De uno a miles: desentrañando el misterio del coronavirus con huellas genéticas

A medida que el brote del coronavirus arrasaba con la ciudad de Wuhan en China, los nuevos casos del virus comenzaron a propagarse como chispas salidas de una hoguera.

Algunas cayeron a miles de kilómetros. Para mediados de enero, un chispazo se había prendido en Chicago y otro cerca de Phoenix. Dos más en la zona de Los Ángeles. Gracias a un poco de suerte y mucho confinamiento, esos chispazos de virus parecen haberse apagado antes de que tuvieran la oportunidad de arder.

Sin embargo, el 15 de enero, en el aeropuerto internacional del sur de Seattle, un hombre de 35 años regresó de visitar a su familia en la región de Wuhan. Tomó su equipaje y reservó un viaje compartido a su casa al norte de la ciudad.

Al día siguiente, mientras regresaba a su trabajo en una empresa tecnológica al este de Seattle, sintió los primeros síntomas de tos, no muy fuerte, no lo suficiente como para que se quedara en casa. Esa semana incluso asistió a una comida grupal con colegas en un restaurante de mariscos cerca de su oficina. Mientras sus síntomas empeoraban, fue a comprar alimentos a una tienda cerca de su casa.

Días después, ese hombre fue la primera persona en Estados Unidos en dar positivo en la prueba de coronavirus, equipos de agencias federales, estatales y locales aparecieron para contener el caso. Durante semanas, se vigiló la salud de 68 personas: el conductor de viajes compartidos del aeropuerto, los compañeros que asistieron a la comida en el restaurante de mariscos, los demás pacientes en la clínica donde el hombre fue atendido por primera vez. Para alivio de todos, ninguno de ellos tuvo el virus.

Sin embargo, si la historia hubiese terminado ahí, el arco del coronavirus en Estados Unidos habría sido muy distinto.

Resultó que, el bloque de construcción genética del virus detectado en el hombre que había estado en Wuhan se convertiría en una clave fundamental para los científicos que estaban tratando de entender cómo fue que el patógeno logró afianzarse en ese primer contagio.

Trabajando en laboratorios a lo largo del lago Union de Seattle, los investigadores de la Universidad Washington y el Centro de Investigación para el Cáncer Fred Hutchinson se apresuraron a identificar la secuencia de ácido ribonucleico de los casos del estado de Washington y en el país, comparándolos con datos provenientes de todo el mundo.

Con ayuda de tecnología avanzada que les permite identificar con rapidez las pequeñas mutaciones que el virus adopta en su trayecto virulento a través de los huéspedes humanos, los científicos que trabajaban en Washington y en otros estados identificaron dos hallazgos desconcertantes.

El primero fue que el virus traído por el hombre desde Wuhan —o tal vez, como sugieren nuevos datos, por alguien más que llegó portando una cepa casi idéntica— se las había ingeniado para establecerse en la población sin ser detectado.

Luego comenzaron a darse cuenta de cuán lejos se había propagado. A medida que agregaban nuevos casos a su base de datos, los investigadores se percataron de que un pequeño brote que se había establecido en alguna parte del norte de Seattle ahora era el responsable de todos los casos conocidos de dispersión comunitaria que se analizaron en el estado de Washington en el mes de febrero.

Y se había propagado.

En otros catorce estados se identificó una versión genéticamente similar del virus —directamente vinculada con ese primer caso en Washington—, que incluso llegó hasta Connecticut y Maryland. Se estableció en otras partes del mundo, en Australia, México, Islandia, Canadá, el Reino Unido y Uruguay. Llegó al Pacífico, en el crucero de Grand Princess.

La versión única del virus que llegó a las costas estadounidenses en Seattle ahora es responsable de una cuarta parte de todos los casos estadounidenses que han detectado los secuenciadores genómicos en Estados Unidos.

Ya que no hay pruebas generalizadas disponibles, el trabajo detectivesco de alta tecnología de los investigadores de Seattle y sus colegas en otras regiones daría el primer indicio de cómo y cuándo se estaba diseminando el virus y cuán difícil sería contenerlo.

