Día Nacional del ADN 2021: Enfrentando COVID-19 con la investigación del ADN

El 25 de abril es el Día Nacional del ADN que conmemora la descripción de la estructura de doble hélice del ADN el mismo día de 1953. La estructura explica cómo la molécula de ADN se replica, llevando la información genética del organismo a su descendencia. La comprensión de la estructura del ADN condujo a nuevos descubrimientos, como cómo se sintetiza la proteína utilizando el código genético almacenado en el ADN en 1961. El conocimiento de las secuencias en el ADN condujo al descubrimiento de la mutación genética que causa la Fibrosis Quística (Brief History: From Mendel to the Human Genome Project, n.d.). La prueba genética para la fibrosis quística ahora se usa de manera rutinaria para detectar la enfermedad en parejas y recién nacidos.

Rastreando los orígenes del SARS-COV-2

El SARS-COV-2 es el coronavirus detrás de la enfermedad respiratoria aguda llamada COVID-19, que actualmente afecta a la población mundial. Usando tecnología moderna de ADN, los científicos pudieron secuenciar rápidamente el genoma del virus a partir de 24 muestras diferentes al principio del brote. Al comparar las secuencias del virus entre las 24 muestras diferentes, muestra una variación limitada, lo que significa que estas muestras tenían un ancestro común relativamente reciente, uno que mutó un mes antes del informe del 8 de diciembre de 2019 del primer caso conocido (Begley, 2020) . Además, al comparar las secuencias con otros virus conocidos, se observó que había un 96% de similitud con un coronavirus de murciélago, lo que sugiere que la especie de murciélago es la fuente original. Los avances en la tecnología del ADN pueden ayudar a rastrear el origen y prevenir o identificar futuros brotes.

Detectando COVID-19 en personas

COVID-19, a partir de 2021, es una pandemia mundial que afecta a unos 144 millones de personas según el sitio web worldmeters.info. Ha forzado cierres en muchos países para reducir la propagación de la enfermedad, que a su vez afectó a las economías de muchos países. La detección de personas con COVID-19 ayudará a aislar a los infectados del resto de la población, reduciendo así la propagación de la enfermedad. Actualmente, un tipo de prueba de diagnóstico para COVID-19 utiliza la técnica de reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa (RT-PCR) para detectar ADN complementarios del virus SAR-COV-2 de las muestras respiratorias del paciente infectado (Udugama et. Al, 2020). La técnica transcribe el ARN del virus en ADN complementario y luego lo amplifica para detectar las secuencias. Esta prueba basada en ADN es más sensible que otras pruebas como las pruebas de antígeno y los resultados se conocen en 24 horas. Existe una prueba de diagnóstico de “laboratorio en un chip” basada en CRISPR (utilizada en la edición de genes) que puede devolver resultados precisos en 30 minutos (Myers, 2020).

Protegiendo a las personas contra COVID-19

Para prevenir la propagación del COVID-19, las personas deben vacunarse contra el virus que lo causa. Sin embargo, se necesitan entre 10 y 15 años para desarrollar, probar la seguridad y eficacia y aprobar una vacuna. Con los avances en la tecnología basada en la investigación del ADN, se desarrollaron dos vacunas COVID-19 en menos de un año sin recortes en lo que respecta a la seguridad (Solis-Moreira, 2020). La capacidad de los científicos para secuenciar rápidamente el genoma del SAR-COV-2 les permitió analizar el coronavirus mucho más rápido. Esto les permitió identificar la proteína S “pico” que penetra en las células e infecta a la persona. Otra tecnología basada en ADN que ayudó a crear rápidamente la vacuna COVID-19 es la tecnología de la vacuna de ARNm. El ARNm sintético está diseñado para hacer que las células generen la misma proteína S pero sin tener un virus debilitado para hacerlo (Pardi et al., 2018). Esto “entrena” al sistema inmunológico para reconocer y combatir cualquier virus SAR-COV-2 invasor. También es más fácil “modificar” la cadena de ARNm para apuntar a cadenas mutantes del virus SAR-COV-2. La terapéutica de ácidos nucleicos, ya sea a base de ARNm, ADN o proteínas, abre una nueva forma de vacunar a las personas contra las enfermedades.

Combatiendo COVID-19 en personas infectadas

En los Estados Unidos, el 3,9% de las personas infectadas con COVID-19 mueren a causa de este y el 5% ha necesitado cuidados intensivos en el hospital (Nebraska Medicine, 2020). Durante las etapas iniciales de la pandemia, los hospitales estaban abrumados con pacientes ya que la enfermedad se propagó rápidamente y no se conocían tratamientos en ese momento. El tratamiento con anticuerpos monoclonales (mAb) es una forma de tratar a los pacientes con COVID-19. Un ejemplo de este tratamiento de Renegeron utiliza una cepa de ratones modificada genéticamente que tiene sistemas inmunitarios humanos para crear anticuerpos que reconocen la proteína S que causa la infección. Estos anticuerpos y otros de pacientes en recuperación deben identificarse y sintetizarse mediante secuenciación de ADN y otras técnicas (Regeneron, n.d.). Este tratamiento se utilizó con éxito cuando el presidente Trump se infectó con COVID-19. El tratamiento con anticuerpos monoclonales junto con la investigación relacionada con el ADN promete mejores enfoques de tratamiento para muchas enfermedades.

Las tecnologías de ADN como la secuenciación de próxima generación y otras prometen proporcionar tratamientos avanzados para muchas enfermedades debilitantes, actuales y futuras. Todo esto se remonta al descubrimiento de la estructura del ADN el 25 de abril de 1953.

La traducción al inglés del artículo está aquí.

Referencias

Brief History: From Mendel to the Human Genome Project. (n.d.). Genome: Unlocking Life’s Code. https://unlockinglifescode.org/timeline?tid=4

Begley, S. (2020, January 27). DNA sleuths read the coronavirus genome, tracing its origins. STATNews. https://www.statnews.com/2020/01/24/dna-sleuths-read-coronavirus-genome-tracing-origins-and-mutations/

Udugama, B., Kadhiresan, P., Kozlowski, H. N., Malekjahani, A., Osborne, M., Li, V., Chen, H., Mubareka, S., Gubbay, J. B., & Chan, W. (2020). Diagnosing COVID-19: The Disease and Tools for Detection. ACS nano, 14(4), 3822–3835. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c02624

Myers, A. (2020, November 19). A new genetic microlab can detect COVID-19 in minutes. Stanford School of Engineering. https://engineering.stanford.edu/magazine/article/new-genetic-microlab-can-detect-covid-19-minutes

Solis-Moreira, J. (2020, December 15). How did we develop a COVID-19 vaccine so quickly? MedicalNewsToday. https://www.medicalnewstoday.com/articles/how-did-we-develop-a-covid-19-vaccine-so-quickly

Pardi, N., Hogan, M., Porter, F. et al. (2018, January 12). mRNA vaccines: a new era in vaccinology. Nature Reviews Drug Discovery. https://www.nature.com/articles/nrd.2017.243

Nebraska Medicine: COVID-19 can wreck your body, here’s how. (2020, July 17). Nebraska Medicine Omaha, NE. https://www.nebraskamed.com/COVID/what-the-coronavirus-does-to-your-body

Regeneron. (n.d.). PIONEERS IN ANTIBODY RESEARCH. Regeneron.Com. https://www.regeneron.com/science/antibodies