Cómo un radar de alerta temprana podría prevenir futuras pandemias

El 18 de diciembre de 2019, el Hospital Central de Wuhan ingresó a un paciente con síntomas comunes de la temporada de gripe invernal: un hombre de 65 años con fiebre y neumonía. Ai Fen, jefe del departamento de emergencias, supervisó un plan de tratamiento típico que incluía antibióticos y medicamentos contra la gripe. Seis días después, el paciente todavía estaba enfermo y Ai estaba desconcertado, según informes de prensa y una reconstrucción detallada de ese período realizada por el biólogo evolutivo Michael Worobey. El departamento de enfermedades respiratorias decidió tratar de identificar al patógeno culpable leyendo su código genético, un proceso llamado secuenciación. Enjuagaron parte de los pulmones del paciente con solución salina, recolectaron el líquido y enviaron la muestra a una empresa de biotecnología. El 27 de diciembre, el hospital recibió los resultados: el hombre había contraído un nuevo coronavirus muy relacionado con el que provocó el brote de SARS que comenzó 17 años antes. El virus del SARS original se secuenció cinco meses después de que se registraran los primeros casos. Este tipo de secuenciación tradicional lee el código genético completo, o genoma, de un solo organismo a la vez, que primero debe aislarse cuidadosamente de una muestra. Los investigadores, contratados por el Hospital Central de Wuhan, pudieron mapear rápidamente el nuevo virus utilizando una técnica más sofisticada llamada secuenciación metagenómica, que lee los genomas de cada organismo en una muestra a la vez, sin una preparación tan lenta. Si el enfoque tradicional es como ubicar un solo libro en un estante y copiarlo, la secuenciación metagenómica es como tomar todos los libros del estante y escanearlos todos a la vez. Esta capacidad de leer rápidamente una variedad de genomas ha demostrado ser útil en campos que van desde la ecología hasta el tratamiento del cáncer. Y la pandemia de COVID-19 ha llevado a algunos investigadores a utilizar la metagenómica para tratar de detectar y responder antes a las enfermedades emergentes, antes de que se conviertan en epidemias y posiblemente incluso antes de que infecten a los humanos. Algunos de estos expertos dicen que la propagación temprana de COVID-19 en los Estados Unidos podría haberse contenido más rápidamente si la comunidad médica hubiera aplicado esta tecnología. «Si la secuenciación metagenómica se hubiera realizado de manera más rutinaria, podríamos haber sabido qué era cuando solo hubo 20 infecciones», dijo Joe DeRisi, profesor de bioquímica y biofísica en la Universidad de California en San Francisco y presidente de US Chan Zuckerberg Biohub. , un centro de investigación sin fines de lucro. Pero si bien el poder bruto de la metagenómica es claro, existen desafíos para usarlos para sofocar posibles pandemias. La técnica requiere un procesamiento informático intensivo, lo que la hace más costosa que otras, y requiere más experiencia para interpretar los resultados. El uso de los ricos datos que produce la metagenómica para guiar el tratamiento también plantea problemas en la toma de decisiones médicas, como cuando no está claro si un patógeno en particular causa una enfermedad en particular. Aún así, los defensores dicen que el costo vale la pena. «La metagenómica juega un papel fundamental en la preparación para una pandemia al buscar cosas que no tenemos que buscar», dijo Jessica Manning, investigadora de enfermedades infecciosas en el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas. El auge de la metagenómica en las últimas décadas se debe en parte a los avances en la secuenciación del genoma. Para leer el contenido del genoma, los investigadores primero aíslan las moléculas que almacenan la información genética, el ADN y el ARN, largas cadenas de nucleótidos, las letras de la biblioteca genética. Luego cortaron las moléculas largas en pedazos más cortos y leyeron el orden de las letras en cada pedazo. Finalmente, combinan las «lecturas» más cortas para reconstruir el genoma completo. Durante los últimos 40 años, la innovación, especialmente la automatización, ha mejorado drásticamente cada parte de este proceso. El Proyecto Genoma Humano, iniciado en 1990, requirió más de una década de trabajo coordinado por 20 grupos de investigación y costó alrededor de mil millones de dólares. Hoy, por menos de una millonésima parte del costo, un científico puede secuenciar un genoma humano con mayor precisión en un día. A medida que la tecnología mejoró, los investigadores comenzaron a secuenciar muchos organismos a la vez, una tarea compleja que requiere averiguar cómo encajan millones de lecturas cortas para producir cualquier número de genomas. Finalmente, los investigadores escribieron un software sofisticado que puede ordenar las secuencias usando redes de computadoras poderosas.