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María Fernanda estudió Antropología Social en la Escuela Nacional de Antropología e Historia. Actualmente se encuentra laborando en el proyecto Centro de Información y Documentación del Centro INAH Morelos. Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Delia estudió Biología en la Facultad de Ciencias Biológicas de la UAEM, Maestría y Doctorado en el Instituto de Biotecnología de la UNAM. En abril iniciará un postdoctorado en el Departamento de Plantas y Ciencias Ambientales en el Instituto Weizmann de Ciencias, Israel. Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Desde la época prehispánica, México se ha distinguido por presentar una gran variedad de ecosistemas ricos en fauna y vegetación. El franciscano español Bernardino de Sahagún describe y recopila en una de sus grandes obras llamada Historia general de las cosas de Nueva España, también conocida como Códice Florentino, información de primera mano sobre la cultura e historia de nativos mexicanos de las poblaciones de Tlatelolco, Texcoco y Tenochtitlan después de la conquista española. En dicha obra menciona: “México era un jardín poblado de todos árboles fructíferos y de todas maneras de yerbas, donde hay fuentes y ríos de diversas maneras. Está lleno de aves, animales y peces de todo género... ". Debido a esta riqueza natural, la dieta de sus habitantes era muy variada y saludable. Tenían una alimentación balanceada y comían moderadamente sin llegar a la glotonería. Además, tenían el hábito de comer en cuclillas y lavarse las manos y la boca antes y después de las comidas [1]. A continuación, haremos un recuento del valor nutricional que tenían los alimentos en la época prehispánica, su preservación y contexto social y religioso.

La nutrición prehispánica.

El alimento básico del México prehispánico era el maíz, y su dieta estaba principalmente basada en esta planta. Pero también consumían varios tipos de frijoles, calabaza, semillas (como chía y de girasol), tubérculos, tomate, chayote, jícama, cebolla, piña, raíces (como la yuca) y frutas tropicales. Además, domesticaron frutas y vegetales como el aguacate, anona, maracuyá, calabacín, zanahorias y ñames. Al comparar la cantidad de nutrientes presentes entre plantas comestibles de Estados Unidos y América Central, se observó que los vegetales en esta última región, contenían un mayor contenido de nitrógeno, calcio, hierro y vitaminas A, B2 y C [2]. Los chiles también eran importantes, no sólo porque los utilizaban para dar sabor a sus alimentos, sino porque se ha visto que algunas variedades de chile son ricas en vitamina A y C. Los antiguos pobladores complementaban su dieta con insectos, carnes de pescado, aves, conejos, liebres, venados y codornices, que obtenían pescando y cazando, pero también domesticaron animales para su consumo, como gallinas, guajolotes y perros, estos últimos eran consumidos sólo en festividades especiales [3]. Esta gran variedad de alimentos y sus distintas formas de prepararlos crearon la importante y variada gastronomía mexicana que conocemos hoy en día y que quedo registrada en códices y documentos propios de la época (Figura 1).

Figura 1. “Y dábanles de comer… diversas maneras de tamales y diversas maneras de moles” Códice Florentino. Tomada de: https://arqueologiamexicana.mx/mexico-antiguo/la-alimentacion-prehispanica-en-la-obra-de-sahagun

Un elemento básico de la dieta de los antiguos pobladores era la tortilla, que se elaboraba con maíz. El método para su preparación que usamos hoy en día es el mismo que se utilizaba en el México prehispánico: el maíz se sumerge en dos partes de una solución de cal al 1% y se calienta alrededor de 80ºC por aproximadamente 30 min, y se deja reposar un día. Este maíz tratado es conocido como nixtamal, y era molido a mano en un metate para formar una masa que posteriormente, se cocinaba en comales de barro para dar como resultado a la tortilla. El maíz contiene una gran cantidad de nutrientes, pero el tratamiento con cal aumenta drásticamente su contenido de calcio, haciendo a la tortilla un alimento muy nutritivo y completo (Tabla 1). Sin embargo, tampoco debían exceder su consumo. Existen registros de las porciones diarias recomendadas en la dieta de los Aztecas. Por ejemplo, un niño menor de 3 años consumía media tortilla al día, de los 4 a 5 años una tortilla, de los 6 a los 12 una tortilla y media, y a los 13 años dos tortillas [2].

Tabla 1. Cambios en el contenido mineral y vitamínico durante la preparación de la tortilla (los valores están expresados como mg/100g de peso seco, tomado de [2]).

Las técnicas de cocción también eran empleadas para poder utilizar plantas que sin cocinar eran venenosas, como los ñames, yucas y batatas. Mediante investigaciones bioquímicas se ha demostrado que la raíz de yuca contiene glucósidos cianogénicos que por la acción de la enzima lanamarasa se convierten en cianuro de hidrógeno, un compuesto altamente tóxico, que al hervirse múltiples veces se abate su toxicidad [2]. Además, la gastronomía prehispánica mexicana incluye alimentos que no se consumen comúnmente en el mundo, como son insectos: chicatanas, chapulines, gusanos y hueva de mosco. Otro ejemplo es el huitlacoche (Ustilago maydis), que es un hongo que ataca el maíz, y es considerado una plaga por el resto del mundo. No obstante, este hongo presenta un alto contenido proteico, es rico en aminoácidos, fibra, carbohidratos y ácidos grasos insaturados, lo que lo hace un alimento muy nutritivo. También produce sustancias bioactivas que podrían utilizarse para crear alimentos fortificados.

Técnicas de conservación en el México prehispánico.

Aparte de las técnicas culinarias, fue necesario el desarrollo de técnicas de conservación de alimentos para poder disponer de ellos todo el año, incluyendo las épocas de sequías y escasez [1]. Para conservar los granos y semillas los humanos prehispánicos construyeron los trojes, que era un tipo de granero donde guardaban maíz, chía, frijol y chile de diversas clases. También implementaron diversas técnicas que actualmente se siguen utilizando, como es la salazón, que es la deshidratación de los alimentos para inhibir algunas bacterias y reforzar el sabor de los alimentos. Los pescadores salaron diversas especies que obtenían, tal era el caso de los purépechas con los charales que sacaban de los lagos de Pátzcuaro, Cuitzeo y Zirahuén, con los cuales comerciaban en diversos lugares [1]. La carne de numerosas aves, víboras y de especies de caza como venados, armadillos y jabalíes, se preparaban cecinándola, esto es, haciendo cortes delgados que salaban, para después secarlos al sol. También secaban al sol frutas, vegetales, y chiles para poder consumirlos después [1].

Otra técnica que implementaron era tostar los cereales y semillas, como las de la especie Salvia hispánica L., comúnmente conocidas como chía. Las semillas tostadas y molidas se consumían como papillas, además su aceite se utilizaba como hidratante corporal y como laca para cerámica. Además del maíz, los prehispánicos hacían harinas con diferentes semillas como la del cacao, la chía, las semillas reventadas del amaranto, las semillas y vainas del mezquite, así como de cascaras de tunas y otros productos vegetales. Este método servía a su vez para preparar otros alimentos como tamales y atole, incluso se han descrito panes hechos con harina de maíz y bayas americanas. Del mismo modo los pescadores y recolectores de Texcoco utilizaban el alga espirulina para hacer panes, que comían en sus travesías [1, 2].

También a manera de conservación mantenían en lugares frescos bebidas que obtenían de la fermentación alcohólica de diversas frutas. Este proceso biológico se lleva a cabo en ausencia de oxígeno por algunos microorganismos, que procesan los azúcares del sustrato. Ejemplos de esto son el pozol y la chicha, que son elaborados a partir del maíz. Sin embargo, la bebida alcohólica tradicional era el pulque, que se prepara mediante la fermentación del aguamiel de maguey de las especies Agave salmiana y Agave atrovirens. Se ha comprobado que el pulque contiene vitamina A y C, por lo que el pulque no sólo era una considerado como una bebida, también era una fuente de nutrientes [2].

La alimentación en la cultura prehispánica.

Además del valor nutritivo, para los antiguos mexicanos, el alimento tenía un carácter sagrado, puesto que daba el ser al hombre. El alimento era lo primordial y la naturaleza lo proveía. Tenían dioses relacionados a la alimentación como Chicomecóatl, diosa de los mantenimientos, quien fue considerada como la primera mujer que hizo tortillas y otros manjares guisados. También Xiuhtecuhtli que era el dios del fuego, que calienta a los que tienen frío, y guisa las viandas para comer, asando y cociendo, y tostando y friendo. A la mayoría de los dioses se les ofrendaba alimentos, y de ellos los más frecuentes estaban elaborados con maíz. También era común hacer collares de flores o de tamales, de mazorcas y de maíz reventado (palomitas de maíz) que llamaban momochtli. Otro ingrediente frecuente en las ofrendas era el amaranto, bledo o huauhtli. Con la mezcla de harina y de semilla reventada de amaranto hacían rodelas, saetas, espadas, muñecas, formas humanas, huesos e imágenes de dioses y de montes, cuyos dientes eran simulados con pepitas de calabaza, y los ojos con ayocotes (frijoles) negros [1]. Ofrendaban comidas también en fiestas y ceremonias relacionadas con el ciclo de la vida: la petición de mano, la boda, el nacimiento, el bautizo y la entrega de los niños y niñas al calpulli o al tepochcalli. También tal como lo hacemos ahora, los mexicanos recordaban a sus muertos, en memoria de los montes altos, y de las personas que habían muerto en agua o heridos por el rayo, ponían figuras de montes elaborada con masa de amaranto sobre unas roscas hechas de heno y enredadas con zacate. Sobre estas rocas solían poner también la figura del muerto, al cual le ofrendaban tamales, atole o guisos hechos de gallina o de carne de perro [1]. Los alimentos también se utilizaban por sus propiedades curativas. Un ejemplo es la chía que se empleaba para tratar obstrucciones del ojo e infecciones y malestares respiratorios. En la actualidad, las semillas de chía han tenido un gran auge (¿quién no se ha tomado un agua de limón con chía?), debido a que se ha reportado que presentan un alto contenido de fibra y una alta actividad antioxidante. También existían dietas especiales que debían guardar los enfermos, que consistían en consumir tortillas de granos de maíz cocido no muy lavados, tortillas tostadas, agua de cacao y cal, y abstenerse de todas las carnes cocidas y asadas [1].

Nutrición prehispánica versus la nutrición moderna.

Una de las mejores maneras para aprender sobre la cultura de un pueblo es estudiando su cocina, ya que esta preserva su conocimiento histórico y sociocultural. Como hemos visto en esta lectura, los habitantes del México prehispánico basaban su dieta en frutas, vegetales, semillas y carne, y en conjunto con la variedad de ingredientes y de técnicas culinarias que empleaban, poseían una dieta balanceada, lo que tuvo un gran impacto en su estado nutricional. En la Figura 2, se comparan algunos de los elementos de la dieta prehispánica con lo que hoy en día consumimos en exceso, que son un gran número de alimentos procesados y con poco valor nutrimental. Esto se ve reflejado en un gran número de enfermedades. Por lo que retomar algunas de las costumbres prehispánicas, como tener una dieta más variada aumentando el consumo de vegetales y frutas, y sobretodo racionar las porciones que comemos sería benéfico para nuestra salud. ¿Y tú, que comiste hoy?

Figura 2. Alimentación prehispánica vs. alimentación moderna.

Tomadas de: http://spanish.china.org.cn/txt/2019-10/30/content_75356692.htm y https://computerhoy.com/noticias/life/esto-es-que-pasa-tu-cuerpo-cuando-comes-comida-rapida-78467

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Referencias.

[1]https://arqueologiamexicana.mx/mexico-antiguo/la-alimentacion-prehispanica-en-la-obra-de-sahagun

[2] https://www.cambridge.org/core/services/aop-cambridge-core/content/view/S0029665153000152

[3] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2972603/

Los inicios de la pandemia en México

El 27 de febrero del 2020 se registró el primer caso de SARS-CoV-2 en el país, el cual se trató de un hombre que había viajado a Italia y que presentó síntomas leves de una enfermedad respiratoria. En aquel entonces, la persona considerada el paciente cero, fue hospitalizado en el Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias (INER). El 28 de febrero se confirmaron dos casos más, que correspondieron a un italiano de 35 años, residente de la Ciudad de México, y a un ciudadano mexicano del estado de Hidalgo que se encontraba en el estado de Sinaloa. Los dos también habían viajado a Italia. Las tres personas contagiadas estuvieron durante la tercera semana de febrero en una convención celebrada en Bérgamo, Italia, país donde se habían confirmaron más de 500 casos de coronavirus para esas fechas en que viajaron las personas contagiadas. En primera instancia, el nuevo coronavirus nombrado como ncov-2019, había sido detectado a finales del mes de diciembre del 2019, en la ciudad de Wuhan, China. En ese entonces, no se sabía mucho de la enfermedad que provocaba, solo que podía causar una neumonía atípica. En la mayoría de los casos observados en China y otras partes del mundo, se presentaba solo como una enfermedad de vías respiratorias, similar a lo que podría provocar el virus de la influenza. Hoy en día, conocemos la enfermedad como COVID-19 y desgraciadamente, resultó ser más que una enfermedad de vías respiratorias y en muchos lugares del mundo, ha provocado la muerte de millones de personas.

Para inicios de marzo, la fase 1 de COVID-19 ya había sido declarada en el país. Esta fase esta definida por la importación de una nueva enfermedad, donde no hay casos de contagio local. El número de personas infectadas con el virus era limitado (11 casos para ese momento) y no se impusieron medidas estrictas de salud, excepto acciones con el objetivo de difundir acciones preventivas. Aunque se actuó siguiendo el protocolo indicado, posiblemente fue un error el no haber colocado cercos sanitarios en los aeropuertos y fronteras. En Estados Unidos y varios países de Europa, ya se observaba un problema de salud que se salía de control y puso en riesgo los sistemas de salud de dichos países hasta llevarlos al colapso, como en el caso de Italia. Rápidamente, para el 18 de marzo se reportaron 118 casos confirmados de COVID-19 en México, un aumento de 26% en comparación con el resultado registrado EL día anterior (93 casos). Ese mismo día, la Secretaría de Salud confirmó la primera muerte por COVID-19 en México. Sin duda, estábamos viviendo ya una fase de contagios locales y que era cuestión de tiempo para que fuera exponencial e incontrolable. Por lo tanto, el gobierno federal decretó el 24 de marzo el inicio de la fase 2 de la pandemia COVID-19 (declarada como tal el 11 de marzo por la OMS) en el país, tras registrar las primeras infecciones locales. En esta fase se suspenden principalmente ciertas actividades económicas, se restringen las congregaciones masivas y se recomienda permanecer en el domicilio a la población en general. En particular, se vuelven población vulnerable aquellas personas mayores de 60 años y/o personas con diagnóstico de hipertensión arterial, diabetes, enfermedades cardíacas o pulmonares, inmunosupresión inducida o adquirida, mujeres embarazadas o recién recuperadas de parto. El 30 de marzo, se decretó una emergencia de salud nacional en México, dada la evolución de casos confirmados y las muertes por la enfermedad. El 21 de abril del 2020 se dio por iniciada la fase 3 por COVID-19 en México, ya que se tenía evidencia de brotes activos y propagación en el territorio nacional con más de mil casos. Todo esto condujo al establecimiento de medidas adicionales para su prevención y control, como la suspensión inmediata de actividades no esenciales en todos los sectores económicos del país durante un mes, hasta el 30 de abril. Las medidas tomadas en esta fase fueron la suspensión de actividades no esenciales del sector público, privado y social, así como la extensión de la Jornada Nacional de Sana Distancia hasta el 30 de mayo. Desde entonces, las cosas empeoraron alarmantemente y la pandemia en México está lejos de ser controlada.

Sin embargo, durante todo este tiempo también se ha ganado experiencia y podemos hacer un recuento y reflexión de lo que hemos aprendido en México. En esta entrega haré un resumen de algunas lecciones valiosas y de la participación de científicos Morelenses y la Academia de Ciencias de Morelos referente a la pandemia.

