Elizabeth Di Lullo El Zika en el minicerebro: receptor AXL (en verde), posiblemente la clave para que el virus penetre en las células precursoras (en rojo) del tejido cerebralElizabeth Di Lullo
Al final del mes de marzo, la Organización Mundial de la Salud (OMS) cambió su discurso al respecto de la conexión del virus del Zika con los casos recientes de microcefalia y otros trastornos neurológicos. En un informe divulgado el día 31 de dicho mes, consignó que existe un “fuerte consenso científico” acerca de que el Zika causa la microcefalia, una condición en la cual los bebés nacen con la cabeza demasiado pequeña para el tiempo de gestación, y con el síndrome de Guillain-Barré, una degeneración de la vaina de mielina que envuelve los nervios y que puede causar parálisis. Éste es un cambio de postura importante, que se adopta dos meses después de considerar que había una “posible asociación” del virus con esos problemas y declarar como tema de interés internacional al estado de emergencia en salud pública.
El reconocimiento de la denominada relación de causalidad deviene de la acumulación de dos tipos de evidencias. La primera es de tipo epidemiológico. Desde que se lo identificó en el país, el virus se ha difundido por otros 32 países de toda América, no necesariamente a partir de Brasil, y además en algunos países de Asia, Europa y África. En seis de estos países, la transmisión parece ser exclusivamente sexual. A eso se le suma el incremento de los casos de microcefalia asociados a la infección por Zika, que ya se registraron en otros países. Hasta el 26 de marzo, Brasil congregaba la mayor cantidad de bebés (944) con microcefalia, y se detectó el virus en 130 de esos casos. En el segundo puesto, figuran Colombia y la Polinesia Francesa, con ocho casos cada uno.
El segundo tipo de evidencia es biológica. A partir de que el tema cobró relevancia internacional, en noviembre del año pasado, el número de trabajos científicos sobre el Zika aumentó exponencialmente. El PubMed, una base de artículos del área biomédica, registraba 218 trabajos entre 1952 y 2015. Tan sólo en lo que va de 2016, aparecieron otros 307. La causa del incremento radica en la confluencia de investigadores de diferentes especialidades y países en torno a un problema en común. “Raramente los científicos se han enfrascado en una nueva agenda de investigación con tal sentido de urgencia”, escribió la epidemióloga brasileña Laura Rodrigues, de la Escuela de Higiene y Medicina Tropical de Londres, en un comentario sobre el tema publicado en la revista Lancet.
Uno de los estudios que comenzó a alterar la perspectiva de la comunidad científica sobre la causalidad de la microcefalia fue elaborado por investigadores de Eslovenia. El grupo de la viróloga Tatjana Avsic-Zupanc, de la Universidad de Liubliana, aisló el virus y cuantificó su presencia en el cerebro de un bebé de 8 meses con microcefalia. La madre del niño había vivido en Natal, la capital del estado de Rio Grande do Norte, donde había quedado embarazada en febrero de 2015. Tres meses después, ella presentó síntomas de infección por Zika, que incluyen fiebre, manchas rojas en el cuerpo, prurito, dolores musculares y en los ojos. En el tercer examen por ultrasonido, que se realizó durante la 29ª semana de gestación, detectó restricción del crecimiento del bebé y un tamaño reducido en su cráneo. Además de la microcefalia, los investigadores observaron lesiones (calcificaciones) en el cerebro. El trabajo, que se publicó en febrero en el New England Journal of Medicine, fue considerado como una de las primeras evidencias sólidas de la conexión entre el virus y la microcefalia, aunque el virólogo brasileño pedro Vasconcelos, del Instituto Evandro Chagas, en el estado de Pará, ya había aislado el virus del cerebro y de otros tejidos de un bebé del estado de Ceará con microcefalia (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 239).
Desde entonces, otros estudios acumularon pruebas de que el virus del Zika atraviesa la placenta e infecta el líquido amniótico, algo que pocos virus logran. Con todo, la presencia del virus en diferentes tejidos no resulta suficiente para confirmar ese causal. También podría permanecer allí sin provocar daños. Dos estudios presentados al comienzo del mes de marzo demostraron que el Zika es capaz de infectar células neuronales humanas y matarlas. En uno de ellos, que fue depositado el 2 de ese mes en el repositorio Peer J Preprints, investigadores de Río de Janeiro y de São Paulo comprobaron que el Zika invade y mata las células madre precursoras de las células neuronales.
