Los gatos y los hurones, animales de compañía comunes en todo el mundo, pueden infectarse con el nuevo coronavirus SARS-CoV-2, señala un estudio publicado por la revista Science de la semana pasada, llevado a cabo por un equipo de más de 20 investigadores chinos de la Academia de Ciencias Agrícolas de China y otras 6 instituciones científicas del país asiático.
Los investigadores, encabezados por Jianzhong Shi, del Instituto de Investigación Veterinaria Harbin, al igual que científicos de varios países, buscan modelos animales para estudiar los mecanismos de infección por COVID-19 con el objetivo de desarrollar urgentemente medicamentos y vacunas.
Al someter a distintas especies de animales al SARS-CoV-2 observaron que el virus no se replica en perros, cerdos, pollos y patos, pero se reproduce de manera eficiente en hurones y felinos.
Un modelo animal permite a los científicos probar la eficacia de tratamientos, medicamentos, y de posibles vacunas; para ello se evalúa la susceptibilidad de diferentes animales de laboratorio, así como animales domésticos y de compañía.
Los investigadores chinos inocularon el coronavirus en los animales por vía intranasal o a través de la tráquea (en el caso de los hurones), y luego midieron su grado de replicación en varios sitios de sus tejidos. Observaron que tanto en hurones como en gatos mayores el SARS-CoV-2 se replica en el tracto respiratorio superior y no en el pulmón.
En estudios de transmisión aérea encontraron que el virus era poco transmisible en hurones, pero se transmitía a través del aire con microgotas de saliva entre los gatos, particularmente en gatos jóvenes que contenían el virus en boca, nariz, intestino delgado y también en las heces. Aunque los gatos no desarrollan síntomas graves y ellos a su vez no pueden contagiar a los humanos, son susceptibles a la infección leve.
Cabe recordar que a principios de abril un tigre del zoológico del Bronx, en Nueva York, fue infectado con el coronavirus que le fue trasmitido por un humano. “Varios leones y tigres en el zoológico mostraron síntomas de enfermedad respiratoria”, indicó en un comunicado el Departamento Federal de Agricultura de EE. UU. “Es la primera transmisión de humano a gato”.
Asimismo, el hecho de replicarse eficientemente en el tracto respiratorio superior de los hurones los convierte en candidatos para ser el modelo experimental para evaluar medicamentos antivirales o vacunas, por los equipos de científicos chinos.
Los hurones suelen usarse en las investigaciones sobre la gripe, ya que los infecta y produce síntomas parecidos a los que sufren los humanos, incluso estornudan, pero aún faltan más pruebas y análisis con el nuevo patógeno.
La lucha contra la pandemia también debe escudriñar los efectos de la COVID-19 en animales que suelen estar en contacto cercano con el ser humano.
Los investigadores chinos que están buscando el modelo animal informaron que todos los experimentos se realizaron en instalaciones de nivel 4 de bioseguridad, siguiendo los protocolos para el bienestar de los animales.
Ratones transgénicos
Como es sabido, la experimentación animal es una de las herramientas usuales cuando se investigan nuevos compuestos para obtener fármacos y vacunas contra distintos padecimientos y el caso de la COVID-19 no es la excepción.
Los investigadores necesitan realizar experimentos en animales que sean biológicamente similares al ser humano, de ahí la carrera por encontrar el modelo animal más adecuado.
En los laboratorios de todo el mundo desde hace varias décadas el modelo animal por excelencia es el ratón, sin embargo, el SARS-CoV-2 no lo afecta por que no puede invadir sus células.
Cuando menos dos docenas de equipos de científicos de diversos países llevan a cabo experimentos con diversas especies de animales como los hámsters sirios, ratas y monos, con el objetivo de conseguir un modelo que sea lo más parecido a la condición humana y que además sea reproducible. Una de las principales prioridades es probar las vacunas experimentales inmunizándolos, luego inocularles el coronavirus y analizar su respuesta.
En algunos casos, los experimentos han producido anticuerpos de manera excesiva, también infecciones más graves, daños cerebrales, o afecciones sumamente leves. El problema radica en que el gen del ratón tiene 11 aminoácidos diferentes al humano, la rata difiere en 13 aminoácidos y el hámster de siria en cuatro. De ahí que los efectos del coronavirus sean diferentes.
