Virus, viroides y priones
En 2020 el COVID-19 llegó a El Salvador y en pocas semanas cambió la vida de las escuelas, los buses y los mercados. Un virus no come, no respira y no crece, pero puede convertir a una célula en una fábrica de copias de sí mismo. ¿Está vivo? ¿Y por qué es tan difícil combatirlo? Al final de la página volvé a esta pregunta.
¿Están vivos los virus? Estructura básica
En 1892 Ivanovski filtró el extracto de hojas de tabaco enfermas con filtros de porcelana que retenían cualquier bacteria conocida. El filtrado seguía contagiando a plantas sanas. ¿Qué agente, más pequeño que una célula, estaba actuando?
Algunos virus tienen además una envoltura: un pedazo de membrana de la célula anterior, con una bicapa de lípidos y proteínas víricas insertadas. Los que no la tienen se llaman virus desnudos.
Expliquen tres razones por las que los virus no se consideran seres vivos según los criterios clásicos (organización celular, metabolismo y reproducción) y una razón por…
Expliquen tres razones por las que los virus no se consideran seres vivos según los criterios clásicos (organización celular, metabolismo y reproducción) y una razón por la que el debate sigue abierto.
Describí la estructura básica de un virus (genoma, cápside y, en algunos, envoltura) y explicá la diferencia entre un virus desnudo y un virus envuelto, con un ejemplo…
Describí la estructura básica de un virus (genoma, cápside y, en algunos, envoltura) y explicá la diferencia entre un virus desnudo y un virus envuelto, con un ejemplo de cada uno.
Qué hace cada parte durante la infección
La cápsida protege el genoma. Las proteínas de la envoltura (o de la cápsida, en los desnudos) se unen a receptores de la célula: son la «llave». La envoltura se fusiona con la membrana de la célula para entrar. El genoma lleva las instrucciones para fabricar nuevos virus. Una imagen no basta para saber si el genoma es ADN o ARN: eso se determina analizando el ácido nucleico, no la forma externa.
Observá la estructura del virus de la imagen. a) Explicá la función de las estructuras 1, 2 y 4 durante la infección de una célula. b) Razoná por qué la estructura 3…
Observá la estructura del virus de la imagen. a) Explicá la función de las estructuras 1, 2 y 4 durante la infección de una célula. b) Razoná por qué la estructura 3 hace a este tipo de virus especialmente sensible al jabón y a las soluciones alcohólicas. c) ¿Se puede saber solo con la imagen si su genoma es ADN o ARN? Justificá tu respuesta.
El ciclo de un bacteriófago: lítico y lisogénico
Los virus que infectan bacterias se llaman bacteriófagos (o fagos). Tienen una cabeza con el ADN, una cola y fibras de fijación que reconocen receptores de su bacteria. Su «presa» son las bacterias, y cada fago infecta solo a las que tienen el receptor que sus fibras reconocen (especificidad de hospedador).
La especificidad vale para todos los virus: el virus del mosaico del tabaco no nos infecta porque nuestras células no tienen su receptor ni la maquinaria que necesita. Para saltar a otra especie, un virus debe reconocer un receptor nuevo y poder usar la maquinaria de esa célula.
Todo ciclo vírico sigue el mismo guion:
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Adsorción: el virus se fija a un receptor de la célula.
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Penetración: entra el genoma.
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Replicación y síntesis: la célula copia el genoma y fabrica proteínas víricas.
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Ensamblaje: se arman nuevas partículas.
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Liberación.
Los antivirales actúan en pasos concretos: bloquear la entrada (adsorción y penetración), inhibir la polimerasa que copia el genoma (replicación) o inhibir la proteasa (ensamblaje).
El fago puede seguir dos caminos:
Describí el ciclo lítico y el ciclo lisogénico de un bacteriófago, indicando en qué se diferencian y qué consecuencia tiene para la bacteria que el fago entre en…
Describí el ciclo lítico y el ciclo lisogénico de un bacteriófago, indicando en qué se diferencian y qué consecuencia tiene para la bacteria que el fago entre en latencia.
Viroides y priones: más allá de los virus
¿Puede existir algo infeccioso aún más sencillo que un virus? Sí: hay agentes sin cápsida y otros sin ácido nucleico.
¿Qué son los viroides y qué son los priones? Indicá a qué organismos infectan los primeros y citá una enfermedad humana o animal causada por priones.
¿Qué son los viroides y qué son los priones? Indicá a qué organismos infectan los primeros y citá una enfermedad humana o animal causada por priones.