El genoma de SARS-CoV-2 del primer caso de coronavirus en México

En un trabajo conjunto entre científicos mexicanos del Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), el Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias (INER), el Instituto de Diagnóstico y Referencia Epidemiológicos (InDRE) y del Instituto Nacional de Nutrición Salvador Zubirán, se logró tener una estrategia y preparación para secuenciar el genoma del COVID-19. Desde enero del 2020, se realizó un entrenamiento para analizar la factibilidad de secuenciar al virus en el menor tiempo posible y así confirmar el diagnostico de COVID-19 de cualquier caso que fuera sospechoso. El grupo del Dr. Carlos Federico Arias Ortiz, investigador del Instituto de Biotecnología de la UNAM, fue clave debido a su experiencia en la caracterización del virus de influenza porcina en el 2009 (H1N1pdm09). La información generada permitió entender diversos aspectos sobre la dispersión del virus a través de las características del material genético, las cuales ayudaron a entender de dónde provino. De hecho, este esfuerzo se extendió para caracterizar 17 muestras más tomadas durante el mes de marzo (Figura 1) y determinar su origen y si existían evidencias de contagios locales, con lo que se abriría la puerta a encontrar mutaciones y variantes del virus. De manera resumida, los resultados publicados en la revista científica internacional Journal of Virology nos indican que, de las muestras analizadas, 14 fueron eventos de introducción, pero 3 correspondían a transmisión local o comunitaria. El análisis reveló consistentemente que las secuencias de los primeros casos en México, se clasifican dentro de 2 linajes: linaje A que además de incluir al virus original de China, también contiene secuencias de Estados Unidos que fue uno de los dos orígenes de donde se importó al país el virus SARS-CoV-2 y; el linaje B que agrupa a las muestras de Europa y que es consistente que los datos registrados para el paciente cero y primeros casos registrados. Además, se detectaron mutaciones que corresponden a la variante que caracteriza a la variante (D614G) con una mayor transmisión en el mundo durante la pandemia. Este trabajo sentó un precedente para México, de la importancia que tiene la Genómica en la vigilancia epidemiológica.

Figura 1. Curva epidemiológica que muestra las fechas en las cuales se tomaron las muestras para el análisis de los primeros casos de introducción al país. También se puede observar como para finales de marzo del 2020, los contagios acumulados (línea roja) mostraban un contagio exponencial. Modificada de: https://jvi.asm.org/content/94/18/e01056-20

El Comité Municipal de Contingencia COVID 19 (CMCC19) de Cuernavaca, Morelos

El CMCC19 es una instancia de coordinación intersectorial para la prevención y control del COVID-19 en Cuernavaca y fue creado mediante un convenio de colaboración con la Academia de Ciencias de Morelos y el cabildo municipal para el manejo inicial de la pandemia. Cabe destacar la incidencia del uso de información científica en la elaboración de políticas y la toma local de decisiones entre marzo y junio del 2020. Una herramienta central del CMCC19, fue el uso de evidencia científica como respaldo para la toma de decisiones, El ala técnica del CMCC19 conformada por investigadores, tenían tareas relacionadas con la prevención individual y con medidas comunitarias para controlar la diseminación del SARS-CoV-2 así como en el análisis de los datos disponibles. Las autoridades municipales se ocuparon de implementar las medidas en materia de regulación de comercios, limitación de la movilidad, salud pública, seguridad pública y manejo de crisis. El comportamiento epidemiológico del COVID19 en Cuernavaca se benefició de la reducción de la movilidad y de las medidas restrictivas como el cierre de establecimientos comerciales no esenciales. La colaboración entre el ayuntamiento de Cuernavaca y la Academia de Ciencias de Morelos concluyó el 23 de junio de 2020 dejando un plan de acción y medidas en la espera de la disponibilidad de alguna vacuna o medicamento que pudiera ayudar para el control de la pandemia. No obstante, la presión económica que el confinamiento generó tanto en Cuernavaca como en el Estado de Morelos y la presión ejercida por diversos actores y sectores sociales y empresariales, aceleraron el levantamiento prematuro de la Jornada Nacional de Sana Distancia. El resultado fue un incremento de la movilidad acompañado de un repunte de casos y defunciones en la entidad; una historia similar que hemos podido observar en todo el país.

SARS-CoV-2 es mas que un virus respiratorio

Uno de los grandes errores fue haber subestimado al virus como solo un patógeno de vías respiratorias. A diferencia de otros coronavirus, el SARS-CoV-2 puede atacar muchos tejidos y órganos como el intestino, corazón, riñones e incluso testículos y sistema nervioso. Si bien esto ya se ha mencionado en otras entregas publicadas en esta columna, hoy sabemos que las secuelas que puede dejar la enfermedad COVID-19 son algo que nos deben preocupar. En un estudio publicado (aun no revisado por pares científicos), Se estudiaron un total de 18,251 publicaciones relacionadas a las secuelas de la enfermedad y se estimó la prevalencia de 55 síntomas a largo plazo. El meta-análisis incluyó datos de 47,910 pacientes que tuvieron seguimiento entre 14 y hasta 110 días después de la infección viral. La edad de los participantes del estudio osciló entre 17 y 87 años. Se estimó que el 80% de los pacientes que estuvieron infectados con el virus SARS-CoV-2, desarrolló uno o más síntomas a largo plazo (Figura 2). Los cinco síntomas más comunes fueron fatiga (58%), dolor de cabeza (44%), trastorno de atención (27%), caída del cabello (25%) y dificultad para respirar (24%). Por lo tanto, la enfermedad COVID-19 tiene repercusiones importantes que requieren de seguimiento y que podrían resultar inhabilitantes a largo plazo y que en general, causan una angustia constante a los recuperados.

Figura 2. Síntomas del “COVID persistente”. Modificada de: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.01.27.21250617v2

Vacunas y Medicamentos: La luz al final del túnel

Actualmente, se cuentan con varios desarrollos de vacunas y al menos hay 4 autorizadas en México para su uso de emergencia, con lo que ya se ha comenzado una campaña de vacunación en nuestro país. Sin embargo, se ha escrito poco en esta columna, de las opciones terapéuticas para la enfermedad y que son otra gran promesa y esperanza, sobre todo para evitar el alto índice de muerte. Una revisión publicada en la revista científica Journal of Molecular Medicine, nos menciona algunas posibles terapias para tratar la infección de SARS-CoV-2. Dicha revisión encontró más de 2,200 ensayos clínicos (al 29 de octubre de 2020). Aunque parece que los fármacos antivirales son eficaces para mejorar la manifestación clínica, no existe un protocolo de tratamiento definido ni comprobado. La inflamación excesiva por un descontrol del sistema inmune es uno de los problemas sin resolver que causan la gravedad de la COVID-19. Por lo tanto, la modulación de la respuesta inmune y el manejo de la inflamación pueden considerarse como un paso esencial. Los autores de la publicación agrupan dichas terapias novedosas en: 1) inmunoterapia pasiva; 2) terapias basadas en células (incluidas las terapias con células inmunes y con células no inmunes); 3) anticuerpos monoclonales y 4) medicamentos antivirales. Lo que es muy importante de mencionar es que todas estas terapias siguen en fases clínicas de evaluación y hasta la fecha ninguna ha demostrado resultados contundentes para tratar la enfermedad. Solo algunos anti-inflamantorios esteroidales como la dexametasona, han demostrado ser muy útiles en casos severos de la enfermedad. Sin embargo, estos medicamentos no son ni preventivos ni deben de auto-recetarse ya que requieren de seguimiento y valoración médica. Por lo tanto, la prevención sigue siendo la mejor estrategia, aunque hay que estar pendientes de los desarrollos en proceso.

De los más recientes desarrollos tenemos al medicamento EXOCD24 desarrollado por el científico israelí Nadir Arber. Este fármaco reportó un 96% de eficacia en 29 de 30 pacientes en estado crítico con COVID-19, luego de 5 días de recibir por vía inhalatoria, 1 vez al día, este medicamento experimental en fase 1 y 2, además de no mostrar efectos secundarios. Inicialmente, este fármaco hecho de exosomas (vesículas que las células usan para la comunicación intercelular) impregnados de la proteína CD24 (que intervienen en muchos mecanismos celulares) estaba destinado para el tratamiento y profilaxis de cáncer. Entre las funciones de CD24 está su interacción con los componentes presentes en las células dañadas (DAMPs por sus siglas en inglés) y las que reconocen a los patógenos (PAMP por sus siglas en inglés). Desde 2009, se había descrito el involucramiento del fármaco en la respuesta inmunológica y ahora se ha observado que logra controlar la llamada tormenta de citosinas que provoca una etapa inflamatoria crítica en 5-6% de los pacientes de COVID-19 que requieren de oxígeno y cuidados intensivos.

Mutaciones, variantes de interés, variantes de cuidado y cepas

Recientemente, el manejo mediático de la aparición de mutaciones que conforman a ciertas variantes del virus SARS-CoV-2 ha levantado la alarma del mundo entero, ya que la manera de reportarlo ha resultado sensacionalista. Es un hecho de que siempre van a aparecer mutaciones, pero no siempre ofrecen una ventaja al virus. Por lo tanto, es necesario entender la importancia de una mutación. Cuando se analiza un aislado de un paciente y la información genética del virus presenta mutaciones que cambian los aminoácidos en proteínas estructurales, como el cambio D614G en la proteína de la espiga (Spike en inglés), mencionada anteriormente, podemos hablar de una variante del virus. Si hay sospecha de que esta variante está asociada a un cambio aberrante en la dinámica del virus, entonces se le llama variante de interés (Variant Of Interest o VOI en inglés). Si la VOI muestra características que le permitan escapar del sistema inmune, entonces podemos hablar de una variante de cuidado (Variant Of Concern o VOC en inglés). Las VOC requieren de evidencia sólida para entonces, tomar decisiones de qué hacer referentes al tipo de vacuna que hay que usar o bien, suspender o restringir la movilidad y finalmente imponer un confinamiento. Hasta ahora, estas VOC han mostrado afectar la transmisibilidad del virus, pero no necesariamente la severidad de la enfermedad. Hasta no tener pruebas contundentes de cualquier cambio en el fenotipo y comportamiento del virus, no podemos hablar de una nueva cepa.

Por un lado, si la transmisión aumenta, puede depender en parte por las mutaciones que adquiere el virus, pero por otro lado hay que considerar la dinámica y comportamiento de las personas. En México, el aumento de casos que observamos en diciembre fue en parte por el incremento de movilidad e interacción entre personas, además de la estacionalidad. Esto último se refiere a que, en época de invierno, el clima frio favorece a que la gente permanezca más tiempo en lugares cerrados que pueden llegar a estar muy concurridos, además de que la baja temperatura propicia la formación de aerosoles cuando respiramos o hablamos. Estos factores favorecen la transmisión del virus sin necesidad de que éste presente mutaciones. Recientemente, se han reportado VOCs y VOIs en varias partes del mundo como el Reino Unido, Sudáfrica, Brasil y Estados Unidos. En el caso de las VOCs como la de Sudáfrica, si se tienen evidencia de que afecta la eficacia de la vacuna de la farmacéutica AstraZeneca (AZD-1222), por lo que se tomó la decisión en ese país de no administrarla y usar otras opciones. La variante del Reino Unido sí ha sido asociada a una mayor transmisibilidad. Algunas de estas VOCs ya se han reportado en México, pero la influencia de estas u otras variantes en la transmisibilidad dentro del país, es algo que aún debe comprobarse. Actualmente, se ha registrado la variante identificada como parte del linaje B.1.1.222, la cual tiene dos mutaciones que podrían hacerla más transmisible, pero dado que aun no hay evidencias sólidas, podríamos clasificarla como una VOI.

Figura 3. Lista de VOCs y VOIs con los cambios en aminoácidos en la proteína Spike.

Aún es mucho lo que nos falta por aprender de este virus, pero durante este año hemos contado con información muy valiosa que nos ayuda a entender y combatir al SARS-CoV-2. Definitivamente no debemos bajar la guardia y aunque la vuelta a la normalidad podría tener que esperar hasta el 2022, con los avances científicos y un gran esfuerzo de la sociedad, es posible cortar la transmisión del virus, evitar el colapso del sistema de salud y reducir la mortalidad en nuestro país. Son más de 2 millones de contagios registrados y mas de 180 mil muertes, números que pueden ser ajustados y multiplicados por un factor de 10. Por lo tanto, hay que continuar con las medidas de seguridad e higiene, vacunarse cuando sea el turno para cada persona y confiar en que esto pasará a la historia como una de las pandemias que paralizó al mundo y cambio nuestra manera de vivir.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Ligas de interés

https://www.jornada.com.mx/notas/2021/02/26/politica/hoy-se-cumple-un-ano-del-primer-caso-de-covid-19-en-mexico/

https://www.elhospital.com/temas/Cientificos-descifran-el-genoma-del-primer-caso-de-coronavirus-en-Mexico+133542

https://www.bbc.com/mundo/noticias-america-latina-51677751

http://cuernavaca.gob.mx/coronavirus/

https://www.timesofisrael.com/new-israeli-drug-cured-moderate-to-serious-covid-cases-within-days-hospital/

https://www.elfinanciero.com.mx/salud/encuentran-nueva-variante-de-covid-en-mexico-esta-en-80-de-casos-y-tiene-mayor-transmision

Referencias

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7250750/

https://jvi.asm.org/content/94/18/e01056-20.abstract

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.01.27.21250617v2

https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00109-020-02027-1

Carol Perelman es QFB por la UNAM, ganadora de las olimpiadas de químicas nacionales e iberoamericanas, directora y co-creadora del Jardín Weizmann de Ciencias, divulgadora de la ciencia y miembro de la SOMEDICyT, autora del cuento “Coronesio, Covidín y los Secretos de lo Invisible”, ganadora del tercer lugar del 10o Concurso de Periodismo de Ciencia de COMECYT y miembro de la Red Mexicana de Periodistas de Ciencias.

El término infodemia se acuñó para referirse a la abundancia de información sobre un tema concreto, fusionando las palabras información y epidemia para hacer alusión a la difusión exponencial de datos o rumores que muchas veces desvirtúan a las fuentes confiables sobre un tema en específico. La COVID-19 es la primera pandemia en la historia de la humanidad en la que las redes sociales y la tecnología han jugado un papel crucial para mantener a las personas conectadas, informadas y seguras; sin embargo, de forma paralela, este acceso sin filtro también ha provocado que de forma simultánea se amplifique la desinformación, creando confusión, incertidumbre y miedo, y poniendo en riesgo la integridad de las personas.

Pero, ¿cómo saber que es la información de calidad y qué forma parte de la infodemia?

Todos los días cuando suena por la mañana el despertador están ya esperando un sinfín de noticias reenviadas en las decenas de grupos de WhatsApp, varios avisos en Facebook, promociones por Instagram; notas en los diarios que buscan nuestra solicitada y escasa atención, recomendaciones por todos lados y advertencias por donde miramos. ¿Cómo distinguir qué sí y qué no? ¿Cómo discernir entre lo que está bien difundir y lo que es mejor ignorar? Entre una madeja de conceptos nuevos y posiblemente erróneos, es normal sentirse confundido. Incluso intoxicado. Pero, “si lo mandó la comadre, mi mejor vecina, obviamente tiene razón” o “es que es de mi jefe, él sí que sabe, sin duda lo debo de atender.”

Tomada de: https://www.julianmarquina.es/que-es-infodemia/

En este texto, presento algunas de las herramientas que diariamente pongo a la práctica para elegir, evaluar y juzgar los montones de información que ininterrumpidamente nos abruman, para así avanzar con seguridad entre la marea de información a la que estamos expuestos día con día.

Infodemia en pandemia

Luego de prácticamente 365 días de coronavirus he decidido hacer un análisis para encontrar el mecanismo que utilizo de forma empírica, y los errores que más frecuentemente encuentro, en mi labor como divulgadora de la ciencia; ahora puntualmente comunicando lo que sucede en torno a la pandemia. Es posible que este ejercicio resulte de bastante utilidad, tanto como ha resultado para mí y la idea es que, con el tiempo y práctica, todos nos convirtamos en expertos críticos de la información.

El propósito es afinar tus sentidos y que te ayuden a discernir entre lo que sí vale la pena y lo que es mejor no hacer viral, para que juzgues antes de reenviar y evalúes sin consumir. Actualmente, la información puede ayudarte a llevar una vida más segura (o no), por lo que es vital poner ciertos consejos en práctica, por ti, por tu familia y tu comunidad. Para que no seas parte de la cadena de desinformación, propagando como repetidora cualquier conjunto de palabras que recibes, y solo transmitas lo que potencialmente beneficia a todos. A continuación, mi caja de herramientas que se compone de un enfoque, un consejo, y tres criterios para clasificar. Pero, vayamos por partes.

