Variantes COVID aparecen a la ‘velocidad de la luz’ y laboratorios no están listos para identificarlas

No hay un buen lugar para pararse dentro de la instalación de secuenciación del Laboratorio de Respuesta a Pandemias en Queens, Nueva York. Da un paso en falso y estás bloqueando a una técnica de laboratorio vestida mientras transporta una placa con el ARN de 384 muestras de prueba de COVID-19 a una máquina que ejecuta una prueba de reacción en cadena de la polimerasa (PCR), identifica los positivos y los extrae con un brazo robótico.

Un científico de datos se apresura a llevar más muestras de ARN a un dispositivo que las convertirá en ADN. En la esquina hay máquinas de secuenciación genómica que unen trozos cortados de ese ADN para identificar qué forma de SARS-CoV-2 tiene un paciente. Nombra una mutación de la que hayas oído hablar, y este laboratorio la ha visto, ya que participa en los esfuerzos nacionales y mundiales para secuenciar genomas de virus, detectar variaciones nuevas y peligrosas y detener su propagación.

Las cosas se mueven en este mundo con una velocidad alucinante. A principios de este año, la principal preocupación era el alfa, una variante identificada originalmente en el Reino Unido, que parecía propagarse más fácilmente que el coronavirus de tipo salvaje’ original. Hacia fines de abril, el Laboratorio de Respuesta a Pandemias (PRL) detectó la mutación delta, identificado por primera vez en la India y se cree que es incluso más contagioso que el alfa. Una variante como alfa o delta se distingue por cambios en su código genético que han alterado efectivamente el comportamiento del virus. Delta tiene más de 20 diferencias en su composición genética, algunas de las cuales pueden facilitar que la proteína de pico se una a las células humanas y ayude al virus a evadir los anticuerpos. La secuenciación ha demostrado que los casos delta constituyen casi el 70 por ciento de los positivos de COVID en la ciudad de Nueva York. El CDC estima que actualmente la variante es responsable del 83 por ciento de los casos en todo el país.

A fines de junio, PRL (que se pronuncia “perla”) comenzó a prepararse para analizar muestras en busca de “delta-plus”, una mezcla de mutaciones identificadas por primera vez en India y Sudáfrica. “Semanalmente, estas definiciones variantes pueden cambiar”, dice Henry Lee, director de genómica de PRL. Cuando lo hagan, el software debe actualizarse, las muestras deben volver a analizarse y las autoridades deben averiguar cómo responder. Es como ver un incendio forestal COVID: encuentra una nueva mutación, observa cómo se propaga, calibra una respuesta, encuentra una nueva mutación y observa cómo se repite el proceso, esperando que la respuesta sea más efectiva esta vez.

El laboratorio de Lee envía sus datos de secuenciación al departamento de salud de la ciudad de Nueva York, luego los epidemiólogos los usan para estudiar preguntas como si un caso es una reinfección o si sucedió en una persona vacunada. De esta manera, evalúan qué tan peligrosa es una mutación: qué tan rápido se puede propagar, qué tan grave puede ser, qué tan efectivas son las vacunas contra ella.

Luego, los funcionarios de salud pública pueden decidir si promulgarán medidas de seguridad como el enmascaramiento y la cuarentena. La secuenciación de datos también puede contribuir a la lucha a largo plazo para poner fin a la pandemia al ayudar a las empresas farmacéuticas a planificar las inyecciones de refuerzo .

Si ya me vacuné, ¿puedo conocer mi nivel de inmunidad al COVID con una prueba de anticuerpos?

Y, sin embargo, a pesar de todo el valor que proporciona la secuenciación genómica, nadie le pagó al Laboratorio de Respuesta a Pandemias para comenzar a hacerlo. PRL se formó como un sitio de pruebas de COVID con fondos de la ciudad el otoño pasado, luego pasaron meses mientras Lee y sus colegas esperaban una guía sobre cómo se secuenciarían las muestras positivas. Jon Brennan-Badal, el director ejecutivo de 35 años de la empresa que creó PRL, Opentrons Labworks, recuerda haber estado en una llamada con funcionarios de la ciudad, tratando de averiguar cómo llevar muestras a otro laboratorio para este propósito.