El grupo coordinado por Stevens Rehen y Patrícia Garcez, neurocientíficos de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ) y del Instituto D’Or de Investigación y Enseñanza (Idor), indujo químicamente a células epiteliales para convertirlas en células madre pluripotentes, capaces de originar diferentes tejidos, y luego las estimularon para transformarse en células cerebrales. Bajo ciertas condiciones, esas células se organizan en capas y generan las neuroesferas y los orgánulos cerebrales (minicerebros), es decir, modelos del cerebro en diferentes etapas de desarrollo. Las primeras imitan el cerebro de un embrión en una etapa rudimentaria; los minicerebros son el equivalente al cerebro de un feto de 3 meses.
Patrícia Garcez/ UFRJ e Idor Un efecto devastador: neuroesfera sana (a la izq.) y neuroesfera generada a partir de células infectadas por el virus del ZikaPatrícia Garcez/ UFRJ e Idor
En laboratorio, los científicos infectaron a las células madre con muestras de la cepa africana del Zika, aislada en 1947 y aparentemente distinta a la que en la actualidad circula en Brasil, y analizaron su desarrollo en comparación con células no expuestas al virus. Luego de tres días, Rehen y su equipo notaron que el Zika había afectado la capacidad de las células madre para generar neuroesferas. “Las escasas neuroesferas formadas se degradaron en un período de hasta seis días, mientras que las originadas en células no infectadas se desarrollaron normalmente”, relata Rehen.
Imágenes tomadas mediante microscopía electrónica revelaron que el virus se había multiplicado rápidamente en el interior de las células, disparando la muerte celular programada (apoptosis). Y los minicerebros infectados eran un 40% menores, en tamaño, que los sanos, 11 días después del inicio de los test. Más allá de su menor crecimiento, también estaban deformados.
En una versión extendida del estudio, que fue publicada en el mes de abril en la revista Science, el grupo de Río de Janeiro infectó a las células madre con el virus del dengue, que genéticamente es muy similar al Zika, y cuya difusión también es amplia en Brasil. El virus invadió las células madre neuronales de un modo incluso más eficaz que el Zika, pero no causó problemas. “A diferencia del Zika, el virus del dengue no afectó el desarrollo de las neuroesferas y de los orgánulos”, afirma Rehen.
Dos días después que el grupo de Río depositara el trabajo en el Peer J Preprints, investigadores de Estados Unidos presentaron en la revista Cell Stem Cell una confirmación de la afinidad del Zika por las células del tejido cerebral. Ellos pusieron en contacto células madre precursoras de las células neuronales con el virus y verificaron que, tres días más tarde, el 85% de ellas estaban infectadas y habían activado las vías bioquímicas de la apoptosis. El experimento fue repetido en células inmaduras del riñón, y el virus invadió poco más del 10% de ellas, indicando su preferencia por las células del sistema nervioso. “Demostramos que el Zika infecta in vitro a las células neuronales que corresponden a las que conforman la corteza cerebral”, dijo el neurocientífico Hongjun Song, de la Universidad Johns Hopkins, en un comunicado a la prensa.
Científicos pertenecientes a la Red de Investigación sobre el Virus del Zika en São Paulo (Rede Zika), patrocinada por la FAPESP, obtuvieron evidencias similares. Además de la cepa africana, ellos utilizaron una cepa brasileña del virus para infectar células madre precursoras de las células neuronales, neuroesferas, minicerebros y hembras de ratón preñadas. Los resultados remitidos para su publicación, según sus autores, confirman que el virus causa microcefalia.
Grupo de Investigación de Kuhn y Rossmann/ Universidad Purdue Un duplicado del dengue: copias congeladas del virus Zika…Grupo de Investigación de Kuhn y Rossmann/ Universidad Purdue
Criterios de causalidad
“Canónicamente, para demostrar que un virus es la causa de una enfermedad, se utilizan los criterios de Hill”, explica el virólogo Paolo Zanotto, de la Universidad de São Paulo (USP). Esos criterios, propuestos en 1965 por el epidemiólogo británico Austin Bradford Hill, configuran una lista con nueve características generales que deben cumplirse. Ellas son: fuerza o efecto de tamaño (cuanto más amplia es la asociación, mayor es la probabilidad causal); consistencia (observaciones similares efectuadas por grupos diferentes en distintos lugares, elevan la probabilidad de que tal efecto exista); especificidad (cuanto mayor sea la asociación entre un factor y su efecto, mayor es la probabilidad de que haya una relación causal); temporalidad (el efecto debe producirse en forma posterior a la exposición al factor que lo provoca); gradiente biológico (cuanto mayor sea la exposición al factor causante, mayor será el efecto); plausibilidad (existencia de un mecanismo biológico que explique la relación entre causa y efecto); coherencia (la conexión entre los hallazgos en laboratorio y los datos epidemiológicos aumenta la probabilidad de que el factor sea el causante del efecto); experimentación (ocasionalmente, es posible recabar evidencias experimentales); analogía (debe tenerse en cuenta el efecto de factores similares).