Tomada de: https://red2030.com/coronavirus-infodemia-y-desinformacion/

Primero, el enfoque.

Para ello hay que entender que existe una relación entre cada uno de nosotros y nuestro entorno. Albert Einstein estaría de acuerdo que todo es relativo y depende del observador. Así tal cual vemos la realidad. El entorno son las circunstancias y nosotros, con nuestras acciones y pensamientos podemos darles un sentido y una relevancia a esas circunstancias. Es decir, podemos otorgarle un contexto. Desde inicios de la pandemia me he dado cuenta que muchas de las notas que recibimos hablan de las circunstancias y a veces omitimos la labor de darle contexto, y sin éste, es imposible comprender realmente las implicaciones: su relevancia y sentido. Así que como primera herramienta creo fundamental que siempre busques el contexto. Como ejemplo, una fogata es solo eso, un conjunto de leños encendidos consumiendo oxígeno, es una circunstancia; pero si la fogata es puesta en una recamara de mi casa tiene un contexto diferente en comparación a ponerla en una noche de campamento dando luz y calor. Entonces cambiar el contexto de una misma circunstancia, hace la diferencia entre un incendio y una agradable velada.

Segundo, un consejo.

Es fundamental discernir entre lo que sí es ciencia y lo que no es ciencia. Esto es el llamado problema de la demarcación. Una forma rápida de hacer esta distinción es buscar el método con el que se logra lo que se presume en la información que nos esta llegando. La ciencia es clara y describe todos los procedimientos, existe un camino certero donde puedes unir los puntos y una explicación evidente, en la ciencia no hay magia, pasos secretos, ni justificaciones cantinflescas. La ciencia es reproducible y describe la metodología que permite a cualquiera obtener los mismos resultados. Lo que sí, y hay que tener mucho cuidado, es que si la nota utiliza palabras técnicas y rimbombantes no es significado de que es ciencia, para nada, solo indica que quien lo escribió posiblemente maneja un gran vocabulario.

Siempre es buena idea verificar el origen, la fuente de la nota, pero no es lo único; vale la pena ser escepticos y bastante críticos. Debo subrayar que la ciencia no es ni dogmática, ni totalitaria, siempre deja espacio para la duda y para aún más investigación. La ciencia es perfectible y siempre permite mejorías, auto corrije rumbos y errores. Por lo que si lo que recibes es contundente y asevera resultados sin presentar nuevas preguntas lo más probable es que esté basado en pseudociencia, fantasía o magia.

Es importante también aclarar que la ciencia no trata de demostrar teorías, lo que hace es exponer posibles hipótesis y buscar la forma de descartarlas para en caso de fallar, hacerlas más robustas. Fortalecen una idea mientras no encuentran la manera de falsearla. Los científicos saben que demostrar que la fuerza de gravedad existe, no se logra soltando millones de objetos desde una altura verificando que caen siempre hacia el centro de la Tierra, no, eso no es ciencia. Los científicos demuestran la existencia de la fuerza de gravedad encontrando que no hay objetos que suban al soltarlos. Si lo pensamos es una perspectiva diferente. Esto lo describió el filósofo Karl Popper utilizando la idea de que ver muchos ejemplares de cisnes blancos no comprueba la idea de que todos los cisnes son blancos, basta encontrar uno negro para refutarla. De esta manera, una teoría se fortalece en la medida que no se logre falsear.

Así que, si recibes una recomendación que en esencia es sencilla, que no permite cuestionamientos, ni se atreve a ser revisada, o promete grandes conclusiones sin explicar cada una de las aristas, estas leyendo algo que seguramente no es ciencia. Para tener un ojo experto te invito a ejercitarlo. Hay que poner en tela de juicio todo ya que merecemos que la información que consumimos pase un filtro riguroso. Más ahora durante la pandemia, en que un mensaje puede desinformar y poner en riesgo tu seguridad, tu salud, incluso tu vida.

Tercero, los tres criterios para clasificar.

Aquí un trío de conceptos que te ayudarán a darle contexto a la información que recibes una vez que hayas verificado que sí esta basado en evidencia científica.

1. Necesario y Suficiente.

Lo necesario brilla por ausencia y lo suficiente ayuda a que el fenómeno exista. Por ejemplo, para que acabe la pandemia es suficiente con que vacunemos rápido a más de dos terceras partes de la población mundial, pero mientras se logra, es necesario seguir usando cubrebocas, mantener la distancia y las demás medidas no medicamentosas de prevención. En lo personal, me dio gusto cuando hace unos días Hillary Clinton usó estos dos términos al preguntarle sobre la importancia de tener una oficina para asuntos de la mujer en la Casa Blanca, y contestó “es necesario, pero no suficiente”. Así, cuando te llegue información júzgala; ¿están refiriéndose a condiciones suficientes o necesarias? Con ello, es posible que puedas darle a la información recibida, un mejor contexto, un significado y relevancia.

2. Casualidad y Causalidad

Sin duda estas dos palabras suenan parecido, pero no son lo mismo. En la causalidad, hay una relación entre la causa y su efecto. En la casualidad, hay una concurrencia en tiempo y espacio, pero ninguna evidencia más allá de la coincidencia anecdótica. Por ejemplo, el que algún familiar o persona cercana esté tomando alguna sustancia para prevenir COVID-19 y que dicha persona no se ha contagiado, es un hecho que no demuestra una causalidad, es solamente una afortunada casualidad. O si alguien se vacunó y después le dio COVID-19, fue un evento de probabilidad ya que no hay forma que la vacuna le haya provocado la enfermedad. Debemos estar atentos, a veces algunas notas buscan el amarillismo y presumen conjeturas que pudieran parecer causalidad cuando en realidad son hechos simultáneos y simples casualidades. Hay que tener cuidado, detectarlos y diferenciarlos para asignarles el debido contexto.

3. Ideal y Real

Es importante, para poder darle contexto a lo que leemos, comprender en qué situación se da el evento que se está comunicando; si son condiciones ideales o reales. Definitivamente no es lo mismo. Cuando los científicos realizan sus experimentos, lo hacen en condiciones controladas para minimizar que otras variables intervengan; de esta forma pueden encontrar si existe una causalidad. Sin embargo, en la realidad, intervienen muchos factores que pueden alterar los resultados, por lo que es fundamental tener la sensibilidad para comprender esta diferencia. Las circunstancias y su contexto. Retomando el ejemplo de las vacunas contra COVID-19, las ya autorizadas ya fueron probadas en miles de voluntarios para determinar su eficacia en estudios de fase 3, los cuales son evaluadas de manera rigurosa, en condiciones controladas, ideales; gracias a esto podemos confiar en sus resultados. Pero ahora que se están aplicando estas vacunas a millones de personas, estaremos midiendo su efectividad, el comportamiento de las vacunas en condiciones reales, en la población general donde intervienen muchas variables a la vez; como por ejemplo el estado de salud previo, el fondo genético o incluso, la posibilidad de que una persona decida no regresar por su segunda dosis.

Tomada de: https://incom.uab.cat/portalcom/como-desarmar-la-infodemia/?lang=es

Con todo esto, trato de hacer un resumen de los conceptos necesarios, aunque no suficientes, para poder hacer una buena crítica, para que puedas juzgar la información que recibes y puedas darle su debido contexto. Para que todos como sociedad tengamos mayor literacidad científica. Así podremos tener la certeza de consumir lo que está basado en evidencia científica; encontrar certidumbre, confianza, entre tanto desconcierto. Sin duda, para entender a la ciencia no tienes que ser un experto en epidemiología, biología, química y matemáticas; los términos puedes hallarlos en los glosarios; para comprender a la ciencia hay que encontrar su enfoque correcto (identificar las circunstancias y asignarle un contexto), reconocerla (visualizando el método), demarcarla (es ciencia o pseudociencia) y catalogar sus condiciones para darele sentido y relevancia (necesario/suficiente, causalidad/casualidad, ideal/real).

Te invito a aplicar estos conceptos para darle contexto a las preguntas y a los intentos de respuestas de la ciencia. Porque si algo es seguro en la ciencia, es que de una pregunta surgen muchas más. Es un sistema de conocimientos que está en constante escrutinio, revisión, y superación; y que es de todos y para todos.

He ahí mi manual personal… aún en construcción.

@carol_perelman

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Es posible que muchos de los lectores hayan escuchado el uso de la metáfora “Pararse en los hombros de gigantes” que se atribuye al filósofo del siglo XII, Bernardo de Chartres. La frase se refiere a utilizar el conocimiento o descubrimientos anteriores para realizar un progreso. Existen varias expresiones y usos de la frase, como la utilizada por Isaac Newton en 1675: "Si he visto más lejos es subiéndome a hombros de gigantes". La frase puede ser utilizada en muchos contextos y ha tenido un sinnúmero de usos y citas por diferentes autores. Incluso, esta frase es el lema del buscador Google Scholar, que es un buscador de datos en internet, especializado para encontrar contenido y bibliografía científico-académica. Por lo tanto, no es extraño encontrar el uso de esta frase en un contexto científico y nos recuerda que los avances tecnológicos, médicos y en otras áreas, son gracias al conocimiento acumulado durante el desarrollo de la civilización humana. En este artículo haré un recuento de algunos de los adelantos tecnológicos y científicos que se relacionan con los avances que estamos logrando hoy en día para el tratamiento de enfermedades y la erradicación de patógenos, entre estos la enfermedad COVID-19 y el virus SARS-CoV-2.

El microscopio y un mundo invisible

En la historia de la biología, se le considera a Anton van Leeuwenhoek como el padre de la microbiología y también el que sentó las bases la biología experimental y la biología celular. A pesar de que tuvo muchas profesiones, la prosperidad económica la logró gracias al comercio de telas, lo cual lo llevó a desarrollar una tecnología que parece simple pero que cambió la historia. Leeuwenhoek inventó un dispositivo (Figura 1) para verificar la calidad de los hilos y tejidos de las telas, el cual sería el primer microscopio con una resolución de 3 aumentos y que después de perfeccionar las lentes que utilizaba, llegó a alcanzar más de 200 aumentos, con lo que posiblemente fue el primero en observar el mundo microscópico de las bacterias y protozoarios.

Figura 1. Microscopio de Leeuwenhoek. Una placa de latón que podía sostener diferentes lentes y que, al acercarse al ojo, permitía ver organismos microscópicos. Tomada de: https://www.uv.es/mabegaga/leeuwenhoek/leeuvenhoek.html

Las contribuciones de Leeuwenhoek y su dispositivo que sería la base de los microscopios ópticos, fueron presentadas por primera vez a la Royal Society por el médico y anatomista Regnier de Graaf en 1673. Dentro de las primeras observaciones se encontraban la descripción del aguijón de una abeja y el moho. También fue capaz de ver espermatozoides, a los cuales los reporta como las semillas encontradas en los testículos y que asociaba a la reproducción de los mamíferos. A pesar de que las observaciones de Leeuwenhoek contradecían muchas de las teorías de ese momento, fue gracias a que otros científicos reprodujeron las observaciones de manera independiente y reportaban resultados similares, que pudieron refutarse dichas teorías. Entre esas teorías a las que Leeuwenhoek se oponía, fue la de la generación espontánea, en la cual se pensaba que la vida surgía a partir de materia orgánica en descomposición. Con el microscopio, se pudieron entender cosas como que el hecho que aparecieran moscas en la fruta descompuesta y que no era un efecto de la putrefacción, sino que previamente la fruta tenía huevecillos del insecto y que de esos huevecillos crecería larvas que eventualmente se convertirían en moscas.

Esta fue la base para otros desarrollos tecnológicos que, si bien son muy diferentes a nivel tecnológico, la esencia es la misma. Por ejemplo, el microscopio electrónico y su aplicación en la virología se ha convertido en una práctica rutinaria para el diagnóstico de enfermedades ocasionadas por virus. Este microscopio usa electrones en lugar de fotones o luz visible para formar imágenes de objetos diminutos. Los microscopios electrónicos permiten alcanzar amplificaciones mayores antes que los mejores microscopios ópticos, debido a que la longitud de onda de los electrones es bastante menor que la de los fotones. Cada vez es mayor la necesidad de utilizar este elaborado y costoso equipo y mediante el mismo, es relativamente simple detectar virus como Rotavirus, Enterovirus, Astrovirus, Calicivirus y Coronavirus.

El descubrimiento de los virus

Si bien hoy en día contamos con la tecnología suficiente para observar de manera directa a un virus, estos organismos y las enfermedades que causaban eran misteriosas y muy difíciles de tratar. Un texto legal de 1800 a.C. proveniente de Mesopotamia, reportaba el castigo que se le impuso a un hombre cuyo perro, probablemente afectado por la rabia, mordió a otra persona, provocándole la muerte. También en los jeroglíficos egipcios, se han hallado representaciones donde aparecen personas cuyas imágenes nos sugieren que estuvieron infectados por el virus de la polio. Por lo tanto, la transferencia de ciertas enfermedades ya se asociaba en el siglo XVIII con la palabra virus, que viene del latín y cuyo significado es veneno o sustancia nociva. No fue hasta 1884 que se pudo tener saber que existían organismos aún más pequeños que las bacterias y que no podían ser observados con un microscopio óptico. En ese año, el microbiólogo francés Charles Chamberland inventó un filtro que tiene poros más pequeños que el tamaño de una bacteria, de manera que las retiene y la solución filtrada estaba libre de estos microorganismos. Con este filtro, el biólogo ruso Dimitri Ivanovski demostró que los extractos de hojas molidas de plantas infectadas de tabaco seguían siendo infecciosos después de filtrarlos. Eso significaba que los agentes que provocaban la enfermedad eran significativamente más pequeños que las bacterias. En 1899, el microbiólogo Martinus Beijerinck repitió los experimentos de Ivanovski y quedó convencido de que se trataba de una nueva forma de agente infeccioso. Observó que el agente solo se multiplicaba dentro de células vivas en división, pero como sus experimentos no mostraban que estuviera compuesto de partículas, lo llamó contagium vivum fluidum (germen viviente soluble) y reintrodujo el término virus. También en 1899, Friedrich Loeffler y Frosch pasaron el agente de la fiebre aftosa (el Aphthovirus) por un filtro similar y descartaron la posibilidad de que se tratara de una toxina debido a la baja concentración. Concluyeron que el agente se podía multiplicar. Se considera que esos logros experimentales marcaron el nacimiento de la virología.

Con la invención de la microscopía electrónica en 1931 por parte de los ingenieros alemanes Ernst Ruska y Max Knoll, se obtuvieron las primeras imágenes de virus. En 1935, el bioquímico y virólogo estadounidense Wendell Stanley examinó el virus del mosaico del tabaco (Figura 2), mismo que Ivanovsky había estudiado, y descubrió que estaba compuesto principalmente de proteínas. Poco tiempo después, descubrió que los virus no solo estaban formados por proteínas sino también por otra molécula que recientemente se había caracterizado y que era el ARN (Ácido Ribonucleico). El virus del mosaico del tabaco fue el primero que se caracterizó por medio del método de cristalización, y por tanto se pudo conocer su estructura en detalle. Las primeras imágenes por difracción de rayos X del virus cristalizado las obtuvieron Bernal y Fankuchen en 1941. Basándose en sus imágenes, Rosalind Franklin (quien contribuyó al descubrimiento de la estructura del ADN) descubrió la estructura completa del virus en 1955. El mismo año, Heinz Fraenkel-Conrat y Robley C. Williams demostraron que el ARN purificado del virus del mosaico del tabaco y sus proteínas de envoltura, pueden ensamblarse por sí mismos para formar virus funcionales, y sugirieron que éste debía de ser el modo en que los virus se reproducían en las células. Ya a partir del Siglo XX es que se han descubierto más de 2000 especies virales reconocidas que infectan diferentes organismos, que van desde bacterias hasta animales.

Figura 2. Microscopia electrónica del virus del mosaico de tabaco, el cual esta aumentado 160,000 veces. Tomada de: https://es.wikipedia.org/wiki/Virus_del_mosaico_del_tabaco

El detalle fino: La Biología Molecular

Como se puede intuir, durante mucho tiempo se realizaron estudios sobre los virus sin conocerlos visualmente o a profundidad. De hecho, no fue hasta que se pudo entender la relación entre el ADN, la herencia y el flujo de la información genética en los organismos, que se pudieron entender los mecanismos que determinan las funciones dentro de los organismos patógenos. La biología molecular es la rama de la biología que estudia los procesos en los seres vivos desde un punto de vista molecular y en particular, dos de estas moléculas son el objeto de su estudio.