En su capa externa el nuevo virus tiene protuberancias que parecen espigas o espinas que, vistas con el microscopio, le dan la apariencia de tener una corona –de ahí el nombre de coronavirus. Estas son producidas por una proteína llamada S, por spike, que utiliza para engancharse a la célula. Pero para poder invadirlas el coronavirus utiliza un receptor llamado enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), que se encuentra en la membrana celular humana y que es como una “pequeña puerta” molecular. Sin embargo, la enzima ACE2 del roedor es diferente a la humana y el virus no conoce “la combinación molecular” para abrir esa puerta y por lo tanto no la puede invadir.
Una alternativa que han utilizado los científicos es producir ratones genéticamente modificados o transgénicos –como ya se hace en otros experimentos–, que expresan el mismo gen del receptor celular humano ACE2.
Esto lo hizo desde 2003 Stanley Perlman, inmunólogo experto en coronavirus de la Universidad de Iowa, EE. UU. En sus investigaciones sobre el SARS y el MERS generó ratones transgénico llamados hACE2, con el gen humano. El problema de sus investigaciones es que los animales morían de infección cerebral aguda.
Sin embargo, Perlman dejó de producir los ratones y de acuerdo con un artículo publicado en marzo en The New York Times, en 2007 envío sus 16 líneas de esperma congelados de ratones hACE2 a un biobanco del Laboratorio Jackson, en Maine, uno de los criadores más grandes de animales de laboratorio del mundo, para que ellos aumentaran su producción.
Afortunadamente, hace unos días un equipo de científicos chinos encabezado por Qin Chuan, del Laboratorio de Medicina Comparativa de Enfermedades Humanas, del Ministerio de Salud de China, informó que también ellos habían diseñado ratones transgénicos hACE2 para expresar la proteína ACE2 humana y analizar los efectos de la infección por SARS-CoV-2.
“Se observó la pérdida de peso y replicación del virus en pulmón en ratones hACE2”, señalan los investigadores en el artículo publicado en la revista bioRxiv, el 28 de febrero, en la que dan cuenta de la infección de los tejidos de los pulmones de los ratones: “la histopatología típica fue la neumonía intersticial con infiltración de linfocitos y monocitos significativos en el intersticio alveolar y la acumulación de macrófagos en las cavidades alveolares”, es decir, invadió prácticamente todos los tejidos pulmonares.
También detectaron antígenos virales en las células epiteliales bronquiales, los macrófagos alveolares y los epitelios alveolares, esto implica que al contar con el receptor humano ACE2 en sus células, los roedores se infectaron con el nuevo virus.
Los científicos chinos esperan poder utilizar estos roedores como modelo para facilitar el desarrollo de tratamientos terapéuticos y vacunas contra el coronavirus. De hecho, para desarrollar una vacuna uno de los pasos iniciales es la prueba en animales.
Por su parte, los investigadores estadounidenses esperan que el Laboratorio Jackson (JAX) pueda reproducir y criar los ratones transgénicos de Perlman. Este laboratorio es una institución de investigación sin fines de lucro que mantiene una colección de más de 11 mil cepas de ratones para investigación.
El laboratorio ha recibido más de mil solicitudes de ratones genéticamente modificados y esperan tenerlos listos para el mes de mayo.
“La pandemia de COVID-19 ha hecho que el rescate de ratones y cepas de ratones sea una misión de emergencia”, dice Rob Taft, gerente de servicios de JAX. “La situación actual está impactando la investigación en todo el país y en todo el mundo, ya que muchos laboratorios de investigación han parado sus investigaciones por la medidas de distanciamiento social y restricción de actividades”.
JAX formó un equipo para ayudar a la comunidad científica a proteger las cepas críticas de ratones, para ello, envió camiones a recoger los ratones y llevarlos de regreso al Laboratorio para congelar sus espermatozoides o embriones y conservarlos en su banco biológico.
Aún así los investigadores consideran que, aunque se requiere tiempo para que los ratones se reproduzcan, crear un suministro de ellos es más rápido que encontrar otros modelos de animales efectivos.
Mientras esto ocurre, los científicos de instituciones públicas y de empresas privadas, entre ellas las grandes farmacéuticas, buscan desarrollar modelos de experimentación animal como ratas y monos con los que buscan avanzar en sus investigaciones de medicamentos y vacunas. Aunque los resultados no ocurran de inmediato son los procedimientos que se deben seguir.