A pesar de estos avances, aún no se sabe con certeza de qué manera, una vez en el organismo, el virus llega al tejido cerebral. Arnold Kriegstein y su grupo en la Universidad de California en San Francisco sospechan que el virus llega al sistema nervioso por medio del líquido cefalorraquídeo que recubre al sistema nervioso central (LCR) y utiliza el receptor AXL expresado en las células precursoras del cerebro para invadirlas (lea la explicación pormenorizada en el texto online).
Loa confirmación más importante de que el Zika causa microcefalia proviene de estudios como el que llevó a cabo la infectóloga Patrícia Brasil, de la Fiocruz en Río de Janeiro. Desde el mes de septiembre, ella estudia a embarazadas en las que se detectaron síntomas de la infección por Zika en diferentes fases de la gestación. En el mes de marzo, la médica reveló sus primeros resultados en el New England Journal of Medicine. Los investigadores identificaron el virus en 72 de los 88 casos, de las cuales, sólo 42 continuaron en el estudio y aceptaron realizar exámenes por imágenes en sus bebés. De esos 42 fetos, 12 (el 29% del total) presentaban diferentes grados de compromiso: desde restricción del crecimiento intrauterino (cinco casos) hasta lesiones cerebrales (siete) y muerte del feto (dos), y algunos presentaban trastornos combinados.
Grupo de Investigación de Kuhn y Rossmann/ Universidad Purdue … empleadas para determinar los pormenores de su estructuraGrupo de Investigación de Kuhn y Rossmann/ Universidad Purdue
Riesgo durante el primer trimestre
Otras evidencias de causalidad surgen de un estudio que analizó en forma retrospectiva el brote de zika en la Polinesia Francesa. Simon Cauchemez, del Instituto Pasteur en París, estimó el total de casos de la infección a partir de los datos recabados en los test serológicos. Mediante un rastreo en los registros médicos, él y otros colegas identificaron ocho casos de microcefalia entre septiembre de 2013 y julio de 2015. Valiéndose de un modelo matemático, ellos arribaron a la conclusión de que la infección en el primer trimestre de gestación es la que más incrementa las probabilidades de tener un bebé con microcefalia. Según esos resultados, que fueron presentados en la revista Lancet, ese riesgo es del 1%.
Los estudios miden fenómenos diferentes y no puede comparárselos. Pero parecen ser suficientes para comprobar la causalidad. “Con base en los datos surgidos de los estudios en Río de Janeiro y en la Polinesia, aún es prematuro calcular el riesgo de que la infección derive en el nacimiento de un bebé con microcefalia, dado que el número de personas es pequeño”, dice el epidemiólogo Cesar Victora, de la Universidad Federal de Pelotas. “En cuanto a la relación causal, no quedan dudas”, sostiene.
“Ambos trabajos son importantes, pero el tema no se agota allí”, dice Zanotto, de la USP. “Aún es necesario saber si el riesgo depende de una exposición previa a otros patógenos, de la existencia de otras enfermedades pretéritas, de las características genéticas y del estado nutricional de la madre”, comenta. Zanotto coordina la Red Zika, que desarrolló un test capaz de identificar anticuerpos contra el virus en la sangre.
Los datos aportados por la Fiocruz, si bien no permiten estimar el riesgo de que una gestante brasileña con zika de a luz un bebé con microcefalia, van más allá de una mera confirmación de causalidad. El trabajo refuerza la idea de que el Zika no sólo provoca microcefalia, sino un síndrome congénito, tal como algunos ya habían sugerido. En ese síndrome, el tipo de problema que presenta el bebé depende de la etapa del embarazo en que se produjo la infección. “Una vez que a la gestante se le diagnostica zika”, dice Patrícia Brasil, “el obstetra debe monitorear al bebé efectuando exámenes a intervalos más breves”. De ese modo fue que su grupo identificó a tiempo un caso en el cual se secó el líquido amniótico, y pudo salvarse al bebé mediante una cesárea.
Artículos científicos
MLAKAR, J. et al. Zika virus associated with microcephaly. New England Journal of Medicine. 10 feb. 2016.
GARCEZ, P. P. et al. Zika virus impairs growth in human neurospheres and brain organoids. Peer J Preprints.
TANG, H. et al. Zika virus infects human cortical neural progenitors and attenuates their growth. Cell Stem Cell. may. 2016.
SIROHI, D. et al. The 3.8 Å resolution cryo-EM structure of zika virus. Science. 31 mar. 2016.
BRASIL, P. et al. Zika virus infection in pregnant women in Rio de Janeiro – preliminary report. New England Journal of Medicine. 4 mar. 2016.
CAUCHEMEZ, S. et al. Association between zika virus and microcephaly in French Polynesia, 2013-15: a retrospective study. Lancet. 15 mar. 2016.