Por un lado, tenemos a los ácidos nucleicos entre los cuales el más estudiado es el ácido desoxirribonucleico (ADN), el cual contiene la información genética. Por otro lado, están las proteínas, que son las moléculas “activas” de los organismos vivos y realizan reacciones químicas o cumplen funciones estructurales.

El ADN fue aislado por primera vez en 1869, por el médico suizo Friedrich Miescher, quien realizaba experimentos acerca de la composición química del pus de vendas quirúrgicas desechadas y fue cuando notó un precipitado de una sustancia desconocida que caracterizó químicamente más tarde. Lo llamó nucleína, debido a que lo había extraído a partir de núcleos celulares. Se necesitaron casi 70 años de investigación para poder identificar los componentes y la estructura de los ácidos nucleicos. En cuanto a la caracterización química de la molécula, Chargaff realizó en 1940 algunos experimentos que le sirvieron para establecer las proporciones de “bloques” que componen al ADN. Con la información generada por Chargaff y junto con los datos de difracción de rayos X proporcionados por Rosalind Franklin, James Watson y Francis Crick propusieron en 1953, el modelo de la doble hélice de ADN para representar la estructura tridimensional del polímero. Francis Crick expresó por primera vez en 1958, la teoría de como fluye la información genética, pero fue replanteado en 1970. A esta teoría se le llama el dogma central de la biología molecular (Figura 3) donde se determinó inicialmente como fluye la información genética desde el ADN hasta llegar a las proteínas. Si bien, actualmente sabemos que no es un dogma ya que la ciencia es algo dinámico y siempre hay excepciones que rompen la regla, esta teoría pudo ayudar a entender mucho de lo que pasaba dentro de los organismos vivos y entender a detalle las funciones metabólicas que existían dentro de ellos.

Figura 3. Esquema del Dogma Central de la Biología Molecular. La información que se encuentra en el ADN, se transfiere a las moléculas de ARN y a partir de estas se transfiere para producir proteínas.

Tomada de: https://es.wikipedia.org/wiki/Dogma_central_de_la_biolog%C3%ADa_molecular

Lo que alcanzamos a ver sobre los hombros del gigante de la Genómica

En el caso de agentes patógenos como los virus, todo el conocimiento antes mencionado, nos ha ayudado a estudiar al virus patógeno que causa la enfermedad de COVID-19 y la información contenida en su material genético. El virus del SARS-CoV-2, que fue descubierto no hace mas de un año, gracias al conocimiento y técnicas de Microbiología, Microscopia, pero principalmente a la Genómica. Este campo de la Biología Molecular tiene como objetivo la caracterización colectiva y la cuantificación de los genes, que dirigen la producción de proteínas con la ayuda de enzimas y moléculas mensajeras. La genómica también implica la secuenciación y el análisis de genomas (todo el compendio de genes) de cualquier organismo. En contraste con la genética, que se refiere al estudio de los genes individuales y sus roles en la herencia, la genómica utiliza la secuenciación de ADN de alto rendimiento y la bioinformática para ensamblar y analizar la función y la estructura de genomas completos.

La Genómica nos permitió caracterizar al SARS-CoV-2 y nos explica mucho acerca de la enfermedad que produce este nuevo coronavirus, como ya se ha descrito en varias publicaciones científicas y también en esta columna desde hace casi un año. Además, nos ha ayudado a poder desarrollar tratamientos y el desarrollo de las vacunas que posiblemente en un futuro cercano, nos permitan erradicar al virus. En la Figura 4, podemos ver de manera resumida, toda la información genética del virus y de manera lineal, como es su genoma que esta constituido por una sola molécula de ARN conformada por ~39,000 nucleótidos. Esta “gran palabra” de 39 mil letras contiene la información necesaria para sintetizar 24 proteínas, entre las que se encuentran aquellas que utiliza para replicar su información genética, formar partículas virales nuevas en cuya superficie se encuentran otras proteínas que utilizará como llave para unirse a receptores celulares y así infectar nuevas células.

Figura 4. Las proteínas e información genética del virus SARS-CoV-2. En la parte superior de la imagen vemos la información genética del virus, mientras que en la parte media e inferior, el esquema de las estructuras de las proteínas que lo conforman. Tomada de: https://www.rcsb.org/news?year=2020&article=5e74d55d2d410731e9944f52

Con este texto, se espera sensibilizar al lector acerca de todo el trabajo y conocimiento generado por la ciencia durante casi 400 años y que nos ha permitido llegar a caracterizar en muy pocos años, un agente patógeno que ha causado la más reciente pandemia en la historia de la humanidad. Sin este conocimiento, posiblemente el COVID-19 cobraría muchas más vidas, pero sobre todo podría en riesgo la calidad de vida de los humanos y no seriamos capaces de combatir la enfermedad. Generar conocimiento requiere de mucho apoyo de la sociedad, ya que es una actividad que requiere de mucho tiempo, esfuerzo y dinero. Por lo tanto, se requieren de muchas más personas interesadas, no solo en estudiar carreras científicas y realizar trabajos de investigación y ciencia básica, sino en apoyar y utilizar dicho conocimiento para la toma de decisiones basadas en ciencia. Aunque la ciencia parezca no tener una aplicación inmediata, es de muchísimo valor el conocimiento que genera. Como se expuso aquí, el microscopio empezó como un dispositivo para revisar la calidad de las telas, pero se convirtió en una de las herramientas más utilizadas en la Biología. Como este hay muchos otros ejemplos y estoy convencido de que la ciencia y tecnología que estamos desarrollando hoy en día, servirá para combatir esta y otras pandemias o enfermedades en un futuro.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Ligas de interés

https://es.wikipedia.org/wiki/Bernardo_de_Chartres

https://es.wikipedia.org/wiki/Anton_van_Leeuwenhoek

https://revistabiomedica.org/index.php/biomedica/article/view/1821/1854

https://es.wikipedia.org/wiki/Virus

https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_desoxirribonucleico

https://es.wikipedia.org/wiki/Dogma_central_de_la_biolog%C3%ADa_molecular#/media/Archivo:CentralDogma1970.es.png

Se celebrará el 28 y 29 de abril con el objeto de fomentar la divulgación y, de manera especial, la inclusión de niñas y mujeres en el campo de la ciencia.

Este jueves se dio a conocer la convocatoria al XXXI Congreso de Investigación de la Academia de Ciencias de Morelos  (Acmor) y del Centro Universitario Anglo Mexicano (CUAM), que se celebrará el 28 y 29 de abril con el objeto de fomentar la divulgación y de manera especial la inclusión de niñas y mujeres en el campo de la ciencia.  

En conferencia de prensa virtual, la presidenta de la Acmo,r Brenda Valderrama Blanco, destacó que a lo largo de tres décadas han participado más de 18 mil estudiantes y más de 300 científicos destacados como conferencistas y evaluadores. 

Refirió que el congreso “tiene por objeto favorecer el intercambio académico entre estudiantes de distintas instituciones educativas tanto públicas como privadas y promover el gusto por la investigación en un espacio abierto al intercambio de ideas, con pensamiento crítico y apostando a la creatividad y a generar experiencias que enriquezcan su desarrollo. 

La Acmor reconoce y respalda a este congreso de investigación para estudiantes como el de mayor nivel, rigor, tradición y pionero a nivel nacional, por lo cual durante estas décadas han participado como parte del comité organizador”.  

Por su lado, Alma Irma Ayala López, coordinadora de Innovación del Grupo CUAM y el presidente del comité organizador,  Javier García Fernández, director académico del citado grupo educativo,  informaron que “más de 300 miembros de la comunidad científica han sido ponentes en conferencias magistrales y como parte de las comisiones evaluadoras de cerca de seis mil proyectos presentados por más de 18 mil 200 alumnos de más de 325 diferentes escuelas de Chiapas, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, México, Michoacán, Oaxaca, Puebla, Querétaro, Quintana Roo, San Luis Potosí, Sinaloa, Tabasco, Veracruz, Yucatán, Zacatecas, Ciudad de México y Morelos como estado anfitrión en estos 30 años”. 

Cabe señalar que, los proyectos ganadores pueden participar en el proceso de selección de acreditaciones para participar en certámenes internacionales, como fue el caso del joven Patricio Moscoso, que en 2019 logró asistir a la ceremonia de entrega de los Premios Nobel de Medicina, Física, Química y Literatura 2019 y convivir con los galardonados, participando en un evento para jóvenes talentosos.  

Las instituciones hicieron la invitación a estudiantes de los niveles de primaria (de cuarto a sexto grado), secundaria y preparatoria así como a docentes, académicos, medios de comunicación y público interesado en la ciencia, la tecnología, la educación y la divulgación de las ciencias a sumarse al Congreso de Investigación 2021 y pusieron a disposición la convocatoria, que puede ser consultada en las páginas www.cuam.edu.mx y www.acmor.org.mx con las categorías, bases y forma de evaluación, así como los detalles de la conferencia magistral y talleres que se impartirán.  

Araceli estudió Ingeniería Industrial en la FCQeI, maestría y doctorado en Ingeniería y Ciencias Aplicadas en el CIICAp de la UAEM. Actualmente se encuentra haciendo su posdoctorado en el Grupo de Física Atómica, Molecular y Óptica Experimentales (FAMO) del ICF-UNAM, campus Morelos. Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Dulce es Ingeniera Química del ITTG y maestra en Materiales y Sistemas Energéticos Renovables del IIIER-UNICACH en Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. Actualmente es estudiante de doctorado en Ingeniería en Energía del IER-UNAM, donde trabaja con materiales a base de grafeno aplicados en dispositivos fotovoltaicos. Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Hailin Zhao Hu es Investigadora Titular “C” del IER-UNAM y es Investigador Nacional Nivel 3. Su principal línea de investigación es el desarrollo de materiales semiconductores orgánicos e inorgánicos para su aplicación en celdas solares y otros dispositivos para detección de gases nocivos y ventanas electrocrómicas. Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Horacio Martínez Valencia estudió la licenciatura, maestría y doctorado en Física en la Facultad de

Ciencias de la UNAM. Es miembro activo de la Academia de Ciencias de Morelos. Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Esta publicación fue revisada por el Comité Editorial de la ACMor.

Apoyar y promover la participación de mujeres y niñas en las áreas de ciencia y tecnología tiene razón y fundamento. Desde la perspectiva de los derechos humanos universales, todas las personas son iguales y por ende deberían tener el mismo acceso a las oportunidades, y, a decidir cualquier tema de interés en el que se desee desarrollar y estudiar. Desde una perspectiva científica, la inclusión de las mujeres y niñas promueve la excelencia científica, aumenta la colaboración y los resultados en las áreas relacionadas con Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (CTIM); también ampliamente conocido como STEM (por sus siglas en ingles que se refiere “science, technology, engineering and math”). Como resultado, con la colaboración de diferentes perspectivas de todos y todas, se incrementa la creatividad, se reducen los sesgos y se promueven el conocimiento y las soluciones a los problemas ambientales y sociales que se sufren actualmente.

Un poco de historia

Muchas personas a lo largo de los años han defendido esta igualdad de oportunidades, una de esas grandes luchadoras fue Eleanor Roosevelt. La cual fue la primera presidenta de la Comisión de Derechos Humanos de las Naciones Unidas y uno de sus grandes legados fue supervisar la redacción de la Declaración Universal de los Derechos Humanos en 1948. En dicha declaración en su artículo 2 menciona: “Sin distinción alguna toda persona tiene los derechos y libertades proclamados en esta Declaración…”, así también, en el artículo 27 menciona: “Toda persona tiene derecho a tomar parte libremente en la vida cultural de la comunidad, a gozar de las artes y a participar en el progreso científico y en los beneficios que de él resulten…” Ambos artículos garantizan el derecho a participar y a ser reconocidas. Además de esta declaración de derechos universales, diversos han sido los acontecimientos a nivel mundial que se han celebrado con la finalidad de integrar a las mujeres y niñas en múltiples actividades. Ejemplos de estos son:

• La ONU ha organizado cuatro conferencias mundiales sobre la mujer, que se celebraron en Ciudad de México (1975), Copenhague (1980), Nairobi (1985) y Beijing (1995).
• En la Asamblea General de la ONU del 18 de diciembre de 1979 se aprobó la convención sobre la eliminación de todas las formas de discriminación contra la mujer, que se conoce como la Carta Internacional de Derechos Humanos para las Mujeres.
• En el 2000 la ONU propuso 8 Objetivos de Desarrollo del Milenio (el tercero fue promover la equidad de género y el empoderamiento de las mujeres).
• En 2010 en la vigésima edición del programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), se incluyó por primera vez el índice de desigualdad de género.
• El 25 de septiembre de 2015 se adoptó la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible que abarca 17 objetivos (el quinto establece la igualdad de género).
• Así mismo, el 11 de febrero se celebra el Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia, con el fin de lograr el acceso y la participación plena y equitativa en la ciencia para las mujeres y las niñas.

Aun cuando estos esfuerzos han sido de vital importancia, de acuerdo con datos proporcionados por la ONU, a nivel mundial todavía existen más de 2,700 millones mujeres que tienen alguna restricción legal para tener la misma oportunidad que un hombre. A pesar de esto las mujeres representan el 70% del total de la población de escasos recursos y el 65% de personas analfabetas. Además, reciben un salario menor (sólo ganan el 77% de lo que ganaría un hombre haciendo el mismo trabajo) y su trabajo en actividades del hogar es el doble de horas que el de un hombre [1].

La participación de las mujeres en STEM

La Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) en su reporte “Science Report Towards 2030” [2] menciona que las mujeres han encontrado paridad (45-55%) en los niveles de licenciatura, maestría (53%) y doctorado (43%), pero a nivel investigación la brecha es mayor, ya que solo el 28.4% trabajan como investigadoras (Figura 1). Este estudio también menciona que en países desarrollados como Francia, Alemania y Países Bajos cuentan con una mejor cantidad de mujeres investigadoras (de cada 4 investigadores sólo 1 es mujer). Por otra parte, las mujeres representan sólo el 35% de todos los estudiantes matriculados en campos de estudio relacionados con STEM [3]. También existen diferencias de género en las disciplinas STEM, con la menor matrícula femenina en información, comunicación y tecnología (TIC); ingeniería, fabricación y construcción; y ciencias naturales, matemáticas y estadística. La matrícula de las alumnas es particularmente baja en TIC (3%), ciencias naturales, matemáticas y estadísticas (5%) e ingeniería, fabricación y construcción (8%); el más alto está en estudios de salud y bienestar (15%). Sin embargo, un dato interesante es que Latino América (LATAM) posee uno de los índices más altos de mujeres estudiando temas de interés científico (44%) al igual que el Caribe. Y caso particular de nuestro país se ha incrementado la participación de las mujeres en ciencia en comparación con países como Argentina, Brasil, Chile y Colombia [4].

Figura 2. Tubería con fugas que representa el porcentaje de participación de mujeres en educación superior e investigación [5]. 

Otro punto importante para mencionar, son los premios Nobel. Dichos premios se otorgan cada año para reconocer a las instituciones o personas por sus notables aportaciones al desarrollo de la humanidad. Entre 1901 y 2020 se han entregado 603 premios nobel (114 de Física, 112 de Química, 111 de Medicina, 113 de Literatura, 101 por la Paz y 52 en Economía). Galardonando a 934 personas, de las cuales sólo 58 han sido mujeres, y sólo 23 han sido de áreas de física, química y medicina. Los datos no son del todo alentadores, pero se debe celebrar estos pequeños-grandes triunfos.

Estos son algunos de los ejemplos más inspiradores:

• La gran Marie Curie-Skłodowska (Figura 2), que ha sido la única mujer en tener dos Premios Nobel. El primero en 1903 en Física y el segundo en 1911 en reconocimiento a sus servicios para el avance de la Química.
• Rosalind Franklin (1920-1958), es la científica que logró capturar la primera foto que demostraba que el ADN (ácido desoxirribonucleico) era de tipo doble hélice. Esta información fue pieza clave para Watson y Crick, los cuales formularon en 1953 el modelo de la doble hélice, donde se describe la famosa estructura del ADN. Gracias a esto, Watson y Crick ganaron el Nobel en 1962 pero ninguno mencionó la importancia de su trabajo. Este es uno de muchos ejemplos en que las mujeres no han sido reconocidas por su trascendente labor en la ciencia.
• Lise Meitner (1878-1968) fue una física austriaca, descubridora de la fisión nuclear, un logro por el que su compañero de laboratorio Otto Hahn recibió el premio Nobel de química en 1944 al verse obligada a huir de Alemania por ser judía.