“La conversación tocó fondo, porque pensamos, ‘Oh, se necesitará mucho dinero para que esto suceda’”, recuerda. Las aseguradoras no lo reembolsarían, porque la secuenciación rara vez, o nunca, influye en el tratamiento de un caso determinado. PRL decidió comenzar a hacer el trabajo de forma gratuita. “Es una decisión comercial no racional si solo te preocupas por el valor para los accionistas”, dice Brennan-Badal.

Opentrons tenía el lujo de ser una empresa privada y de disponer de capital y equipo. Su negocio principal es el suministro de los tipos de robótica que se utilizan en PRL y otras instalaciones médicas, que han estado ocupadas durante la pandemia. Pronto el laboratorio ampliará su funcionamiento a otras ciudades. En marzo, Opentrons anunció el lanzamiento de cuatro centros nacionales de pruebas de COVID (en Los Ángeles, Nueva York, Seattle y Washington, DC) para ayudar a que los niños regresen al aula.

La compañía cobrará 25 dólares por una prueba conjunta; esas muestras se enviarán de regreso al laboratorio de Queens para su secuenciación, con esa parte, nuevamente, en el centavo de PRL. “El enfoque que tomé con esto es que nadie está dispuesto a pagar por ello, pero todos están felices de tenerlo”, dice Brennan-Badal. “Si les preguntaras, ‘Oye, ¿pagarías un dólar extra por ello?’ ellos dirían, ‘Whoa, whoa, whoa’”.

A los científicos y funcionarios de salud pública de todo el país les encantaría ver que el tipo de información que está produciendo Opentrons se recopile en masa y se introduzca en un sistema de vigilancia nacional rápido y completo. Sin embargo, durante gran parte de la pandemia, la secuenciación ha sido fragmentaria, distribuida entre departamentos de salud estatales, laboratorios académicos, hospitales, organizaciones sin fines de lucro y unicornios comerciales como PRL. El sistema está tan disperso que es generoso incluso llamarlo sistema. Los diferentes tipos de laboratorios tienen diferentes prioridades para los datos. Algunos funcionan rápidamente, otros tardan más. Algunos han tenido problemas para obtener muestras. Las regulaciones difusas han causado retrasos y dolores de cabeza en todas partes.

Quizás en la señal de progreso más esperanzadora en los Estados Unidos, la administración Biden anunció en abril que dedicaría 1.7 mil millones de dólares para desarrollar la capacidad de secuenciación. Pero hasta ahora eso no ha supuesto un cambio radical, a pesar de las súplicas de los científicos de que el sistema debe repararse en cuestión de semanas, no meses, y ciertamente no años.

“Hay una falta total de coordinación y un plan sistemático”, dice Eric Topol, director y fundador del Scripps Research Translational Institute, con sede en California, que alberga una de las operaciones de secuenciación COVID más grandes del país. “No sé por qué no se mueve como debería. Esto debería ir a una velocidad muy alta, y eso no está sucediendo“.

“Este es el país que fabricó y fue pionero en los métodos para hacer este tipo de trabajo. Me parece espantoso que no fuéramos también los líderes en usarlo "

Kenny Beckman, director del Centro de Genómica de la Universidad de Minnesota (UMGC), tiene una visión para el futuro de la lucha contra una pandemia en Estados Unidos. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), dice, deberían crear un rastreador robusto y fácil de usar que vigile las mutaciones del virus en algo cercano al tiempo real, al igual que el Centro Nacional de Huracanes rastrea las tormentas. Los científicos de los laboratorios públicos y privados se alimentarían en secuencias, que se compilarían para crear mapas sencillos de la actividad del virus que todos, desde los expertos en salud hasta el público curioso, podrían consultar para ver qué mutaciones hay en su vecindad.

Beckman dice que él mismo hace mapas de huracanes “doom scrolls”, a pesar de que vive en St. Paul. Cree que los CDC podrían crear algo igualmente útil y atractivo para COVID. La agencia tiene una página web de seguimiento que muestra la proporción de pruebas positivas y sus variantes dadas, pero las 10 clasificaciones regionales que utiliza son casi cómicamente amplias, agrupando lugares tan alejados entre sí como Arizona y Guam. Y los datos tenían, a mediados de julio, un mes de antigüedad; si bien el CDC ofrece una proyección de la actividad de mutación actual, se basa en estimaciones. No está claro cómo el rastreador podría ayudar a alguien a tomar una decisión informada.

