La evolución suele ser muy lenta: un proceso de cambio que tarda miles o millones de años en hacerse visible.
Pero, en el caso de la influenza, la evolución es rápida y mortal. Los virus de la gripe cambian rápidamente para escapar de las defensas del organismo. Cada pocos años surgen nuevas variantes de la gripe que provocan epidemias en todo el mundo.
Controlar la propagación de la gripe implica hacer frente a esta evolución constante. Cada año, los expertos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) deben hacer su mejor estimación sobre cómo cambiará el virus para elegir qué cepas de la gripe incluir en la vacuna anual.
Este trabajo es difícil e incierto, y los errores tienen consecuencias reales. En todo el mundo, la gripe infecta cada año a varios millones de personas y causa cientos de miles de muertes. En los años en que las predicciones no aciertan y la vacuna contra la gripe difiere mucho de las cepas que circulan, más personas son vulnerables a la infección.
En los últimos años, los avances en la secuenciación del genoma han empezado a arrojar luz sobre los inicios de la evolución viral, en lo más profundo de cada infección. Nos preguntamos si, en el caso de la gripe, esta información podría ofrecernos un primer vistazo de las futuras tendencias evolutivas mundiales.
¿Qué podría decirnos la infección de gripe de una sola persona sobre cómo cambia el virus en todo el mundo? Resulta que puede decirnos mucho más de lo esperado.
Observar una infección desde sus entrañas
Cada paso en la evolución de la gripe comienza con un error. Cuando los virus se replican dentro de una persona infectada, a veces mutan y producen pequeños cambios en su plano genético.
La mayoría de las mutaciones son perjudiciales para el virus porque dañan la maquinaria que necesita para funcionar. Pero, de vez en cuando, un virus mutante sobrevive e incluso prospera. Los virus mantienen un constante juego del gato y el ratón con el sistema inmunitario humano. A veces, un virus mutante puede ser lo bastante diferente como para pasar inadvertido para el organismo.
Un virus mutante con este tipo de ventaja puede multiplicarse rápidamente y llegar a dominar la infección. Con el tiempo, incluso podría propagarse de una persona a otra y, desde allí, empezar a extenderse por todo el mundo.
Últimamente, resulta más fácil rastrear cómo cambian los virus dentro del cuerpo humano. Los mismos avances que han hecho que sea barato y fácil secuenciar genomas humanos están cambiando la forma en que estudiamos los virus. Por el costo de secuenciar un solo genoma humano, podemos secuenciar miles de virus a lo largo de una infección para rastrear las nuevas mutaciones a medida que surgen.
Estas mutaciones pueden mostrarnos cómo reacciona el virus ante los entornos difíciles dentro del cuerpo humano. En el caso del VIH, cuyas infecciones suelen durar años o incluso décadas, la evolución puede ser considerable, incluso dentro de una sola persona. En particular, los virus suelen desarrollar resistencia a los medicamentos en respuesta al tratamiento antiviral.
Seguimiento de la evolución de la gripe en cuatro infecciones prolongadas
Hace poco rastreábamos la evolución viral en cuatro pacientes con cáncer que tuvieron infecciones de gripe que duraron varios meses. La mayoría de las infecciones de gripe dura alrededor de una semana, lo que limita los cambios que pueden producirse. Sin embargo, en pacientes con sistemas inmunitarios debilitados, las infecciones pueden durar mucho tiempo y tener efectos graves.
¿Cómo cambió la gripe durante estas infecciones prolongadas? Al secuenciar virus de distintos momentos de la infección y comparar sus genomas, pudimos identificar nuevas mutaciones y seguir su evolución.
Cada subgráfico representa un sitio del virus donde pueden producirse mutaciones. Los virus mutantes aparecen en naranja y su frecuencia aumenta y disminuye con el tiempo.
La evolución actuó en cuestión de semanas. Un ejemplo claro fue la resistencia al Tamiflu. Los pacientes que estudiamos tomaban el medicamento para controlar sus infecciones. Sin embargo, como en estudios anteriores, acabaron apareciendo virus portadores de mutaciones de resistencia a los medicamentos. Estas mutaciones podrían explicar en parte por qué las infecciones duraron tanto.
Las mutaciones de resistencia a los medicamentos no fueron los únicos cambios evolutivos que observamos. A veces, media docena de virus mutantes, todos ligeramente distintos entre sí, competían al mismo tiempo dentro de una sola persona.
Estos virus en competencia complicaban la evolución. A veces, una mutación que empezaba a propagarse una semana desaparecía por completo la siguiente. Presumiblemente, otra mutación aún más ventajosa la superaba.
En algunos casos, encontramos exactamente las mismas mutaciones en virus de distintos pacientes de nuestro estudio, aunque pudimos determinar que no se habían contagiado entre sí. Era muy poco probable que esas similitudes se debieran al azar. Es posible que los virus encontraran adaptaciones similares en respuesta a desafíos evolutivos. Algunas de estas mutaciones podrían haber ayudado al virus a evadir el sistema inmunitario, en consonancia con otros estudios.
Prever el futuro
Además, muchas mutaciones presentes en estos pacientes coincidían con mutaciones que más tarde se propagaron por todo el mundo. En las espículas de la cubierta exterior de la gripe, que ayudan al virus a entrar en las células huésped, la mutación N225D apareció en tres de los cuatro pacientes de nuestro estudio. Para 2015, unos ocho años después de que nuestros pacientes se infectaran, la mayoría de los virus de la gripe en todo el mundo presentaban exactamente el mismo cambio.
Para nosotros, esto fue inesperado. La evolución está llena de compensaciones, y algunas mutaciones que ayudan a la gripe a adaptarse dentro de las personas pueden ralentizar su transmisión de una persona a otra. Tampoco sabíamos si la evolución en infecciones de gripe tan inusualmente prolongadas coincidiría con los patrones de cambio en todo el mundo.
Sin embargo, en nuestro estudio, la evolución de la gripe en personas individuales mostró sorprendentes similitudes con la evolución en todo el mundo. Pudimos ver indicios de algunas tendencias evolutivas mundiales en tan solo unas pocas personas.
A medida que las tecnologías siguen mejorando, resulta más fácil observar el interior de las infecciones de gripe, como hicimos nosotros. Los laboratorios de la OMS secuencian cepas de la gripe de miles de personas cada año para vigilar la evolución de la gripe. Los investigadores secuencian cada vez más cepas con métodos que permiten detectar las mutaciones justo cuando surgen dentro de cada persona.
Cada una de estas miles de infecciones es como un experimento evolutivo independiente. Al comparar las mutaciones que aparecen en distintas infecciones, quizá podamos hacernos una idea de las posibilidades y limitaciones de la evolución.
Con el tiempo, este tipo de información podría ayudar a prever la evolución de la gripe. Por ahora, al menos, está revelando algunos de los procesos dinámicos de la evolución que tienen lugar dentro de cada uno de nosotros.