Incluso mientras el trayecto de la versión del virus del estado de Washington se estaba dirigiendo hacia el este, nuevas chispas de otras cepas aterrizaban en Nueva York, en el Medio Oeste y el sur. Y luego todas comenzaron a entremezclarse.

Un rompecabezas

Los investigadores de Seattle incluían a algunos de los expertos en secuenciación genómica más renombrados del mundo, quienes se dedican al proceso de analizar las letras del código genético de un virus para rastrear sus mutaciones. Antes del brote, uno de los laboratorios había hecho más secuenciaciones de los coronavirus humanos que cualquier otro país del mundo: 58 de ellas.

Cuando un virus se aloja en una persona, puede replicarse miles de millones de veces, con algunas pequeñas mutaciones, cada nueva versión compite por la supremacía. Los científicos han descubierto que, en el transcurso de un mes, la versión del nuevo coronavirus que se transmite en una comunidad mutará alrededor de dos veces, en cada ocasión habrá un cambio de letra en una cepa de ácido ribonucleico de 29.903 nucleótidos.

Cada una de las alteraciones provee una nueva forma del virus con una variante pequeña pero característica de su predecesora, como una receta que se transmite dentro de una familia. Sin embargo, las mutaciones son tan diminutas que es poco probable que una versión del virus afecte a pacientes de manera distinta.

El virus se originó con un patrón en Wuhan pero, cuando llegó a Alemania, ya había cambiado tres posiciones en la cepa de ácido ribonucleico. Los primeros casos de Italia tenían dos variaciones totalmente distintas.

Por cada caso, los investigadores de Seattle compilan millones de fragmentos del genoma en una cepa completa que puede ayudar a identificarlo con base en todas las pequeñas mutaciones que haya tenido.

“En esencia, lo que estamos haciendo es leer esos pequeños fragmentos de material viral y tratar de armar el rompecabezas del genoma”, comentó Pavitra Roychoudhury, investigadora de las dos instituciones que trabajan en la secuenciación en Seattle.

Un hallazgo alarmante

En la búsqueda de la trayectoria del virus en Estados Unidos, una de las primeras señales surgió el 24 de febrero cuando un adolescente llegó a una clínica con síntomas parecidos a los de un resfriado. La clínica se encontraba en el condado de Snohomish, en Washington, donde vivía un hombre que había viajado a China. Los médicos tomaron una muestra nasal del paciente como parte de un estudio de rastreo que ya se estaba haciendo sobre la influenza en la región.

Después detectaron que la enfermedad del adolescente no era un resfriado, sino la provocada por el coronavirus. Tras el diagnóstico, los investigadores de Seattle pasaron la muestra por la máquina de secuenciación. Trevor Bedford, científico del Centro de Investigación para el Cáncer Fred Hutchinson, quien estudia la propagación y la evolución de los virus, comentó que él y un colega bebieron unas cervezas mientras esperaban a que los resultados aparecieran en una computadora portátil.

Los resultados confirmaron lo que habían temido: el caso coincidía con un descendiente directo del primer caso estadounidense, proveniente de Wuhan.

Hasta donde se sabía, el adolescente no había estado en contacto con el hombre que había viajado a Wuhan; se enfermó después de que el hombre ya no podía contagiar el virus.

La secuenciación adicional en los días posteriores ayudó a confirmar que otros casos emergentes formaban parte del mismo grupo. Esto solo podía significar una cosa: no se había contenido el virus del viajero de Wuhan y se había estado propagando durante semanas. O bien el hombre lo había transmitido a otros o alguien más había traído al país una versión genéticamente idéntica del virus.

Esa última posibilidad se había vuelto más probable en los últimos días, luego de que nuevos casos ingresados a la base de datos de los investigadores mostraron un patrón interesante. Se había descubierto un virus con una huella casi idéntica a la del viajero de Wuhan en casos en Columbia Británica, al otro lado de la frontera del estado de Washington, lo cual para Bedford sugería que tal vez el primer viajero de Wuhan no había sido el que había desatado el brote.