Variabilidad y epidemias: mutación y R₀
La vacuna de la influenza cambia cada temporada, pero la del sarampión se aplica igual por décadas. ¿Por qué? Entre los virus de ADN están el herpes y la viruela; entre los de ARN, la influenza, el sarampión y el COVID-19. Los de ARN varían más.
Para medir qué tan rápido se propaga un virus se usa el número básico de reproducción $R_0$: el promedio de contagios que causa una persona infectada en una población sin inmunidad.
En un laboratorio se analizan dos virus emergentes que infectan linfocitos humanos: el virus Alpha (con genoma de ADN bicatenario de $150\text{ kb}$) y el virus Beta…
En un laboratorio se analizan dos virus emergentes que infectan linfocitos humanos: el virus Alpha (con genoma de ADN bicatenario de $150\text{ kb}$) y el virus Beta (con genoma de ARN monocatenario de $15\text{ kb}$). Se aíslan partículas virales de pacientes tras seis meses de infección:
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En Alpha, la secuencia del gen de la glicoproteína de adhesión presenta una divergencia media del $0.001\,\%$ respecto a la cepa inoculada.
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En Beta, la divergencia en la proteína homóloga es del $4.2\,\%$, encontrándose una amplia nube de variantes en un mismo hospedador.
- a) Justificá a nivel molecular y enzimático la causa de esta enorme disparidad en las tasas de mutación observadas entre ambos virus.
- b) Para combatir ambos patógenos, se ensaya una vacuna de subunidades proteicas basada en una única variante de la proteína de adhesión y un fármaco inhibidor de dicha proteína. Predecí razonadamente el pronóstico de efectividad a medio plazo de estas estrategias en Alpha y en Beta.
- c) ¿Qué diana vírica o estrategia farmacológica propondrías para el virus Beta con el fin de reducir la probabilidad de que desarrolle variantes resistentes?
Zoonosis y «Una sola salud»
Una zoonosis es una enfermedad que pasa de animales a personas. Ejemplos con virus: la rabia (perros, murciélagos), la influenza aviar y el COVID-19 (probable origen en animales silvestres). En un salto zoonótico (spillover), el murciélago suele ser el reservorio silvestre y el cerdo puede ser un hospedador amplificador en granjas. El enfoque «Una sola salud» (One Health) considera que la salud humana, la animal y la del ambiente forman un solo sistema conectado.
Vías de transmisión y prevención
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Respiratoria: COVID-19, influenza. Prevención: mascarilla y ventilación.
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Fecal-oral: hepatitis A. Prevención: lavado de manos y agua segura.
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Sexual o sanguínea: VIH, hepatitis B. Prevención: condón y no compartir agujas.
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Vectores: dengue (zancudo Aedes aegypti). Prevención: eliminar criaderos en pilas y barriles.
Una guía de bioseguridad combina estas medidas con vigilancia de datos del MINSAL y del MAG, y con vacunación.
Nombrá tres vías de transmisión de virus (respiratoria, fecal-oral, sexual o sanguínea, por vectores como mosquitos) con un ejemplo de enfermedad para cada una, e indicá…
Nombrá tres vías de transmisión de virus (respiratoria, fecal-oral, sexual o sanguínea, por vectores como mosquitos) con un ejemplo de enfermedad para cada una, e indicá una medida de prevención específica de cada vía.
El enfoque «una sola salud» (one health) entiende la salud humana, la de los animales y la del medioambiente como un único sistema conectado. Explicalo a partir de las…
El enfoque «una sola salud» (one health) entiende la salud humana, la de los animales y la del medioambiente como un único sistema conectado. Explicalo a partir de las zoonosis víricas: poné dos ejemplos (rabia, gripe aviar o COVID-19) y razoná cómo la deforestación, la ganadería intensiva y el comercio de fauna favorecen que un virus salte de una especie animal al ser humano.
En una región de selva tropical se talan $60,000\text{ hectáreas}$ de bosque primario para implantar monocultivos y explotaciones porcinas intensivas. Dos años después,…
En una región de selva tropical se talan $60,000\text{ hectáreas}$ de bosque primario para implantar monocultivos y explotaciones porcinas intensivas. Dos años después, se registra un brote de síndrome respiratorio agudo y encefalitis en trabajadores de las granjas, causado por un virus ARN nuevo emparentado con patógenos de quirópteros.
- a) Formulá una hipótesis ecológica que describa la cadena de transmisión del salto zoonótico (spillover), explicando el papel de la perturbación del ecosistema, el murciélago como reservorio silvestre y el ganado porcino como hospedador amplificador.