¿Añadir su apellido? Skłodowska

Figura 2. Marie Curie (1867-1934). Fuente: Pinterest

Participación de las mujeres en el sector energético renovable

La transición energética hacia un sistema de energías renovables es hoy en día, uno de los sectores de generación de empleos más importantes. En el 2019, IRENA (International Renewable Energy Agency) reportó que se alcanzaron 11.5 millones de trabajos a nivel mundial en este sector y se estima que para el 2050 alcance casi 29 millones de trabajos.  El sector ofrece diversas oportunidades a lo largo de la cadena de valor, que requieren habilidades y talentos diferentes. El informe de IRENA, “Energía renovable: Perspectiva de género” [6] aborda con profundidad este tema. Analiza el estado de participación de la mujer en el sector en dos entornos distintos: 1) en el contexto moderno (en el que las renovables desplazan o complementan la energía convencional) y 2) en el contexto de acceso a la energía (que se caracteriza por los esfuerzos para expandir el acceso a servicios energéticos modernos para todos). El informe está respaldado por la información de una encuesta global, 1,500 encuestados de 144 países de múltiples áreas interesadas, por IRENA en 2018, complementado por hallazgos bibliográficos.

Por su extensión multidisciplinar, el sector de las energías renovables ejerce un atractivo sobre las mujeres del que la industria de los combustibles fósiles carece. Los resultados de la encuesta muestran que las mujeres representan el 32% de los trabajos de tiempo completo de las organizaciones encuestadas, significativamente más alto que el promedio del 22% en la industria del gas y el petróleo a nivel mundial (Figura 3). A pesar de esto, en el sector renovable, la participación de las mujeres es mucho menor que en los puestos de trabajo de STEM que en trabajos administrativos (mujeres ocupan el 28% de los trabajos STEM, mientras que el 45% en trabajos administrativos y un 35% en trabajos técnicos no STEM).

Figura 3. Proporción de mano de obra femenina de tiempo completo en el sector de energías renovables, y, petróleo y gas (IRENA, 2019).

Debemos seguir fomentando la igualdad

Es necesario motivar, promover y apoyar a nuestras niñas y mujeres a que tengan acceso a las áreas de estudio de su preferencia (Figura 4). Busquemos y establezcamos maneras de aumentar su interés y gusto por disciplinas como matemáticas, física, química, ciencias en general o carreras relacionadas a áreas STEM desde temprana edad. Tomar clases de ciencias y matemáticas de nivel superior en la escuela secundaria mantiene abiertas las opciones de carrera, los padres y los educadores pueden hacer mucho para alentar el logro y el interés de las niñas en las matemáticas y las ciencias. Inculquémosles que es necesaria la pasión, la dedicación y la superación profesional para lograr desarrollar soluciones que beneficien a la humanidad. Luchemos juntos con la discriminación de género, propiciemos siempre avances en igualdad de género y cambiemos nuestros prejuicios en pro del desarrollo de las niñas y las mujeres.  Además, celebremos los logros alcanzados, como este gran evento próximo: “El Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia”, que se celebra cada año el 11 de febrero, con el fin de lograr el acceso y la participación plena y equitativa en la ciencia para las mujeres y las niñas, y además para lograr la igualdad de género y el empoderamiento de las mujeres y las niñas.  Y sobre todo tomemos conciencia de nuestros prejuicios.

Figura 4. Participación de las niñas en la ciencia [2]

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Referencias

[1] (https://www.unwomen.org/es/news/in-focus/csw61/equal-pay).

[2] https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000235407_spa

[3] Mujeres y disciplinas STEM, ¿una cuestión de género?, Iberdrola, https://www.iberdrola.com/compromiso-social/mujeres-en-la-ciencia

[4] Cracking the code: Girls’and women’s education in science, technology, engineering and mathematics (STEM), UNESCO, (2019).

[5] UNESCO Science Report: Towards 2030, UNESCO, (2015).

[6 ]Renewable Energy: A Gender Perspective. IRENA, (2019).

Carol Perelman es QFB por la UNAM, ganadora de las olimpiadas de químicas nacionales e iberoamericanas, directora y co-creadora del Jardín Weizmann de Ciencias, divulgadora de la ciencia y miembro de la SOMEDICyT, autora del cuento “Coronesio, Covidín y los Secretos de lo Invisible”, ganadora del tercer lugar del 10o Concurso de Periodismo de Ciencia de COMECYT y miembro de la Red Mexicana de Periodistas de Ciencias.

Luego de casi un año de pandemia nos hemos vuelto irremediablemente expertos en los pasos clínicos que deben seguir las vacunas, y también los medicamentos nuevos, para ser utilizados con el fin de promover la salud. Sabemos que las investigaciones comienzan en los laboratorios, en modelos animales, y de ser exitosos entonces se permiten los estudios en voluntarios humanos, para evaluar primero la seguridad y dosis adecuada, luego la reactogenicidad y finalmente la eficacia en grupos pequeños y finalmente en la población general. Cada una de estas fases de ensayos clínicos son meticulosamente analizadas por paneles expertos para garantizar que las instancias de salud cuenten con la información suficiente para determinar, bajo la óptica de seguridad y riesgo, si el producto a autorizar confiere un claro beneficio a para las personas. En enero de 2020 cuando China publicó la secuencia genética del recién descubierto nuevo coronavirus, del SARS-CoV-2, inmediatamente científicos de todo el mundo reorientaron sus esfuerzos para diseñar vacunas, y fármacos, para su combate. Ambas estrategias son fundamentales en el control de la epidemia; una para prevenir nuevos contagios y la otra para ayudar a sanar a los enfermos. Mientras tanto, los habitantes de la Tierra, todos susceptibles a este nuevo virus tuvimos que adoptar medidas no medicamentosas para evitar infectarnos, mitigar nuestro riesgo de desarrollar COVID-19 y evitar la saturación de los centros de salud: mantenernos sanos y así no contribuir al crecimiento de la curva epidemiológica.

Las vacunas son la mejor estrategia para eliminar al SARS-CoV-2

Los expertos nos han dejado claro, que por las características de velocidad de transmisión y su periodo de incubación y contagio, la pandemia solamente será frenada cuando aproximadamente el 75% de la población mundial sea inmune al virus y éste ya no encuentre a quien contagiar. La vía menos dolorosa y costosa en vidas humanas para mitigar la circulación ubicua del nuevo coronavirus es a través de la vacunación, de esta exitosa estrategia de salud pública que a través de la historia ha logrado controlar enfermedades como la polio y erradicado otras como la viruela. Para obtener estas deseadas vacunas, y en tiempo récord por la premura, hemos sido testigos de la coordinación sin precedentes de la comunidad científica, de la formación de consorcios internacionales que han volcado sus arcas para agilizar el proceso, de la producción masiva de dosis aún cuando están en etapas de experimentación para asegurar su disponibilidad en cuanto quedaran autorizadas, y la cooperación de los organismos regulatorios que con rigor revisan los protocolos y sus resultados, mientras evitan demoras burocráticas. Estos factores, aunados a que se tuvieron miles de voluntarios dispuestos a participar en los ensayos clínicos y a que las vacunas pudieron probar su efectividad en entornos con alta circulación viral, hicieron que las tres fases clínicas reglamentarias se recorran con escrutinio científico pero con agilidad. Es por ello que al día de hoy, en el mundo tenemos ya algunas vacunas autorizadas, otras a punto de ser evaluadas, muchas aún en estudios clínicos de fases finales incluso en la población mexicana. Todas ellas, sumamente importantes; somos siete mil millones de habitantes en el planeta, y requerimos distintas vacunas, seguras y eficaces, para poder cubrir la demanda completa; además de que al ser entre ellas diferentes, unas serán mejores para ciertos países, poblaciones, regiones, grupos etarios y personas según sus condiciones de salud. Razón por la cual es fundamental conocer las características particulares que las hace distintas una de las otras. Necesitamos el caleidoscopio de variedad de vacunas, asignadas de la forma más eficiente, para que cada persona obtenga de ellas el mejor beneficio.

¿En que se parecen las diferentes vacunas?

Todas las vacunas pretenden lograr lo mismo, que el sistema inmunológico aprenda, en una especie de simulacro, a reconocer al nuevo coronavirus rápidamente para neutralizarlo en caso de eventualmente entrar en contacto con él y evitar desarrollar la enfermedad COVID-19. En otras palabras, las vacunas activan al sistema inmune, generando una respuesta humoral a través de los linfocitos B que produce anticuerpos específicos y una celular mediada por los linfocitos T que garantizan una protección robusta y de memoria. Para ello, a pesar de que todas busquen lo mismo, las vacunas usan distintas estrategias: aunque todos los caminos lleguen a Roma se pueden usar diferentes trayectos (Figura 1).

Figura 1: Guía esquemática de diferentes tipos de vacunas contra patógenos con su año de introducción. Tomada de: Nature Reviews Immunology, Deciembre 2020_.

Ahora sí, exploremos el abanico de estrategias que están ya sea en desarrollo, en pruebas clínicas o autorizadas para uso contra COVID-19 agrupándolas en cuatro tipos: las de virus completo atenuado o inactivado, las de fragmentos proteicos del virus, las de material genético en vector viral, y las de ARNm. Cada candidata con ciertas ventajas, desventajas y características particulares. Unas se conservan en refrigeración y son de fácil manejo mientras otras requieren congelación, incluso ultra congelación a -70ºC. La mayoría son intramusculares, algunas se administran por vía oral. Varias requieren dos dosis, una inicial y luego un refuerzo para incrementar la respuesta inmunológica, otras con una sola dosis hacen el trabajo. Algunas son muy caras, pero otras, las más accesibles, podrán cubrir la demanda en países con menor riqueza. También la elaboración de unas es sencilla y puede hacerse masivamente, otras requieren un proceso más complejo y la infraestructura para su producción es más limitada.

La estrategia más antigua para una vacuna

Comenzando con la técnica menos novedosa, está la que utiliza virus atenuado o inactivado con sustancias químicas, como el método que Jonas Salk usó a mediados del siglo pasado para desarrollar la vacuna contra la polio, y misma estrategia de las vacunas usadas actualmente contra la rabia y la Hepatitis A. Algunos ejemplos de las vacunas contra COVID-19 con virus inactivado o atenuado son la vacuna china Sinovac llamada CoronaVac que requiere solamente refrigeración, pero que ha presentado resultados diversos de efectividad en distintos países, quizás porque se probó en grupos de pocos voluntarios (entre 1,300 y 9,200). Brasil (con 50.4% de efectividad) acaba de reportar resultados no muy alentadores quizás por haber aplicado las dos dosis con solamente un lapso de dos semanas entre sí. En Indonesia (65.3% de efectividad) el presidente recibió hace unos días su primera dosis en televisión y la autorizó por ser permitida bajo la reglamentación musulmana, por ser halal; y en Turquía (91.25% de efectividad) se decidió aplicar a la población por haber mostrado buena efectividad en su población. Por su parte, otra candidata china, Sinopharm, que inactiva al virus con una sustancia llamada beta-propiolactona y que le agrega un adyuvante para incrementar su efectividad, aún no publica los resultados de fase 3, pero ha adelantado buenos resultados, y por ello, los Emiratos Árabes Unidos, Bahréin y Jordania la han autorizado para aplicación en la población y más de un millón de personas en China ya la han recibido.

Mostrarle las proteínas del patógeno al sistema inmune

Si bien la única forma de realmente observar al coronavirus es con un microscopio electrónico como lo hizo en 1966 June Almeida, la descubridora de este tipo de virus, ahora todos los terrícolas hemos visto imágenes de dicho patógeno y reconocemos su emblemática corona hecha de proteínas en forma de espigas, de los picos que la protruyen y le dan origen al nombre de coronavirus. Así, otra de las estrategias para hacer las vacunas contra COVID-19 es utilizar una sección, o la estructura completa de estas proteínas de las espigas que median la entrada del SARS-CoV-2 a nuestras células para infectarlas. Estas vacunas copian las proteínas, ya sea sueltas o empacadas en nanopartículas. Entre las vacunas que utilizan esta estrategia están la actualmente usada contra el virus de papiloma humano y la de influenza. Por su parte, contra COVID-19 está la diseñada en Estados Unidos por Novavax que ha mostrado una alta producción de anticuerpos en los resultados preliminares de ensayos clínicos y acaba de comenzar fase 3 en México. Ésta vacuna utiliza un baculovirus, para que células de insecto (polilla) produzcan solamente proteínas de la espiga del coronavirus que son recogidas y ensambladas en pequeñas nanopartículas. Para incrementar la respuesta inmune de esta vacuna intramuscular estable en refrigeración, Novavax usa como adyuvante un compuesto extraído de un árbol de la especie Quillaja saponaria.

Vectores virales: una estrategia muy estudiada y utilizada

Una de las estrategias más usadas por las vacunas candidatas contra COVID-19 es la de vector viral, que contienen una fracción de material genético que codifica para la espiga del coronavirus dentro de una envoltura viral que sirve de transporte. Entre ellas están tres vacunas que México ha adquirido a través de contratos anunciados por la Secretaría de Salud y Relaciones Exteriores, así como la de Johnson&Johnson que se espera reporte buenos resultados esta próximamente ya que está dentro del paquete que México comprometió a través de la alianza internacional de COVAX. De las adquiridas de forma directa por México primero hablemos de la SputnikV desarrollada por el Instituto Gamaleya de Investigación de Rusia, que con dos dosis y aplicación con tres semanas de intervalo promueve una respuesta utilizando dos tipos de adenovirus como vectores; Ad5 y Ad26. Esta estrategia, según el propio Instituto, garantiza alta efectividad debido a que sí estimula respuesta inmunológica a pesar de que las personas puedan tener una inmunidad previa a los adenovirus utilizados como vector. Sin embargo, a pesar de que México está participando en la fase 3 de esta vacuna, y a que se está aplicando ampliamente en la población rusa y argentina, aún queda por tener mayor claridad en los resultados que han reportado. En segundo lugar, y también con la estrategia de vector viral, está en fase 3 en México la vacuna de CanSino Biologics cuya clara ventaja es que solamente requiere una dosis, pero que en estudios de fase 2 reportados en julio, presentó baja inmunogenicidad en personas mayores de 55 años, hecho que habrá que verificar en los estudios de eficacia en cuanto acabe la fase 3. Por último, con un vector ChAdOX1 de adenovirus de chimpancé (Figura 2), para ambas dosis, está la vacuna de AstraZeneca y la Universidad de Oxford, con autorización para uso de emergencia en México pero que está aún en producción. Esta vacuna ha presentado resultados de eficacia no muy claros por haber arrojado evidencia de diferente eficacia al administrar por error dosis menores y con mayor lapso entre ellas. Debido a la urgencia y que en estudios preliminares parece sí proteger al menos en un 90% Gran Bretaña, Argentina e India han comenzado su aplicación. Un detalle importante es que AstraZeneca-Oxford acaba de comenzar un protocolo de investigación junto con los desarrolladores de la vacuna rusa SputnikV, para evaluar el efecto combinado de sus vacunas. La gran ventaja de estas vacunas de vector viral es su gran estabilidad en refrigeración, su bajo costo, y su amplia capacidad de producción.

Figura 2: Guía esquemática de mecanismo de acción de vacuna de vector viral ChAdOx1. Tomada de: Universidad de Oxford, Julio 2020_.

