¿Qué es un brote?
El sufijo ‘-demic’ proviene de la palabra griega ‘demos’, que significa público o población. El prefijo ‘pan-‘ significa todo, donde el prefijo ‘epi-‘ significa sobre, o cerca.
Un brote ocurre cuando una enfermedad (a menudo causada por un parásito, virus o bacteria infecciosa) se propaga a través de una población. El término en sí es algo así como una frase «comodín» que cubre una variedad de escenarios. Un brote puede ocurrir en poblaciones muy pequeñas, como una clase escolar o una sala de hospital, o propagarse a poblaciones más grandes como ciudades o estados enteros.
Una vez que un brote alcanza un cierto tamaño, a menudo se le da un nuevo nombre: epidemia. Si una epidemia se propaga a varios países o continentes, se convierte en una pandemia. Si un brote permanece en una población durante un largo período de tiempo, se vuelve endémico. El sufijo ‘-demic’ proviene de la palabra griega ‘demos’, que significa público o población. El prefijo ‘pan-‘ significa todo, donde el prefijo ‘epi-‘ significa sobre, o cerca.
Llegar a la raíz del asunto
Cuando te resfrías, a menudo reconstruyes los eventos de los días anteriores para encontrar un posible culpable de la fuente de tu infección, como la persona que estornudó sobre ti en el autobús ayer, o la barandilla viscosa a la que te aferraste al subir las escaleras esta mañana. Comprender dónde contraemos las infecciones nos ayuda a evitar enfermarnos de la misma manera nuevamente. Esta es la razón por la cual, cuando se detecta por primera vez un brote de enfermedad, los científicos a menudo se apresuran a rastrear de dónde podría haber venido, para que podamos detenerlo antes de que se propague más.
De la misma manera que examinó los eventos que condujeron a sus primeros signos de picazón en la garganta cuando se resfría, los científicos construyen un informe de brote, o una historia epidemiológica, de los casos detectados hasta ahora y dónde se encontraron, para tratar de comprender de dónde pueden haber venido. Esta idea es la base de ‘Track and Trace’, utilizado en la pandemia de Covid-19 de la década de 2020, que intenta evitar que se desarrollen futuros casos de enfermedad mediante el seguimiento de nuevos casos y la limitación de su exposición con otros.
Seguimiento y rastreo mediante árboles filogenéticos
Los patógenos como virus, bacterias o parásitos, cambian su secuencia genómica con el tiempo a medida que se reproducen y pasan de persona a persona.
Si bien Track and Trace funciona recopilando información sobre quién ha contactado a quién en poblaciones pequeñas, este enfoque se vuelve muy difícil cuando una epidemia o pandemia se propaga a millones de personas. No podemos reconstruir el historial de contacto de cientos de miles de personas con una enfermedad. En cambio, en estos casos, utilizamos la secuenciación del genoma para hacer el trabajo duro por nosotros.
Los patógenos como virus, bacterias o parásitos, cambian su secuencia genómica con el tiempo a medida que se reproducen y pasan de persona a persona. Estos cambios, o mutaciones, sirven como un rastro de migas de pan que los científicos pueden seguir para rastrear y rastrear un patógeno a medida que se propaga a través de un gran número de personas. Esto se hace colocando la secuencia del genoma de cada caso probado en un árbol filogenético. Las secuencias que son similares se sentarán cerca una de la otra en el árbol, lo que implica que compartieron una fuente común de infección, aunque sea muy distante.
Las secuencias que adquieren mutaciones que las hacen diferentes de las ya observadas pueden dar lugar a que se dibujen nuevas ramas en el árbol. Estas a menudo se denominan variantes, y se monitorean cuidadosamente para detectar cambios en la gravedad o transmisión de la enfermedad. Cuantas más secuencias agreguemos a un árbol filogenético, mejor entenderemos dónde se originó un brote y hacia dónde podría ir, por lo que es importante probar tantos casos como sea posible.
Árbol filogenético para la aparición en Europa del SARS-CoV-2, el virus detrás de la pandemia de covid-19 que se extendió por todo el mundo en 2019-20. Crédito de la imagen: Nextstrain, precisa a partir de noviembre de 2022.
Uso de árboles filogenéticos para predecir el futuro
Usando árboles filogenéticos, podemos mapear patógenos como virus, bacterias y parásitos
Usando árboles filogenéticos, podemos mapear patógenos como virus, bacterias y parásitos de la misma manera que mapeamos especies animales y vegetales relacionadas, en función de las características que comparten. Los patógenos con características similares pueden ser reconocidos como iguales por el sistema inmunológico, lo que significa que si contrae uno de estos virus, es probable que su sistema inmunológico pueda reconocer y combatir a cualquier otro miembro de ese grupo con el que pueda entrar en contacto. Esto se llama «reactividad cruzada».
En el caso de los virus de la influenza A, el virus detrás de la gripe estacional, el seguimiento del tamaño y la ubicación de estos grupos en todo el mundo ayuda a los investigadores a predecir qué tipo tiene más probabilidades de causar la mayor cantidad de casos durante la próxima temporada de gripe. Estos tipos a menudo se centran alrededor de 2 proteínas que se encuentran en la superficie del virus; hemaglutinina (HA) y neuraminidasa (NA). El virus utiliza estas dos proteínas para entrar en las células y establecer la infección. El sistema de clasificación para los virus de la influenza A depende de la combinación de estas dos proteínas que porta un virus en función de su secuencia, a menudo denotada como «tipo H» y «tipo N». La pandemia de gripe porcina en 2009 y la pandemia de gripe de 1918 (también conocida como gripe española), por ejemplo, fueron causadas por un virus H1N1, lo que significa que contenían proteínas H tipo 1 y N tipo 1.
Una ilustración en 3D de un virus de influenza genérico con proteínas H en azul y proteínas N en rojo. Crédito de la imagen: CDC.
Ilustración que muestra la estructura del virus de la gripe.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited.
Cuando se fabrican las vacunas contra la gripe, los investigadores observan qué combinaciones H-N están circulando actualmente y predicen cuáles tienen más probabilidades de causar brotes durante la próxima temporada de gripe. Dado que los virus de estos tipos comparten características comunes, las vacunas desarrolladas reaccionan de forma cruzada para proteger contra todos los demás virus de la influenza A en ese grupo. Cuando las predicciones basadas en la filogenia de la influenza son correctas, la vacuna contra la gripe puede ser muy efectiva para detener los brotes incluso antes de que tengan la oportunidad de despegar.
Artículo escrito por Juliana Cudini, estudiante de doctorado en el Instituto Wellcome Sanger