“El CDC debería ser el centro nacional de preparación para COVID”, dice Beckman. Y no solo COVID. Si se hace correctamente, la plataforma podría aplicarse a todo tipo de amenazas, desde otros virus hasta insectos resistentes a los antibióticos y patógenos transmitidos por los alimentos. “Toda la tecnología para llevar a cabo este tipo de secuenciación, este tipo de genómica, todo esto es esencialmente estadounidense”, dice Beckman. “Este es el país que fabricó y fue pionero en los métodos para hacer este tipo de trabajo. Me parece espantoso que no fuéramos también los líderes en usarlo “.

Nadie sabe esto mejor que el colega de Beckman, Daryl Gohl, quien dirige el Laboratorio de Innovación de UMGC. En marzo de 2020, mientras se propagaba el nuevo coronavirus, Gohl y sus compañeros de equipo se pusieron en acción y trabajaron con la escuela de medicina de la universidad para desarrollar una prueba de PCR. El laboratorio también había estado trabajando en tecnología de secuenciación de próxima generación, por lo que al mes siguiente, Gohl presentó una solicitud de financiamiento a través de la universidad y la Clínica Mayo para comenzar a buscar mutaciones del SARS-CoV-2. Le fue negado. “La secuenciación de la vigilancia no era una prioridad”, dice.

Intentó el crowdfunding y participó en una competencia estatal de ciencias de la vida llamada Walleye Tank , un riff apropiado para el hábitat del programa de televisión de realidad Shark Tank.

En ese momento, el estado tenía más de 600 casos nuevos de COVID cada día. “Teníamos este buen método, pero no teníamos dinero para hacer ninguna secuencia”, dice Gohl. Solicitó fondos de los CDC durante el verano, pero su propuesta no fue revisada debido a un error administrativo. Probó una vez más en la universidad y en la Clínica Mayo y se le negó nuevamente. Algunos otros laboratorios comenzaron a usar el procedimiento, pero el equipo de Gohl no pudo secuenciar mucho por sí mismo.

Incluso una de las mejores operaciones de secuenciación del país, dos estados en Michigan, ha tenido problemas para enfrentar los desafíos planteados por COVID. Desde 2014, el departamento de salud ha estado construyendo un sistema que puede rastrear cepas de gripe, brotes de tuberculosis y patógenos transmitidos por los alimentos.

A las pocas semanas de descubrir su primer caso de COVID en marzo pasado, Michigan estaba secuenciando muestras de prueba positivas. “Básicamente, hemos estado enseñando a otros estados lo que hacemos”, dice Marty Soehnlen, director de la división de enfermedades infecciosas del departamento.

Pero Michigan enfrentó grandes limitaciones. Algunos sitios de prueba enviarían muestras diariamente para secuenciar, otros podrían enviarlas una vez a la semana; los problemas logísticos como las tormentas de nieve podrían agregar retrasos. Todo eso, más el mínimo de cinco días necesarios para realizar la secuenciación, significaba que podían pasar hasta dos semanas antes de que los funcionarios tuvieran la información que necesitaban.

Este enero, el laboratorio estatal de salud pública descubrió que había llegado la variante alfa. En un momento de la primavera, cuando Michigan se había convertido en un punto caliente mundial de COVID, tenía el segundo número más alto de casos alfa en el país, solo detrás de Florida, según datos de los CDC. (El alto número en Michigan también podría deberse a que el estado estaba buscando activamente la mutación).

“Al principio, esperábamos que esa información variante nos ayudara a realizar un rastreo de contactos más agresivo y rodear esos vagones para controlar esa propagación”. dice Annette Mercatante, oficial de salud médica del condado de St. Clair, que se encontraba entre las áreas más afectadas del estado. Los informes de secuenciación llegarían gradualmente, y su personal dejaría todo para rastrear el contacto de personas con versiones mutadas del virus. Pero los datos genómicos simplemente no regresaban lo suficientemente rápido.