La gran esperanza: Vacunas de ARNm

Finalmente, la estrategia más novedosa y por primera vez usada para vacunas, pero con décadas de investigación y aplicación en otros ámbitos de la medicina, es la utilización de ARNm; una pequeña molécula lábil que codifica para las proteínas de la espiga del coronavirus y activen así al sistema inmune del cuerpo. Entre éstas están la desarrollada por Pfizer y BioNTech autorizada para uso de emergencia en varios países, incluidos en México, donde ha sido aplicada desde el 24 de diciembre de 2020 a más de 329,000 personas según el último reporte de la Secretaría de Salud. Con esta misma tecnología, está la estadounidense ya autorizada para uso de emergencia por el FDA de Moderna (Figura 3). Ambas vacunas son similares en que son altamente efectivas, mostrando 95% de eficacia para prevenir COVID-19 y COVID-19 severo o grave, y se parecen en que son intramusculares y requieren dos dosis espaciadas entre 3 y 4 semanas respectivamente para lograr dicha efectividad. Quizás su mayor desventaja es que Pfizer-BioNTech requiere transportarse a -70ºC y que son las vacunas más costosas de adquirir. Con esta misma estrategia de ARNm está la alemana Curevac que junto con la farmacéutica Bayer promete excelentes resultados a pesar de estar apenas en fase 3, teniendo uno de sus protocolos en México.

Figura 3: Guía esquemática de mecanismo de acción de vacuna de ARNm de Moderna. Tomada de: Science Magazine, Marzo 2020_.

Otros factores a considerar

Así, queda claro que los seres humanos tendremos varias alternativas de vacunas seguras y eficaces contra COVID-19, sin embargo, el éxito de ellas consiste en su aplicación, en el éxito del esfuerzo por la vacunación. No es suficiente contar con excelentes productos si no se logra que las personas acudan a los lugares designados, descubran su brazo cuando sea su turno y en su caso regresen por el refuerzo. Importante aclarar que, en algunos casos, luego de la aplicación de la vacuna se presentan efectos esperados como dolor en el sitio de inoculación, dolor de cabeza y algo de calentura; evidencias de que la vacuna esta activando al sistema inmunológico, que está haciendo lo que debe hacer. Si bien estos síntomas son molestos, son mucho mejor alternativa que tener la enfermedad que buscan prevenir. También posiblemente las vacunas provoquen ciertos efectos adversos, casos raros y desafortunados de uno entre millones que veremos cuando el mundo logre vacunar a muchas más personas y que no se hicieron evidentes en los ensayos clínicos que incluyen a decenas de miles de voluntarios. Al día de hoy tenemos tan solo 63 millones de individuos ya vacunadas en el mundo de una enfermedad que en promedio mata a 1 o 2 de cada 100 personas con COVID-19 y deja secuelas, algunas permanentes, en más del 80% de los hospitalizados_. Mostrando que las vacunas autorizadas sí son seguras; mucho más que desarrollar COVID-19. Y finalmente, tendremos que ser críticos y objetivos para no adjudicarle efectos falsos a las vacunas, ya que con más personas vacunadas observaremos eventos que son parte de la cotidianidad: accidentes, infartos, que no necesariamente son provocados por haberse aplicado la vacuna unos días antes. Debemos diferenciar entre una casualidad y una causalidad.

La importancia de una buena estrategia de vacunación

Y ahora, frente a las nuevas variantes del SARS-CoV-2 y la saturación de los sistemas de salud, la urgencia por proteger a la población con las vacunas es mayor. Es logísticamente imposible inocular la vacuna a todas las personas al mismo tiempo, es por ello que el Plan Nacional de Vacunación considera un orden establecido dando prioridad a los grupos con mayor riesgo, los trabajadores de la salud y en segunda etapa a las personas más vulnerables por ser mayores de 60 años. Sin embargo, es fundamental agilizar la distribución y asignación de las vacunas ya autorizadas para proteger a más personas antes y controlar la circulación del virus. Evitando con ello más casos positivos, más personas convalecientes, más pacientes que requieren hospitalización, más defunciones. Mientras tanto, hayas recibido la vacuna o estés esperando tu turno para vacunarte, los ciudadanos debemos seguir extremando las precauciones que ya sabemos son eficaces; las medidas de distanciamiento, de procurar la adecuada ventilación, lavado frecuente de manos y uso correcto del cubrebocas. Aún no se ha constatado si las vacunas previenen la transmisión, además de que su efecto no es inmediato y no sabemos cuánto dura la inmunidad que confieren. Sigamos con el cuidado hasta lograr la paulatina transformación de la sociedad de una susceptible al virus a una protegida, inmunizada.

Es fascinante e importante conocer los detalles de cada una de las vacunas contra COVID-19 sin embargo ante la emergencia sanitaria global, no creo que tengamos la opción de elegir cuál nos gustaría recibir. Lo que sí, es que cuando te la apliquen, hazlo con gratitud a la ciencia y a la cooperación sin precedentes que la hizo posible. Así, cualquier vacuna contra COVID-19 que haya presentado suficiente evidencia basada en ciencia, de seguridad y efectividad mayor al 50% que ha pedido la OMS para ser autorizada, debemos promoverla para controlar la circulación del virus en la sociedad y permitir que los niños y jóvenes retornen finalmente al colegio, podamos devolver el dinamismo y crecimiento a la economía, y las personas recuperemos la libertad de vernos, de reinventar nuestras vidas, por ahorita parcialmente pausadas.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Referencias

1. Pollard, A.J., Bijker, E.M. A guide to vaccinology: from basic principles to new developments. Nat Rev Immunol (2020). https://doi.org/10.1038/s41577-020-00479-7
2. Vaccine Tracker, NYT: https://www.nytimes.com/interactive/2020/science/coronavirus-vaccine-tracker.html#jnj
3. Plan Nacional de Vacunación México: https://coronavirus.gob.mx/wp-content/uploads/2021/01/PolVx_COVID_-11Ene2021.pdf
4. Vaccine Tracker Bloomberg https://www.bloomberg.com/graphics/covid-vaccine-tracker-global-distribution/?sref=Ipek7Rhe

Ha transcurrido más de un año del inicio de la pandemia y durante este tiempo, hemos aprendido mucho acerca de la enfermedad COVID-19 y del virus SARS-CoV-2 que la provoca. El mayor avance ha sido el desarrollo de varias vacunas que ya se encuentran listas para uso de emergencia en varios países. Sin embargo, aún existe preocupación a nivel mundial debido a que, por un lado, las vacunas siguen en la Fase 3 de su evaluación y existe un desconocimiento en cuanto a la seguridad y efectividad de las vacunas. Por otro lado, la aparición de una nueva variante del virus que se ha esparcido rápidamente en Inglaterra, preocupa mucho tanto a la población en general como a la comunidad científica. Sin embargo, ante el temor es necesario contar con los conocimientos necesarios que nos permitan evaluar la situación y el riesgo, para tomar las mejores decisiones que abonen a la erradicación del virus. En esta entrega, abordaremos el tema de la vacuna de Pfizer y su aplicación, además de la nueva variante B.1.177, que debemos saber de ella y las razones por las cuales debemos permanecer alerta pero no caer en la paranoia ni tampoco en minimizar los riesgos.

¿Una o dos dosis?

Todas las vacunas tienen que pasar por rigurosas pruebas clínicas, donde se determina la dosis, la vía de administración, toxicidad y efectos secundarios con la finalidad de evaluar su seguridad y finalmente su efectividad. Normalmente estas fases tardan años en completarse, pero dada las circunstancias actuales, se ha acelerado el proceso gracias a una importante inversión monetaria sin precedentes donde tanto la iniciativa privada como los gobiernos, han aportado grandes cantidades de dinero y facilidades para cumplir la meta. Un ejemplo de esto es el programa “Operation Warp Speed” del Departamento de Salud y Servicios Humanos del gobierno de Estados Unidos de América. El objetivo principal del programa es que para enero del 2021 se puedan tener disponibles en el mundo, más de 300 millones de dosis de vacunas seguras y eficaces.

Recientemente, la vacuna BNT162b2 (Figura 1) conocida comúnmente como la vacuna de la empresa Pfizer–BioNTech, ha sido aceptada para uso de emergencia sanitaria en varios países del mundo, entre ellos México. Sin embargo, como ya se ha comentado en ésta y otras entregas de esta columna, el mayor reto después de desarrollar cualquier vacuna para COVID-19, es poderla producir a una escala que permita satisfacer la demanda mundial, así como planear que dicha producción se realice en lugares estratégicos para que su distribución sea rápida. A estos elementos, les tenemos que sumar que los costos y tiempos de producción sean también bajos, pero sin sacrificar la calidad de la vacuna. Todo esto en un contexto global donde tener estas vacunas es parte de la esperanza de cortar con la transmisión del virus, sobre todo en lugares donde las tasas de nuevos casos no disminuyen y los índices de mortalidad son altos. En particular, la vacunad de Pfizer tiene la necesidad de ser resguardada en ultracongelación que implica rangos de temperatura entre -80 y -70 °C, con lo cual se dificulta la logística y distribución de la vacuna. Aunque la vacuna se conserve a estas temperaturas, la caducidad de la misma es de solo 15 días. Conservar la cadena de frío de ultracongelación es algo sumamente caro y difícil, por lo que solo un número reducido de dosis podrían ser distribuidas a diferentes lugares del mundo, sobre todo cuando se tengan que recorrer grandes distancias.

Figura 1. Imagen de un vial de la vacuna BNT162b2 de la empresa Pfizer/BioNTech. Se pueden apreciar en la etiqueta, las instrucciones de uso y precauciones a tomar. Tomada de: https://en.wikipedia.org/wiki/Tozinameran#/media/File:Covid19_vaccine_biontech_pfizer_3.jpg

Después de analizar los resultados de la fase 1 y 2, así como aquellos preliminares de la fase 3, se ha determinado que la vacuna después de ser administrada en una concentración de 30 microgramos por dosis, aplicando dos dosis separadas por 21 días, se obtiene una eficacia por arriba del 90%. Sin embargo, recientemente ha circulado por el mundo la idea de retrasar la administración de la segunda dosis, con la finalidad de poder tener un mayor número de vacunados. A pesar de que la Organización Mundial de la Salud (OMS) emitió una recomendación textual “se requieren dos dosis de la vacuna (Pfizer) en un lapso de 21 a 28 días”, en varios países se ha sugerido postergar mas allá de los 28 días la administración de la segunda dosis.

Si analizamos las evidencias disponibles para las fases clínicas hasta ahora realizadas, vemos que los mismos desarrolladores de la vacuna reportan que a partir de la primera dosis, se puede observar una eficacia del 52.4% y solo 10 días después vemos un incremento a 86.7%. Al aplicar la segunda dosis, se observa una eficacia del 90.5% y considerando todos los datos en grupos de diferentes edades (16-55 años; mayores de 55 años y mayores de 65 años) se concluye que se tiene una eficacia global del 95%. Por lo tanto, es necesario seguir las recomendaciones y a pesar de que la OMS diga que es posible tener un retraso de una semana en la aplicación de la segunda dosis, el postergarla más tiempo podría poner en riesgo el proceso de inmunidad del individuo. Para esto, podemos revisar rápidamente como se calcula la efectividad de una vacuna.

Eficacia de una vacuna

En todas las pruebas clínicas, la eficiencia de la vacuna se calcula comparando los resultados de un grupo al cual se le administró la vacuna contra otro al que no. Cabe mencionar que en estos estudios ninguno de los pacientes sabe si le fue administrada la vacuna o un placebo, el cual puede ser desde agua o todos los elementos presentes en la vacuna pero que no generan inmunidad. Otro concepto muy importante es que la eficacia no es igual a la eficiencia. Para efectos prácticos, la eficacia tiene que ver con que tan bien funciona la vacuna, en un grupo “reducido” de personas, en ciertas condiciones y con variables controladas. La eficiencia la podemos evaluar (en retrospectiva) solo en grupos muy grandes de poblaciones muy diversas. Para evaluar la eficacia de una vacuna (Figura 2) es necesario calcular la proporción de personas que contraen la enfermedad, en los grupos donde se aplico la vacuna y en aquellos donde solo el placebo. Además de evaluar la salud de los participantes en estas pruebas clínicas, es necesario realizar muchos estudios de laboratorio muy costosos para poder evaluar desde la seguridad de la vacuna, hasta los detalles finos de la respuesta inmune, como lo son la producción de anticuerpos, el tipo de células que se están generando y si las señales bioquímicas dentro del cuerpo son las necesarias para erradicar a un patógeno. Por lo tanto, la fase 3 donde se evalúan todas estas cosas, suele ser un proceso tardado y muy caro, que requiere de dar seguimiento durante mucho tiempo a los participantes.

Figura 2. Fórmula para el cálculo de la eficacia de una vacuna (VE). ARU = Tasa de ataque de personas no vacunadas; tasa de ataque de personas vacunadas. Tomada de: https://en.wikipedia.org/wiki/Vaccine_efficacy

Por poner algunos números en la fórmula de la Figura 2, si tenemos un grupo de 100 personas que recibieron la vacuna de los cuales 5 personas contrajeron la enfermedad, el valor de ARV será de 5, mientras que si en otro grupo de 100 personas que no recibieron la vacuna se enfermaron 95 personas, la eficacia de la vacuna (VE) será igual a (95-5/95) x 100% = 94.74% de eficacia. Es por esto que entre mas grandes sean los grupos, los valores e intervalos de confianza serán mucho mejores y los resultados serán más representativos. Existen muchos factores que pueden explicar que haya habido individuos que recibieron la vacuna y aún así se infectaron, así como aquellos que no recibieron la vacuna, pero tampoco contrajeron la enfermedad. En ambos casos, es muy difícil encontrar dichos factores por lo que no son considerados en la eficiencia, pero en muchos casos pueden ser parte de los objetivos de evaluación de la vacuna y son estudiados más adelante en el estudio. Las vacunas siempre deben ser evaluadas en poblaciones que se encuentren en riesgo. No tendría sentido realizar la prueba en un lugar donde cierta enfermedad no esta circulando o no puede ser contraída, pero en el caso de COVID-19 y México, los mejores lugares para realizar la prueba son aquellos donde la frecuencia de la enfermedad es muy alta como la Ciudad de México y lugares con alta densidad poblacional. Finalmente, es importante decir que, a los participantes en las pruebas, además de su consentimiento, se les pide llevar una vida normal. En nuestra situación, una vida normal no implica suspender las medidas de sana distancia, uso de cubrebocas e higiene extrema.

Diferencias entre una variante y cepa viral

Uno de los factores que podrían afectar el funcionamiento de una vacuna dirigida a virus, sería la aparición de una nueva cepa de este virus. Por lo tanto, es importante entender la diferencia entre cepa y variante. Posiblemente la diferencia mas importante es que una nueva cepa es capaz de escapar a la respuesta inmune que se genera al recuperarse uno de la enfermedad que produce el virus o bien, de la inmunidad conferida por la vacuna dirigida contra el patógeno. Esta propiedad de no ser detectado o cualquier cambio en la enfermedad que produce, esta generado por cambios en su información genética. Cuando las evidencias demuestran que hay una clara asociación entre los cambios en la información genética del virus, las características de la enfermedad que produce y cambios en sus proteínas estructurales o funcionales, se le puede llamar una nueva cepa. El proceso por el cual los virus ganan cambios, es debido a mutaciones en su información genética y son completamente aleatorios. No hay una intencionalidad de ganar estos cambios, simplemente suceden y si confieren alguna ventaja, entonces esa mutación se conserva y la veremos con mayor frecuencia en la población.

En el caso del SARS-CoV-2, se han registrado muchas variantes o mutaciones a lo largo de esta pandemia. Muchos de esos cambios han distribuido de manera diferente en el mundo y algunos de esos cambios son mas frecuentes en algunas poblaciones humanas que en otras. Así es como se da origen a variantes o linajes que se establecen por razones que a veces son desconocidas. También, puede suceder que dichas variantes o linajes desaparecen o simplemente ya no se observan en las muestras recientemente analizadas. Actualmente, existen 5 grandes linajes (A, B, B.1, B.1.1, B1.177), que surgieron del virus que inicialmente se registró en Wuhan, China. Una de las mutaciones que se observa con gran frecuencia y de la que se ha podido reunir evidencia experimental para explicar su expansión en el mundo, es la D614G y pertenece al linaje B.1. Lo que significa la nomenclatura de esta mutación es que en la posición 614 de la proteína de la espiga (spike) del virus, que usa para unirse al receptor ACE2 de las células humanas. Dicho cambio esta asociado a una mayor transmisión debido a que existen experimentos que demuestran que el virus con esta mutación puede reproducirse más rápido en las mucosas del tracto respiratorio alto. Por lo tanto, al reproducirse más en dicho tejido, un estornudo o tosido podría expulsar una mayor cantidad de virus y por lo tanto, le confiere una ventaja para transmitirse. No obstante, no se observa que esta mutación esté asociada directamente a una mayor severidad de la enfermedad o incluso mortalidad. Algunos cambios, se han detectado en muestras del virus obtenidas de animales como gatos, leones o visones, con lo cual se tiene una idea de cuales son las mutaciones que le permiten al virus invadir a otras especies, pero no necesariamente regresar a infectarnos. Estos cambios son tan determinantes que solo se observan en las muestras obtenidos de dichos animales, pero sabemos que provienen de los linajes que se observan en humanos. En la Figura 3 se muestra un mapa de las variantes y cambios en la proteína de la espiga de SARS-CoV-2 y en que animal o región se han observado.

