A finales de 2019 escuchamos por primera vez sobre un virus llamado SARS-CoV-2 cuya tasa de mortalidad era suficientemente alta como para prestarle especial atención. Casi tres años después un grupo de científicos han capturado en video todos los pasos que sigue un virus cuando ingresa e infecta una célula viva en tiempo real y en tres dimensiones. Descubriendo que el SARS-CoV-2 requiere un pH ácido para una infección exitosa. El hallazgo podría dar respuesta a muchas de las dudas que hasta ahora no se han podido aclarar sobre la COVID-19. Y a su vez señalar el camino hacia nuevos métodos para prevenirla.
Los investigadores a quienes se les atribuye tal descubrimiento forman parte de los laboratorios de Kirchhausen, la Universidad de Washington en St. Louis y de la Universidad de Helsinki. Lograron la hazaña usando imágenes avanzadas llamadas microscopía de lámina de luz de celosía, así como la manipulación química y genética. El hallazgo publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) brinda nuevos conocimientos sobre la mecánica fundamental de la infección viral.
Cómo un virus infecta una célula viva
Un video de cuatro minutos muestra los pasos que sigue un virus cuando ingresa e infecta una célula viva en tiempo real y en tres dimensiones. En la primera parte del video se observa un virus diseñado para generar proteínas de pico de SARS-CoV-2 a medida que es capturado en la superficie de una célula y engullido por un compartimento celular llamado endosoma. Luego, el virus se fusiona con la membrana del endosoma e inyecta su material genético dentro de la célula. Esta fusión es necesaria para iniciar un ciclo de infección y replicación viral. En la segunda parte del video se ve a muchos de estos virus dentro de la célula.
Según los investigadores los virus no pueden fusionarse con la membrana y liberar sus genomas a menos que estén bañados en un ambiente ligeramente ácido. Es por ello que funciona perfectamente con endosomas. «Los experimentos indicaron que el pH debe estar entre 6,2 y 6,8, apenas por debajo de la neutralidad y a la par con los fluidos corporales como la saliva y la orina», explicó uno de ellos. Confirmando así que la infección por SARS-CoV-2 a menudo comienza en la nariz humana pues este es también el rango de pH dentro de ella.
Se requiere un pH ácido para una infección exitosa
Tomas Kirchhausen, profesor de biología celular en el Instituto Blavatnik de la Facultad de Medicina de Harvard y profesor de pediatría HMS en el Hospital Infantil de Boston y coautor principal del estudio dijo que pocas veces se había realizado un procedimiento que midiera el pH dentro de la nariz. Asimismo, señaló que el ambiente ácido permite que las enzimas en el endosoma o en la superficie celular corten la proteína del pico. Y a la vez faciliten la fusión de la membrana.
Los resultados del estudio sugieren que se requiere un ambiente ácido para una infección exitosa. Un pH ácido se encuentra en los compartimentos endosómicos y en la superficie de las células ubicadas en la cavidad nasofaríngea. Para realizar las pruebas los autores usaron un catéter de pH colocado en las cavidades nasales izquierda y derecha de 17 voluntarios sanos, hombres y mujeres. Encontraron un pH levemente ácido de alrededor de 6,6, que corresponde con mediciones anteriores.
Investigación sobre la cepa original y sus variantes
Profundizando más en cómo infecta un virus una célula, la investigación examina no solo al SARS-CoV-2 de Wuhan, sino también sus variantes Delta y Omicron. Con el objetivo principal de saber cómo ingresan a las células huésped mediante una combinación de imágenes 3D de células vivas de alta resolución y ensayos cuantitativos para la infectividad viral.
«El seguimiento en tiempo real de partículas individuales del SARS-CoV-2 nos hizo visualizar directamente, con una sensibilidad y una resolución de tiempo sustancialmente mayores que cualquier trabajo anterior, los primeros pasos clave de la infección viral», señaló Kirchhausen.
El estudio estuvo financiado por los Institutos Nacionales de Salud, la Universidad Técnica Danesa, SANA, el Programa de Virología de Harvard, la Academia de Finlandia y los fondos del Hospital Universitario de Helsinki.
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