El efecto más práctico que tuvo la vigilancia de mutaciones para Mercatante fue darle puntos de conversación para persuadir al público de que tomara precauciones adicionales. Luchó con éxito contra los intentos de los distritos escolares de acortar los tiempos de cuarentena de 14 a 7 días. “Para nosotros fue como una obviedad. No vamos a hacer esto ahora “, dice. Con frecuencia se ignoraron otros consejos, incluido el distanciamiento social. Se dejó al aumento de las tasas de vacunación y posiblemente al clima más cálido para frenar la propagación del alfa.

El grupo de Soehnlen está a punto de expandir el laboratorio estatal, usando dólares federales que obtuvieron el año pasado. También esperan descubrir cómo visualizar los datos de secuenciación para que los equipos locales de salud pública puedan usarlos de manera más eficaz, quizás esos mapas al estilo de los huracanes. Pero, dice, “eso no es algo que sea muy fácil de hacer en el inmediato”.

Ahí es donde la administración de Biden, en teoría, entra en juego. El anuncio de financiación de mil millones 700 mil de dólares en abril comprometió 240 millones para los estados y otras jurisdicciones, con un total de mil millones de dólares invertidos a lo largo del tiempo.

Se han destinado otros 400 millones para crear seis Centros de Excelencia en Epidemiología Genómica, asociaciones entre departamentos de salud estatales y universidades. Los 300 millones finales se destinarán a la construcción de una Infraestructura Nacional de Bioinformática, que proporcionaría una forma uniforme de compartir y analizar los datos de secuenciación.

El CDC dice que ha estado aumentando la capacidad de secuenciación, contratando empresas como Labcorp y Quest Diagnostics para hacer el trabajo. Eso ayudó a que Estados Unidos pasara del lugar 45 en enero al 36 en términos de porcentaje de casos reportados secuenciados y enviados a GISAID, la base de datos global de mutaciones. La posición del país también se ha visto impulsada por el financiamiento de organizaciones sin fines de lucro, incluido un proyecto, de Chan Zuckerberg Biohub y Chan Zuckerberg Initiative, financiado por el fundador de Facebook Mark Zuckerberg y su esposa, Priscilla Chan, que involucró realmente hacer la secuenciación. El CDC estima que Estados Unidos ahora está secuenciando el 10 por ciento de todos los casos de Covid.

El CDC tiene sus propias prioridades para los datos resultantes. “Es importante indicar de antemano cuáles son los objetivos de la secuenciación”, dice Greg Armstrong, director del Programa de Detección Molecular Avanzada de la agencia. “Son diferentes a nivel nacional que a nivel estatal y local”. Los objetivos nacionales son encontrar variantes que eviten las vacunas, no respondan a los tratamientos existentes o sean altamente transmisibles. Este es el tipo de información que ayuda a las empresas farmacéuticas a actualizar sus vacunas. También puede ayudar al gobierno de Estados Unidos a asignar recursos; en julio, anunció que enviaría equipos de respuesta ante aumentos repentinos a áreas donde el delta se está extendiendo rápidamente.

Dado el comienzo desigual de la vigilancia de COVID el año pasado, algunos expertos han expresado su preocupación sobre si los CDC pueden crear un sistema que ayude a poner fin a la pandemia. Al principio, según Rick Bright, vicepresidente senior de prevención y respuesta a pandemias de la Fundación Rockefeller, la agencia no comprendió la urgencia de la secuenciación. “No parecía haber un campeón para eso. Parecía ser un proyecto paralelo o un pasatiempo de un grupo bien intencionado o bien intencionado de los CDC “, dice Bright, quien se enfrentó a la administración Trump por su manejo de la pandemia mientras era director de Investigación Biomédica Avanzada. y Autoridad de Desarrollo. “Yo diría que incluso hoy en día no existe un reconocimiento completo del valor de estos datos genómicos, incluso en los CDC”.

Muchos en el campo critican el tiempo que le toma a la agencia compartir los datos de COVID públicamente y el nivel de detalle que proporciona. Cuando se encuentra una variante de preocupación, por ejemplo, los CDC publican solo el estado donde se realizó la prueba, lo que no ayuda a los investigadores de salud pública a rastrear su propagación.