Figura 3. Mapa de mutaciones en la proteína de la espiga de SARS-CoV-2. En rojo están aquellos cambios observados en el Reino Unido, en azul los cambios observados en Sudáfrica, en morado los cambios en ambos países y en amarillo, los cambios en animales con respecto a los del virus de humano. UK=Reino Unido; ZA=Sudáfrica. FURIN CLEAVAGE SITE=Sitio de corte de Furina Tomada de: https://virological.org/t/mutations-arising-in-sars-cov-2-spike-on-sustained-human-to-human-transmission-and-human-to-animal-passage/578/1

El más reciente de estos 5 linajes ha llamado la atención del mundo dado que se ha empezado a detectar con una alta frecuencia, principalmente en el Reino Unido, pero también se empieza a observar en otras partes del mundo. La “variante del Reino Unido” o B.1.177 no solo tiene la mutación D614G sino otros cambios en la proteína de la espiga. Algunos de estos cambios como el N501Y habían sido observados anteriormente en muestras reportadas de Sudáfrica, pero llama la atención que en la del Reino Unido se presentan nuevos cambios y una rápida dispersión del virus que empezó en Londres, se extendió por el sur de Inglaterra y ahora se empieza a observar en otros lugares de Europa y el mundo. Además, llama la atención de que dicho linaje ha acumulado 17 cambios y en toda la pandemia no se había observado una acumulación de cambios tan grande. Esto es inesperado porque la tasa de mutación del virus es muy baja, por lo que las hipótesis de que el virus haya salido de algún otro animal, algún paciente inmunosuprimido o incluso a raíz de tratamientos con sueros de pacientes recuperados, están en el aire en espera de evidencias que las puedan refutar o comprobar.

Variantes, cepas y vacunas

En el caso particular de la variante del Reino Unido, si bien muchas de las mutaciones ya se habían observado anteriormente, es la primera vez que se observan todas juntas y no es posible saber su efecto en conjunto. Al estar localizadas en la proteína de la espiga, se teme que puedan ayudar al virus a escapar del sistema inmune. Por ejemplo, se ha visto que la perdida de los aminoácidos en las posiciones 69 y 70, le pueden conferir al virus ventajas. Hasta ahora, no hay ninguna evidencia de que esta combinación de mutaciones afecte el reconocimiento de los anticuerpos producidos ya sea por alguna de las vacunas en desarrollo o incluso, de los anticuerpos que genera alguien que se ha recuperado de tener COVID-19. Sin embargo, es necesaria una vigilancia constante para verificar que estos cambios que se observan no le permitan al virus escapar de la respuesta inmune, con lo que podríamos considerar que es una nueva cepa. Hasta el momento, los casos de reinfección que se han observado, son debido a que la producción de anticuerpos y la respuesta inmune decae a los 2 o 4 meses. Esto nos dice que recuperarse de una infección de SARS-CoV-2 no genera una respuesta inmune duradera, con lo cual la vacuna cobra una mayor importancia.

En los experimentos realizados para la fase 1 y 2 de la vacuna de Pfizer, se hicieron las pruebas de cómo fue la respuesta inmune de los pacientes, donde evaluaron la producción de anticuerpos y su capacidad de neutralizar diferentes variantes en la proteína de la espiga del virus. Como se puede observar en la Figura 4, incluso al probar diferentes concentraciones de las vacunas, la producción de anticuerpos y su capacidad de neutralizar a diferentes variantes del virus que fueron simulados con partículas de “pseudovirus”. Estos pseudovirus son simplemente células que expresan la proteína de la espiga ya sea con diferentes variantes o bien, la “original” (Wild-Type) con la cual se realizó el diseño de la vacuna. Aunque es una prueba indirecta, es lo poco que sabemos con respecto a que las vacunas no se ven afectadas por la presencia de variantes.

Figura 4. Títulos neutralizantes de anticuerpos contra partículas pseudovirales. Las barras representan la concentración de anticuerpos y la línea describe el límite de cuantificación (LLOQ). En todos los casos, los anticuerpos extraídos del suero de participantes tratados con diferentes concentraciones de la vacuna, son capaces de neutralizar a los pseudovirus, siendo 30ug, la concentración que presenta mejores títulos neutralizantes. Tomada de: https://www-nature-com/articles/s41586-020-2814-7

La lógica detrás del éxito de la respuesta inmune generada por la vacuna, es que los anticuerpos que producimos contra un patógeno, reconocen más de un lugar e incluso aun con los cambios generados, aunque el reconocimiento baje, el sistema inmune es capaz de mejorar los anticuerpos para reconocer al cambio. Sin embargo, hay que vigilar las variantes que puedan seguir surgiendo y en el peor de los casos, nos permitirán en un futuro mejorar las vacunas.

Finalmente, es importante que en México se sigan los protocolos de vacunación al pie de la letra. Aumentar el número de vacunados podrá considerarse cuando la distribución y compra de vacunas lo permitan. Modificar el protocolo significa agregar una variable más a la ecuación, donde ya existen otros factores que pueden disminuir el éxito de la vacuna como la ruptura de la cadena de frío, una mala aplicación o manipulación de la misma. También existe el riesgo de una menor eficacia en la población mexicana o cualquier otro factor no considerado, pero eso es justo lo que se está estudiando en la Fase 3 que se está realizando en estos momentos en nuestro país. Además, no debemos escatimar en gastos para tener una buena campaña de vacunación y mucho menos dejar otras medidas que han demostrado ser efectivas como el confinamiento, uso de cubrebocas, sana distancia e higiene. Estas medidas deberán seguir utilizándose aún después de vacunados para tener una mayor oportunidad de erradicar al virus.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Referencias

https://www.ema.europa.eu/en/documents/assessment-report/comirnaty-epar-public-assessment-report_en.pdf

https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2034577

https://www.hhs.gov/sites/default/files/fact-sheet-operation-warp-speed.pdf

https://virological.org/t/mutations-arising-in-sars-cov-2-spike-on-sustained-human-to-human-transmission-and-human-to-animal-passage/578

https://en.wikipedia.org/wiki/Vaccine_efficacy

https://virological.org/t/mutations-arising-in-sars-cov-2-spike-on-sustained-human-to-human-transmission-and-human-to-animal-passage/578

https://www-nature-com/articles/s41586-020-2814-7

Ligas de interés

http://www.acmor.org/articulo/covid19-casi-un-ano-del-inicio-de-la-pandemia-tercera-parte

https://www.reuters.com/article/uk-health-coronavirus-who/who-recommends-two-doses-of-pfizer-covid-19-vaccine-within-21-28-days-idUKKBN29A26M?edition-redirect=uk

Ahora que las autoridades del CONACyT “desaparecieron” la Biotecnología como una disciplina de las Ciencias Biológicas, pensé que escribir este artículo puede contribuir a que el lector tenga un panorama más acertado al respecto de qué es la Biotecnología y su relación con los organismos transgénicos. La Biotecnología es un área científica multidisciplinaria (por esto tal vez el CONACyT desapareció el término y lo dispersó en varias áreas distintas, según sus explicaciones) que estudia el potencial de los seres vivos o sus componentes (enzimas, metabolitos secundarios como antibióticos, inmunosupresores, reguladores del ritmo cardiaco y un sinnúmero de etc.) para implementar procesos a nivel industrial en diferentes sectores para beneficio de la población. Entre éstos destacan el sector agropecuario, el farmacéutico, el ambiental y otros.

Un área de la ciencia aplicada con mucha historia detrás

Probablemente la Biotecnología sea la disciplina científica más antigua de la humanidad: ya los sumerios elaboraban cerveza utilizando la levadura Saccharomyces cerevisiae unos 2,000 años antes de Cristo (a.C). Y antes de eso, hubo una selección por parte del ser humano de ciertas plantas como el maíz, el trigo y otros vegetales y animales unos 10,000 años a.C., lo que llevó al asentamiento de las comunidades nómadas humanas y permitió el establecimiento de aldeas, pueblos y eventualmente ciudades que derivaron en sociedades complejas. Así pues, el ser humano ha alterado la abundancia y la reproducción de ciertas especies para su beneficio desde tiempos inmemoriales. Casi todas las especies que se explotan comercialmente hoy en día, animales y vegetales, en realidad son el producto de una selección por parte del ser humano y antes de que esto sucediera estas especies existían, pero no en su forma actual. Por lo tanto, estas y otras prácticas agrícolas, como el monocultivo, el uso de plaguicidas o fertilizantes, etc., pueden ser consideradas aplicaciones biotecnológicas que han ayudado al desarrollo de la humanidad. La Biotecnología entonces, pretende encontrar soluciones más cercanas a lo natural al estudiar los procesos de los seres vivos y adaptarlos a las necesidades de las poblaciones humanas, pero acelerando el proceso que llevaría mucho tiempo si sucediera de manera natural.

¿Qué es un OGM?

Entre las estrategias usadas por la Biotecnología (aunque desde luego no la única ni la más importante) está la construcción y uso de organismos genéticamente modificados (OGMs) o también conocidos como organismos transgénicos; pero ¿qué son? [1] Para contestar esta pregunta debemos primero definir que es un gen. Un gen es un fragmento de ADN que lleva la información para fabricar una proteína que a su vez llevará a cabo una función específica en la célula u organismo donde esta proteína funcione. Por ejemplo, las instrucciones para fabricar insulina (una hormona proteica que se encarga de regular los niveles de azúcar en sangre, entre otras cosas) están “codificadas” en un pedazo de ADN al cual llamamos el gen de la insulina. Cada organismo vivo tiene un genoma, es decir un conjunto de genes que lo caracteriza. Por ejemplo, las plantas tienen genes que les permiten fabricar clorofila para captar la energía del sol y convertirla en energía química, proceso que los animales no tenemos, ya que el proceso para obtener energía involucra usar oxígeno por medio de la respiración. Luego, un organismo transgénico es aquel que ha “recibido” un gen de otra especie en su genoma y que es capaz de expresarlo. Es decir, es el paso de instrucciones genéticas “foráneas” que son reconocidas y que se manifiestan en el organismo que las recibe. Es común que al oír la palabra “transgénico” se piense en “plantas transgénicas”, ya que es a lo que más difusión se la ha dado en los medios de comunicación. Sin embargo, también existen bacterias transgénicas, hongos transgénicos e inclusive animales transgénicos (Figura 1). Recientemente, a través de estudios de genómica comparativa, se ha descubierto que la transgénesis (el paso de un gen de una especie a otra) es un proceso natural que lleva millones de años existiendo entre muy diversos organismos en la Tierra. Por ejemplo, hay evidencias incontrovertibles de que existen hongos y bacterias con genes adquiridos de plantas y viceversa. Esto ha permitido, entre otras cosas, que algunos hongos produzcan hormonas vegetales para establecer simbiosis con plantas y “ayudarlas” a nutrirse mejor y a defenderse contra patógenos.

Figura 1.- Ratones transgénicos expresando la proteína verde fluorescente proveniente de una medusa (Aequorea victoria). El transgen se introduce en uno sólo de los gametos, de ahí que sólo la mitad de la progenie sea transgénica. Tomada de http://proteopedia.org/wiki/index.php/GFP#cite_note-Yang-1

Ventajas y desventajas de los OGMs

Como toda tecnología, los organismos transgénicos tienen sus pros y sus contras, con la salvedad de que a todos los organismos transgénicos no se les puede meter en “la misma bolsa”. Cada transgénico es único y sus potenciales beneficios o riesgos deben ser evaluados de manera individual para ese organismo en particular. Así como el uso de la electricidad, no cabe duda de que, de uno u otra manera, todos usamos algún producto o consumimos algún alimento transgénico y estamos tan acostumbrados a esto que nos parecería imposible vivir sin ellos. Sin embargo, así como con la electricidad, si no tenemos precaución al usarla podemos morir electrocutados, pero no por este riesgo dejamos de usarla. Por ejemplo, la insulina que todos los diabéticos usan en la actualidad es producida de manera biotecnológica. En comparación con el uso de la insulina que se obtenía anteriormente de páncreas de cerdos, la insulina que se obtiene por medio de la Biotecnología, es mucho más segura y barata. Los problemas que genera usar insulina de cerdo que no es igual a la del humano, se resolvió usando la tecnología de organismos transgénicos. Ahora la insulina es accesible a toda la población ya que se produce al haber introducido el gen humano de la insulina en una bacteria (Escherichia coli) la cual “fabrica” insulina humana en grandes cantidades al ser cultivada en reactores industriales (Figura 2). Los costos de este proceso hacen que sea económicamente viable producir cantidades suficientes para el tratamiento de la diabetes a nivel de salud poblacional (2).

Figura 2.- Tecnología de transgénicos para la producción de insulina. El gen de la insulina humana se inserta en la bacteria Escherichia coli, que es capaz de traducir la información genética y hacer la proteína. Tomada de https://www.nlm.nih.gov/exhibition/fromdnatobeer/exhibition-interactive/recombinant-DNA/recombinant-dna-technology-alternative.html

Sin embargo, se debe poner atención a los riesgos de transgénicos que no sería pertinente desarrollar (como lo sería dejar unos cables eléctricos “pelones” al paso de las personas). Dicha pertinencia tendrá que ver con valores éticos y deben analizarse caso por caso. Por el contrario, hay muchos organismos y productos transgénicos que pueden traer grandes beneficios a la salud, a la agricultura, el medio ambiente, etc. Los organismos transgénicos son ya una realidad y han traído múltiples beneficios a la sociedad. Pero, ¿cuáles son los riesgos de la tecnología de organismos transgénicos? Como se mencionó anteriormente, cada organismo transgénico debe ser evaluado de manera individual, pero podemos mencionarse algunos riesgos potenciales generales:

1) Que la proteína transgénica cause daño a la salud. Esto hasta ahora no ha sucedido, pero cabría la posibilidad de que, en particular las plantas comestibles transgénicas, pudieran causar alergias o toxicidad a los consumidores. Por lo general las plantas transgénicas se construyen para hacerlas resistentes al ataque de insectos u otros organismos patógenos como hongos o bacterias, o para hacerlas resistentes a herbicidas y así poder aplicar estos compuestos químicos de manera racional, sin que el cultivo de interés sufra las consecuencias. En el caso de conferir a las plantas resistencia al ataque de insectos, se usa una proteína de la bacteria Bacillus thuringensis, que es un patógeno exclusivo de insectos y no puede infectar humanos (Figura 3). Varios estudios han revelado que la alergia esta proteína es 100 veces menos probable que la provocada por nueces, cacahuates, fresas u otros productos naturales. Las plantas con esta proteína transgénicas evitan el uso de plaguicidas químicos (insecticidas). El insecticida químico, además del gran riesgo que representa para la salud humana, arrasa con cientos de especies presentes en el ecosistema causando daños en el ambiente, al acabar con polinizadores, predadores de los insectos plaga, destrucción de las comunidades del suelo (lombrices, por ejemplo, pero también se ha demostrado su toxicidad hacia microorganismos). En cambio, este tipo de plantas transgénicas sólo controlan la población de insectos plaga, siendo difícil que afecten a otras especies. Es cierto que si la proteína insecticida llega al polen puede causar también la muerte de los insectos polinizadores como abejas, avispas u otros insectos (3), pero dado que el transgénico está bien diseñado puede prevenirse la expresión del transgen en los órganos florales.

