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Fue uno de los temas más controvertidos al comienzo de la pandemia: ¿Cómo se transmitía el coronavirus SARS-CoV-2? Tardamos algún tiempo en saber que se contagia principalmente por el aire, pero no a través de las gotas grandes que expulsamos al toser y estornudar, sino por medio de los invisibles y mucho más pequeños aerosoles que emitimos simplemente hablando o respirando.
El consenso llegó gracias a la evidencia acumulada por decenas de científicos, que insistieron durante meses y acabaron poniendo contra las cuerdas a la propia OMS, muy reacia a aceptarlo. Hoy ya hay consenso en que este virus se transmite así, por aerosoles. Pero nunca habíamos visto cómo lo hace. Hasta ahora.
Un equipo de 52 científicos de todo el mundo, liderado por la catedrática en Biología y Química Computacional de la Universidad de San Diego (EE.UU.) Rommie Amaro, ha conseguido una hazaña sin precedentes: simular cómo sobrevive y cómo actúa el coronavirus en uno de esos aerosoles. ¿Cómo lo han hecho? Construyendo su propio aerosol virtual, cargado de virus, y viendo cómo interactúan.
Utilizando la Inteligencia Artificial más avanzada, Amaro y su equipo han conseguido modelar al virus dentro de una diminuta gota de agua que viaja por el aire, y rastrear sus movimientos durante menos de una millonésima de segundo. Hablamos de una escala atómica, de gotas de menos de 100 micras (los aerosoles que exhalamos al respirar y al hablar), y de ensamblar 1.300 millones de átomos, para mostrar cómo el virus sobrevive en el aire mientras se propaga.
Las imágenes que acompañan este artículo suponen un antes y un después en nuestra comprensión del mecanismo de transmisión aérea de este coronavirus. Y de eso se trataba, según explican ellos mismos en su estudio, publicado de forma preliminar hace unos días. “Nuestro objetivo es revisar por completo los modelos actuales de transmisión aérea de virus respiratorios, proporcionando imágenes a escala atómica, nunca antes vistas, del virus SARS-CoV-2 dentro de un aerosol respiratorio”.
¿Cómo las han conseguido? Gracias al Laboratorio Nacional Oak Ridge de Tennessee y su supercomputadora Summit, la segunda más potente del mundo y una de las pocas capaces de realizar estas simulaciones a gran escala. “No existe todavía ningún microscopio que nos permita ver estas partículas con tanto detalle, pero este nuevo microscopio computacional nos permite ver qué le sucede al virus, cómo se mueve, cómo se mantiene infeccioso durante su vuelo. Hay algo muy potente en poder ver cómo ocurren las cosas, esto cambia el tipo de preguntas que la gente se hace", advierte Amaro.
Lo primero que hicieron fue construir un aerosol, para poder insertarle el coronavirus después. Es decir, convertirlo en un aerosol infeccioso. Y a este, en concreto, le colocaron la proteína de la espícula de la variante delta. Por eso, la simulación aporta pistas, además, sobre por qué esta variante se contagia más que otras, a través de aerosoles.
Los aerosoles son diminutos, tan pequeños que a veces sólo les cabe un virus dentro. Se producen simplemente al respirar y al hablar. Pueden flotar en el aire durante horas y viajar largas distancias. Pero los virus no sobreviven eternamente ahí dentro. Entre otras cosas, porque la química dentro de esos aerosoles es muy hostil para ellos, como se muestra en el vídeo. El aerosol que sale de nuestros pulmones lleva consigo un cóctel de moléculas de nuestro cuerpo que bombardean al virus.
Los aerosoles contienen al virus en su interior, pero también mucinas, surfactante pulmonar, agua e iones. Y las mucinas son clave para que el virus consiga sobrevivir en el aerosol.
Según explica el propio laboratorio de la doctora Amaro, “las mucinas son polímeros que recubren la mayoría de las superficies del cuerpo que están húmedas, incluido el tracto respiratorio, y pueden proteger al virus de elementos externos agresivos, como la luz solar”. Son proteínas cubiertas de azúcar que están en el revestimiento mucoso de los pulmones.
La simulación muestra cómo estas mucinas interactúan con el virus y cómo se sienten atraídas por su proteína S. La proteína de la espícula del virus tiene muchas cargas positivas, que atraen las cargas negativas de las mucinas (en rojo en el vídeo). Estas, entonces, pueden proteger al virus de las moléculas voladoras que lo atacan (en amarillo).
Una de las hipótesis que planteaba el equipo de Amaro es si la variante delta del SARS-CoV-2 sería más transmisible, en parte, porque parece interactuar muy bien con las mucinas. Mejor que el virus original. Y determinaron que sí. ¿Por qué?
Delta es mucho mejor abriendo su proteína S, la de la espícula, que el virus original. Abrirla mejor es clave para poder engancharse mejor a las células e infectarlas, lo que podría explicar por qué esta variante es tan infecciosa. Pero para que el proceso de infección tenga éxito, debe ocurrir cuando el coronavirus ya está dentro de la nariz o los pulmones de una persona, no antes.
Y para que no ocurra antes, cuando el virus todavía está en el aerosol, las mucinas juegan un papel clave. Lo que han visto Amaro y su equipo es que, si la proteína de la espícula se abre en el aerosol, las moléculas voladoras intentarán cortarle el camino, pero las mucinas actúan como un escudo.
“Creemos que, en realidad, el virus se está cubriendo a sí mismo con estas mucinas, que actúan como una capa protectora durante su vuelo”, explica la investigadora en el New York Times. Cuando el virus se acerca mucho a la superficie de la gota (del aerosol), las mucinas lo empujan hacia dentro, para que no se exponga al aire, que sería mortal para él. Sabiendo que delta se lleva mejor con estas mucinas, ahí tenemos la explicación.
Esto es lo que han visto con delta, pero da pistas también sobre lo que podría estar ocurriendo con ómicron. Aunque aún es prematuro concluir nada, sí se sabe que la proteína S de ómicron tiene más mutaciones (los puntos azules en la foto), y una carga más positiva incluso que la de delta.
Esto podría hacer que su escudo de mucinas sea más fuerte, apunta Amaro en el diario estadounidense. El virus, entonces, estará mejor protegido, dentro de los aerosoles, y la variante será capaz de transmitirse mejor.
Para confirmar que esto así, ya están planificando hacer lo mismo que han hecho con un virus de delta pero usando la variante ómicron, y ver cómo se comporta en un aerosol.
Esta simulación permite comprender las interacciones que ocurren dentro de un aerosol, entre las moléculas y los virus. Pero el trabajo de Amaro y su equipo no ha concluido. Sus investigaciones siguen en marcha, y van mucho más allá del SARS-CoV-2.
“Queremos saber qué es lo que hace que algunos virus se transmitan por el aire y otros no. ¿En qué condiciones están más protegidos ciertos virus? ¿Qué hay en el aerosol que los protege del daño y cómo?" Porque los modelos informáticos de aerosoles pueden tener impactos de amplio alcance, incluidas las ciencias climáticas y la salud humana, advierten.