- b) El muestreo biológico revela que en los fragmentos de bosque degradado la riqueza de especies de quirópteros ha descendido un $65\,\%$, pero la densidad de una especie oportunista reservorio del virus se ha triplicado. Relacioná este patrón con el concepto ecológico del «efecto de dilución» y argumentá por qué la pérdida de biodiversidad incrementa el riesgo de zoonosis.
- c) Desde el enfoque multidisciplinar One Health («Una sola salud»), diseñá dos medidas de prevención aplicables sobre el medio ambiente o la gestión agropecuaria que eviten futuros eventos de emergencia vírica en la zona.
Virus y enfermedad crónica: VPH y VIH
El VPH produce proteínas que alteran los puntos de control del ciclo celular; las células se dividen sin control y el cáncer de cuello de útero tarda años en aparecer. Vacunar a adolescentes, chicos y chicas, previene la infección y por eso es una vacuna contra el cáncer.
El VIH infecta linfocitos T CD4, que coordinan la respuesta inmunitaria; al destruirlos, todo el sistema se desorganiza. El sida es la fase final sin tratamiento. Los antirretrovirales controlan el virus pero no lo curan, porque quedan reservorios de virus latente.
El virus del papiloma humano (VPH) puede causar cáncer de cuello de útero y otros tumores. Explicá cómo un virus puede favorecer el cáncer (alteración del control del…
El virus del papiloma humano (VPH) puede causar cáncer de cuello de útero y otros tumores. Explicá cómo un virus puede favorecer el cáncer (alteración del control del ciclo celular por sus proteínas), por qué tarda años en aparecer y por qué la vacunación de adolescentes —chicos y chicas— es una vacuna contra el cáncer.
El VIH infecta a los linfocitos T CD4. Explicá por qué la destrucción de esas células desorganiza todo el sistema inmunitario, qué es el sida (la fase final sin…
El VIH infecta a los linfocitos T CD4. Explicá por qué la destrucción de esas células desorganiza todo el sistema inmunitario, qué es el sida (la fase final sin tratamiento) y por qué los antirretrovirales convierten la infección en una enfermedad crónica controlada pero no la curan (reservorios de virus latente).
Vacunas: entrenar al sistema inmunitario
En 1796 Jenner notó que quienes se contagiaban de viruela bovina, una enfermedad leve, quedaban protegidos de la viruela humana.
| Tipo | Qué contiene | Ejemplo |
|---|---|---|
| Atenuada | virus vivo debilitado | sarampión, rubéola, paperas (SPR) |
| Inactivada | virus muerto | poliomielitis inyectable |
| De subunidades | solo una proteína del virus | hepatitis B |
| De ARNm | instrucciones para fabricar una proteína vírica | algunas vacunas contra COVID-19 |
Pruebas de detección clínica
Vacunar previene; las pruebas de detección sirven para saber si una persona está infectada o ya tuvo contacto con el virus. Son una tecnología médica clave para aislar casos y tratar a tiempo.
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Detección de material genético (PCR): busca fragmentos del genoma del virus en una muestra, por ejemplo de la nariz o la garganta. Es muy sensible y detecta la infección activa.
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Detección de antígenos (prueba rápida): busca proteínas del virus en la muestra y da el resultado en unos 15 minutos. Es útil para decidir rápido, aunque es menos sensible que la PCR.
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Detección de anticuerpos: busca en la sangre los anticuerpos que el cuerpo fabricó. Indica que hubo contacto con el virus o con la vacuna, no necesariamente una infección actual.
Volvé al principio: los virus son tan difíciles de combatir porque no tienen metabolismo propio. Usan la maquinaria de nuestras células, así que los antibióticos no los afectan. Los de ARN, como la influenza, además mutan muy rápido, y por eso se combaten con vacunas, medidas de prevención y vigilancia de las zoonosis.
Resumen
¿Qué es una vacuna y cómo «entrena» al sistema inmunitario sin provocar la enfermedad? Citá dos tipos de vacunas (atenuadas, inactivadas, de subunidades, de ARN…
¿Qué es una vacuna y cómo «entrena» al sistema inmunitario sin provocar la enfermedad? Citá dos tipos de vacunas (atenuadas, inactivadas, de subunidades, de ARN mensajero) y explicá en qué se diferencian.
Las vacunas de ARN mensajero se estrenaron masivamente con la COVID-19. Explicá cómo funcionan (instrucción temporal para que nuestras células fabriquen el antígeno),…
Las vacunas de ARN mensajero se estrenaron masivamente con la COVID-19. Explicá cómo funcionan (instrucción temporal para que nuestras células fabriquen el antígeno), qué ventaja de rapidez de diseño ofrecen y por qué es falso que puedan modificar nuestro ADN (¿dónde actúa el ARNm y qué vida media tiene?).