Jeremy Kamil, virólogo de Louisiana State University Health en Shreveport, señala que la agencia también tarda semanas en proporcionar datos sobre enfermedades como la influenza. “Les gusta centralizar y tener el control”, dice. “Tenemos la tecnología para cambiar esto, pero existe un impulso rígido”. El resultado, según Stacia Wyman, científica principal del Instituto de Genómica Innovadora de la Universidad de California en Berkeley.

Jade Fulce, portavoz de los CDC, dice que la agencia no puede proporcionar datos más granulares sobre las mutaciones de COVID porque la secuenciación de las pruebas positivas no es obligatoria; utiliza regiones geográficamente amplias en su rastreador porque no hay suficiente información proveniente de ciertos estados o jurisdicciones. Fulce agrega que el CDC también ha formado un consorcio de científicos que están haciendo secuenciación. La Infraestructura Nacional de Bioinformática más robusta es un proyecto de varios años y recién está comenzando, dice.

Para que la secuenciación logre una adopción verdaderamente generalizada, es posible que las aseguradoras de salud deban involucrarse. En este momento, las compañías de seguros no lo pagan, porque el descubrimiento de una mutación no altera el plan de tratamiento de un paciente. “No está aprobado como una actividad de salud médica”, dice James Crawford, vicepresidente senior de servicios de laboratorio de Northwell Health, el proveedor de atención médica más grande del estado de Nueva York. “No hemos cerrado esa brecha”.

En lo que respecta a COVID, generalmente hay pocas terapias para empezar. Encontrar los que se adapten a las variantes será mucho más difícil a corto plazo porque las regulaciones federales impiden que los laboratorios le digan a un médico cuando un paciente tiene una mutación, a menos que el paciente esté participando en un estudio. Pero si ese problema puede resolverse, y si la secuencia aumenta ampliamente, podría ayudar a los investigadores a desarrollar intervenciones específicas, lo que les daría a las compañías de seguros una razón para cubrirlo. Y eso, a su vez, daría lugar a una nueva riqueza de datos para médicos, científicos, expertos en salud pública y las empresas que desarrollan tratamientos y vacunas. “Tenemos que hacer más que generar datos”, dice Crawford. “Tenemos que generar conocimiento”.

Gohl, el científico de la Universidad de Minnesota y emérito de Walleye Tank, descubrió en mayo que, al final, obtuvo algo de dinero para la secuenciación de los CDC. Será suficiente secuenciar 6 mil muestras. Incluso cuando el número general de casos está disminuyendo y las medidas de salud pública se están relajando, las preocupaciones sobre las mutaciones, especialmente delta, están aumentando. Todavía hay muchas personas que siguen siendo vulnerables: los niños, los inmunodeprimidos, los que dudan de las vacunas.

El laboratorio de Gohl secuenciará muestras positivas no solo de Minnesota sino también de estados cercanos como Dakota del Sur e Iowa. Missouri y Arkansas, donde los casos están aumentando nuevamente, pidieron ayuda. “Esto me alegra mucho que fuéramos persistentes”, dice. Es un trabajo de salud pública fundamental, que se pone en marcha mucho después de que debería haber comenzado.

El juego a largo plazo para los Estados Unidos será trabajar a nivel internacional para protegerse contra nuevas amenazas. A principios de junio, solo 14 países, todos los cuales tienen economías desarrolladas, estaban secuenciando el 5 por ciento o más de los casos y compartiendo esa información a través de bases de datos globales, según la Fundación Rockefeller. La fundación está tratando de llenar una pequeña parte del vacío, invirtiendo más de $20 millones para la secuenciación en India, África subsahariana y los Estados Unidos.

Las variantes de interés continúan incubándose en lugares donde la vacunación es limitada. Delta-plus se detectó inicialmente en viajeros de Nepal, donde solo el 6. por ciento de la población ha sido inmunizada, según Bloomberg Vaccine Tracker .

Si llega otra variante peligrosa a los Estados Unidos “Corremos un gran riesgo de perderla hasta que sea demasiado tarde”, dice Bright. “Tenemos recursos ahora, tenemos la ciencia y la tecnología. Tenemos una fuerza de voluntad asombrosa en el sistema universitario y el sector privado. Todo lo que tenemos que hacer es tomar el dinero y habilitar a estos grupos y obtener la información lo más rápido posible “.