De cualquier modo, la cantidad de casos que surgían en el momento en el que se identificó el del adolescente indicaban que el virus llevaba semanas en circulación.

Más allá de Seattle

A medida que el virus se propagaba, científicos en otros estados estaban haciendo todas las secuencias posibles. En un laboratorio de la Universidad de California, campus San Francisco, Charles Chiu observaba una gama de casos en el Área de la Bahía, que incluía a nueve pasajeros del crucero de Grand Princess, que acababa de regresar de un par de viajes desafortunados hacia México y Hawái que dejaron decenas de pasajeros infectados de coronavirus.

Chiu quedó sorprendido con los resultados: cinco casos de origen desconocido en el área de San Francisco estaban vinculados con el grupo del estado de Washington. Y los nueve casos del Grand Princess tenían un vínculo genético similar, con las mismas mutaciones registradas, además de otras cuantas nuevas. Chiu creía que el brote masivo en la embarcación podría deberse a una sola persona que desarrolló una infección vinculada con el grupo del estado de Washington.

Sin embargo, no se detuvo en el Grand Princess. David Shaffer, quien estuvo en el primer tramo del crucero con miembros de su familia, dijo que los pasajeros de ese trayecto no se dieron cuenta de que el coronavirus estaba en el barco sino hasta que desembarcaron, cuando se enteraron de que uno de los pasajeros que viajó con ellos había muerto.

Shaffer dijo que, tanto él como sus familiares, se sentían bien cuando regresaron a su casa en Sacramento, California, y cuando comenzó a sentirse enfermo al día siguiente, el 22 de febrero, al principio pensó que era sinusitis.

Días después, se le practicó la prueba y constató que tenía coronavirus. Posteriormente, su esposa también dio positivo, al igual que uno de sus hijos y uno de sus nietos, que no estuvo en el barco.

Chiu recuerda que repasaba las implicaciones mentalmente y decía: “Si está en California y en el estado de Washington, es muy probable que esté en otros estados”.

El virus se hace omnipresente en Estados Unidos

El mismo día en que Shaffer se enfermó, otra persona aterrizó en el Aeropuerto Internacional Raleigh-Durham en Carolina del Norte, luego de visitar la residencia para ancianos Life Care Center en Kirkland, que sería un centro de infección. En aquel momento, había señales crecientes de una enfermedad respiratoria en las instalaciones, pero no había ningún indicio de coronavirus.

Días después, el viajero comenzó a sentirse enfermo pero sin signos que indicaran que se trataba de algo serio, por lo que salió a cenar a un restaurante en Raleigh. En ese momento, los funcionarios en el estado de Washington comenzaron a informar sobre un brote de coronavirus en el Life Care Center. Unos días después se confirmó que la persona en Carolina del Norte había contraído el virus. Fue el primer caso detectado en el estado.

Para mediados de marzo, un equipo de la Universidad de Yale reunió nueve muestras de coronavirus de la región de Connecticut y las ingresó a la máquina de secuenciación portátil. Siete estuvieron vinculadas con el estado de Washington.

“Me sorprendió bastante”, comentó Joseph Fauver, uno de los investigadores del laboratorio. Dice que en ese momento sugirió que el virus había estado propagándose más de lo que habían creído inicialmente.

Al secuenciar más casos recientes, los investigadores han descubierto casos que provienen de un grupo mayor, con su propia firma genética característica, ubicada en la zona de Nueva York.

Un grupo de casos en el Medio Oeste, que surgieron a principios de marzo, parecen provenir de Europa. Un grupo de casos del sur, que surgieron casi al mismo tiempo, el 3 de marzo, parecen ser descendientes más directos de China.

Sin embargo, de todas las ramas que los investigadores han descubierto, la cepa del estado de Washington sigue siendo la primera y una de las más poderosas.

Se ha identificado en Arizona, California, Connecticut, el Distrito de Columbia, Florida, Illinois, Míchigan, Minnesota, Nueva York, Carolina del Norte, Oregon, Utah, Virginia, Wisconsin y Wyoming y en seis países.

Y se siguen detectando nuevos casos.