controlados con menor frecuencia”. 

Entender su comportamiento, determinar la velocidad de transmisión y pronosticar la cantidad de personas infectadas en un eventual brote, parecieran ser los prometedores resultados de los esfuerzos por descubrir la dinámica evolutiva de los patógenos humanos.

Referencias

[1] Düx A, Lequime S, Patrono LV, et al. Measles virus and rinderpest virus divergence dated to the sixth century BCE. Science. 2020;368(6497):1367-1370.
[2] Lüthy I, Kantor I. MEDICINA (Buenos Aires) 2020; 80: 162-168.
[3] Ho S, Duchêne S. Dating the emergence of human pathogens. Science. 2020; Vol. 368, Issue 6497, pp. 1310-1311.

Por Óscar Ferrari Gutiérrez

Mundo Médico

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