Figura 3. Construcción de una planta transgénica resistente a insectos. El gen que codifica para la proteína tóxica de Bacillus thruingensis es introducido al genoma de la planta, de modo que sólo aquellos insectos que coman sus hojas se verán afectados. Tomada de http://www.programamri.com.ar/cultivos-bt/#:~:text=Los%20cultivos%20Bt%20son%20cultivos,bacteria%20del%20suelo%20Bacillus%20thuringiensis

2) El otro gran riesgo es una posible transmisión del transgen a especies de plantas emparentadas genéticamente (o a variantes de la misma especie). Aquí tal vez el caso más temido es el del maíz transgénico. En este caso, tomemos de ejemplo también el uso de genes de resistencia a herbicidas. Cualquiera de estos genes (tolerancia a herbicidas o resistencia a insectos plaga) podrían causar un desequilibrio ecológico si entraran en malezas, si éstas adquirieran el gen de resistencia a plaguicidas, obteniendo ventajas al no poder ser eliminadas y que las pondría a competir con el cultivo de interés. Es por ello que se han de considerar algunas cuestiones ¿existen en el sitio de siembra plantas de especies lo suficientemente emparentadas genéticamente como para que la transferencia sea posible? Por ejemplo, en el caso de la siembra de soya transgénica en México este problema no se da. La soya es una planta que no tiene parientes lo suficientemente cercanos en México, ya que es una planta asiática por lo que la posibilidad de transferencia del transgen a plantas mexicanas es prácticamente nula (sería como querer cruzar un elefante de la India con un tucán yucateco). El problema con la soya transgénica es que por lo general se hacen variedades transgénicas tolerantes a un herbicida llamado glifosato. Este compuesto en grandes cantidades puede ser tóxico para otras especies y no sólo plantas. Otro es el caso del maíz (5), ya que esa planta se seleccionó en Mesoamérica y existen múltiples variedades de maíz criollo, así como sus ancestros (el teozintle, por ejemplo). Por este motivo existe un riesgo que ha puesto en duda el sembrar maíz transgénico en México. Sin embargo, también hay que decir que, en México al no ser autosuficiente en la producción de maíz, las autoridades mexicanas han permitido la importación de maíz de EEUU que en su mayoría es transgénico, así que querámoslo o no ya lo tenemos aquí. Aún así, existen variedades de maíz (y otras plantas como arroz y sorgo) que son androestériles (o esterilidad masculina), con lo cual no serían capaces de transmitir el transgen.

Así pues, la Biotecnología ofrece dentro de una de sus disciplinas la creación de organismos transgénicos, que de ser cuidadosa y bien planificada puede resolver eficientemente y de manera amigable con el ambiente muchos problemas de hoy en día en diversos campos como la salud o la agricultura. Es evidente que aún se requiere de una mejor supervisión y legislación para decidir qué transgénicos y cuáles no han de permitirse en México, de ahí la importancia de conocer a fondo este tema.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Ligas de interés

1) https://www.xataka.com/ecologia-y-naturaleza/como-hemos-cambiado-un-viaje-visual-por-la-evolucion-de-las-frutas-que-nos-rodean

2) https://geneticliteracyproject.org/2016/03/21/talking-biotech-monsantos-fred-perlak-talks-efficacy-safety-of-bt-in-agriculture-kevin-folta-answers-questions-about-bt-use-in-ag/

5) https://www.nlm.nih.gov/exhibition/fromdnatobeer/exhibition-interactive/recombinant-DNA/recombinant-dna-technology-alternative.html

6) https://www.conacyt.gob.mx/cibiogem/images/cibiogem/Fomento-investigacion/sala-exhibicion.virtual/Ar-eval-impac-algodon-GM-20.pdf

Referencias

3) Malone L., Minh-Hà Pham-Delègue. 2001. Effects of transgene products on honey bees (Apis mellifera) and bumblebees (Bombus sp.). Apidologie, Springer Verlag, , 32 (4), pp.287-304. 10.1051/apido:2001130. hal-00891885

4) Tarazona JV, Court-Marques D, Tiramani M, et al. Glyphosate toxicity and carcinogenicity: a review of the scientific basis of the European Union assessment and its differences with IARC. Arch Toxicol. 2017;91(8):2723-2743. doi:10.1007/s00204-017-1962-5

Este año, no cabe duda que la pandemia de COVID-19 causada por el virus SARS-CoV-2, ha enfocado gran parte del esfuerzo en ciencia y tecnología hacia la búsqueda de conocimiento que nos permitiera entender dicha enfermedad y al virus que lo produce. Sin embargo, existieron un gran número de avances y descubrimientos científicos que no estuvieron relacionados con este gran problema de salud mundial. Hay que recordar, que todos los avances y descubrimientos son el resultado de un trabajo acumulado que han rendido frutos durante este año. Con la finalidad de hacer honor a estos logros, mencionaré de manera sintética y sin entrar en muchos detalles, algunos de los más representativos en ciertas áreas de la ciencia que fueron opacados por la marea de información relacionada con la enfermedad COVID-19.

Inteligencia artificial con diferentes aplicaciones

El diagnóstico médico del futuro

Enero del 2020 marcó un gran logro para la inteligencia artificial y para la oncología. De nuevo, el algoritmo DeepMind de la empresa Google nos dio una grata sorpresa al ser utilizado por expertos médicos para la detección del cáncer de mama, superando incluso a expertos en el área que evaluaron la misma información. Gran parte de la detección del cáncer de mama se basa en la interpretación de mastografías, donde existen una gran cantidad de falsos positivos (casos que se diagnostican como cáncer de mama cuando no lo son) y falsos negativos (casos que no se diagnostican cuando sí son cáncer de mama). Sin embargo, los científicos afiliados al gigante de la informática Google, entrenaron su algoritmo para interpretar cerca de 30,000 casos obtenidos del Reino Unido y Estados Unidos, con lo cual sobrepasaron la precisión del diagnóstico humano, ya que el programa de computadora tuvo hasta un 5.7% menos de falsos positivos y hasta un 9.4% menos de falsos negativos. Además de la reducción de errores, una de los grandes potenciales es reducir la carga de trabajo y el tiempo de diagnóstico, ya que en muchos sistemas de salud se requiere de una doble interpretación y una revisión de la historia clínica del paciente, con lo cual el diagnostico lleva más tiempo. Sin embargo, el uso del algoritmo solo requirió la interpretación de la imagen ya que no tuvo acceso a ningún dato de historia clínica adicional del paciente, más allá de su más reciente mastografía. A pesar de que estos resultados son iniciales, el uso de inteligencia artificial para el diagnóstico de cáncer de mama puede ser de gran apoyo para los médicos, sobre todo cuando el numero de casos puede rebasar al del personal experto para interpretarlos.

Tomada de: https://www.fiercebiotech.com/medtech/instant-second-opinion-google-s-deepmind-ai-bests-doctors-at-breast-cancer-screening

El estudio de la estructura de proteínas por inteligencia artificial

Otro gran logro con el uso de la inteligencia artificial que se dio en noviembre de este año, está relacionado con estudiar cómo una proteína adquiere su forma tridimensional, que es un rasgo particular de ellas. Durante muchos años, la única manera de determinar la forma (o estructura) de una proteína, ha sido de manera experimental, en donde se tiene que encontrar la manera en que una proteína en solución, pueda formar cristales. Estos cristales se difractan con rayos X, lo cual es parecido a sacarles una radiografía en la cual se genera un patrón el cual debe ser interpretado. Con un programa de computadora, los datos de rayos X se integran de tal manera que nos permiten tener una idea del trazo que describen los aminoácidos que forman a la proteína en cuestión. A pesar de que con la Genómica podemos conocer de manera relativamente fácil y rápido la secuencia de aminoácidos de una proteína, predecir su estructura es un problema complejo que depende de grandes recursos de cómputo y programas especiales de computadora, con los cuales se ha intentado realizar las mejores predicciones durante los últimos 50 años. Una vez más, el laboratorio de inteligencia artificial de Google utilizó una versión del algoritmo DeepMind llamada AlphaFold para predecir la estructura de las proteínas con gran precisión. Esto fue demostrado en un “concurso” o lo que seria el equivalente a la “olimpiada” de programas de computadora para la predicción de estructura de proteínas. En esta competencia llamada CASP (siglas por su nombre en inglés, Critical Assessment of protein Structure Prediction) que se realiza cada 2 años, el algoritmo AlphaFold venció a todos los otros programas de predicción de estructura de proteínas, al obtener un marcador promedio de 92.5 puntos de un total de 100 posibles, al realizar todas sus predicciones. Cabe mencionar que los resultados de las predicciones se corroboran contra el resultado experimental obtenido por difracción de cristales, con lo cual se puede comparar el modelo experimental contra la predicción. La importancia de conocer la estructura de una proteína radica en que dicha estructura determina en gran parte su función, por lo que nos puede dar un conocimiento profundo de su papel biológico y evolutivo.

Imagen de un modelo de la estructura tridimensional de una proteína. Tomada de: https://www.theguardian.com/science/2020/dec/20/the-virus-free-scientific-breakthroughs-of-2020-chosen-by-scientists

Cuidado y comprensión del medio ambiente

Los problemas del calentamiento global

Una pregunta que han tratado de resolver los científicos que estudian el clima desde hace más de 40 años, es ¿qué temperatura alcanzaría nuestro planeta si continuamos emitiendo gases con efecto invernadero? A pesar de que se ha estimado que la temperatura promedio del planeta podría subir entre 1.5ºC y 4.5ºC, se requería de una mayor precisión en los pronósticos sobre el calentamiento global. Ahora, gracias al avance en los modelos matemáticos se han podido acotar entre los diferentes escenarios que iban desde pronósticos más “tibios” hasta los más catastróficos, para ahora hacer una estimación más precisa. Esta reducción en el margen de las predicciones ha sido un logro que ha tomado décadas. En 2020, los avances en la estimación de la temperatura del planeta han permitido que 25 científicos afiliados al Programa Mundial de Investigaciones Climáticas acotaran este rango a temperatura a 2.6ºC y 3.9ºC de calentamiento global. Si bien, esto no cambia el hecho de que tenemos que reducir nuestra huella de carbono, si nos conmina a tomar decisiones informadas y más efectivas para lograr dicho fin.

Reducción de los gases de efecto invernadero

En junio de 2019, cuando el gobierno del Reino Unido aprobó su objetivo de emisión cero de gases de efecto invernadero para 2050, la gestión del gobierno de Theresa May marcaría la diferencia. Para el 2020, el Reino Unido ha generado cerca del 50% de su energía eléctrica utilizando tecnologías limpias y renovables. Los gobiernos de todo el mundo no solo comenzaron a establecer objetivos similares, sino que también elaboraron planes sobre cómo lograr el mismo objetivo de reducir a cero la emisión de gases de efecto invernadero. En febrero, el análisis mostró que casi la mitad del PIB mundial estaba dirigido a lograr cero emisiones, con lo cual cambia el paradigma de la generación de energía. Luego, en septiembre pasado, China declaró sus objetivos de cero emisiones, seguido de Japón y Corea del Sur pisándole los talones. Estos objetivos están basados en evidencias más recientes generadas por la ciencia relacionada con el cambio climático, que como ya se mencionó, han podido confirmar las predicciones del calentamiento global en un futuro y detallar los riesgos, que son cada vez mayores y que enfrentamos a medida que la temperatura del mundo aumenta. Esto ha hecho que el objetivo de cero emisiones sea imperativo a nivel global. Por lo tanto, ya no es una cuestión de si hay que hacerlo, sino más bien de cuándo y cómo lograrlo. Por lo tanto, el desarrollo tecnológico tiene que estar enfocado en cosas que van desde las más simples, como hacer que los pequeños coches eléctricos y bicicletas sean una norma aceptada. México tiene un gran potencial para la generación de energía limpia, pero requiere no solo de una inversión en ciencia y tecnología en dicha área, sino cambios en las políticas gubernamentales para favorecer esto. Definitivamente, la inversión en refinerías y la utilización de combustibles fósiles no será la opción que nos pondría al parejo con las políticas mundiales para reducir la contaminación por gases de efecto invernadero.

La pobreza y su relación con la deforestación

Científicos que trabajan en la conservación de los bosques tropicales han sido muy escépticos de las soluciones que ofrecen beneficios tipo “ganar-ganar” donde sea posible salvar el medio ambiente pero también que no afecte la economía. En el 2020, se realizó un nuevo estudio que ha demostrado que un esquema diseñado para reducir la pobreza tiene, como efecto secundario, una reducción sustancial de la deforestación. Por ejemplo, muchos países de bajos ingresos condicionan los pagos de asistencia social a las familias pobres para que se aseguren de que sus hijos asistan a la escuela, asistan a controles médicos, etc. Sin embargo, estos controles que tratan de asegurar el aumento en los ingresos de las familias pobres evitando fraudes y abusos, en realidad condicionan el ciclo de la pobreza. Los investigadores analizaron la introducción del plan de transferencias monetarias condicionadas de Indonesia en más de 7,000 aldeas rurales con bosques. Descubrieron que los pagos (que no tienen nada que ver con los objetivos ambientales) redujeron la deforestación en aproximadamente un 30%. Este sería un resultado impresionante si el plan hubiera tenido como objetivo evitar la deforestación, ya que estas familias no se ven en la necesidad de abusar del medio que los rodea. Abordar la pobreza global y la desaceleración de la deforestación tropical son dos de los mayores desafíos que enfrentamos. Si bien no es una panacea, este estudio brinda la esperanza de que al menos en algunas circunstancias, aliviar la pobreza puede contribuir a desacelerar la deforestación, algo vital si queremos evitar un cambio climático catastrófico y reducir la pérdida de biodiversidad.

Fotografía de una zona deforestada en Indonesia para la producción de aceite de palma. Tomada de: https://www.theguardian.com/science/2020/dec/20/the-virus-free-scientific-breakthroughs-of-2020-chosen-by-scientists

¡Logros astronómicos!

¿Hay vida en Venus?

En septiembre de este año, el anuncio del descubrimiento de la presencia de fosfina (compuesto a base de fósforo) en la atmósfera de Venus causó un gran revuelo más allá de la comunidad científica planetaria, porque la fosfina que, aunque es un gas tóxico, puede ser un indicador de la presencia de vida. Nadie había considerado seriamente la posibilidad de vida extraterrestre en Venus ya que es un lugar inhóspito al menos para nuestra definición de vida y en particular para el ser humano. Dado que la fosfina puede tener un origen y formación que involucra funciones biológicas, no tiene por qué haber sido necesariamente producida por organismos vivos. En Júpiter hay fosfina que se forma debido a que la temperatura y la presión son lo suficientemente altas como para que se produzca mediante procesos químicos abióticos. Pero en Venus, esto no puede suceder ya las características del planeta no son similares a las de Júpiter como para que ocurran tales procesos químicos. Por lo tanto, la emoción debido a la idea de la posibilidad de vida en Venus se justifica. Sin embargo, los datos iniciales de este descubrimiento se reanalizaron y la cantidad de fosfina (en partes por mil millones) se revisó de tal manera que la concentración determinada fue más baja de lo que inicialmente se había calculado. Pero la posibilidad de encontrar algún tipo de vida, posiblemente diferente de como la conocemos en nuestro planeta, todavía está ahí y sigue siendo emocionante. A pesar de esto, la “apuesta” no está en encontrar extraterrestres venusinos, sino más bien entender la formación de compuestos a base de fósforo producidos en la superficie mediante procesos geológicos que dan origen a la fosfina, a medida que se eleva a la atmósfera. Aunque esta noticia, como ya se mencionó, no confirma la existencia de extraterrestres, es probable que cuando descubramos vida en otras partes del Universo será analizando la luz que pasa e interactúa con moléculas biológicas, en las atmósferas de los exoplanetas.

Fotografía tomada desde el SpaceX Crew Dragon. Tomada de: https://www.theguardian.com/science/2020/dec/20/the-virus-free-scientific-breakthroughs-of-2020-chosen-by-scientists

Viajes en el espacio

En 2020, la carrera por el espacio cambió su enfoque. El lanzamiento en mayo de la nave SpaceX Crew Dragon fue la primera vez que un vehículo privado trasladó astronautas a la Estación Espacial Internacional (ISS por sus siglas en inglés). Fue un hecho impresionante, pero también con muchas características diferentes. La nave estuvo recubierta en su interior por elegantes paredes blancas que reemplazaron los complejos paneles de instrumentos de las naves que originalmente viajaban al espacio. Además, fue claro que los dos pilotos de prueba de la nave con pasajeros civiles, no tenían control directo sobre el vuelo. No obstante, en noviembre la nave Crew Dragon se convirtió en la primera nave espacial privada totalmente certificada por la NASA para transportar humanos a la ISS y más tarde ese mes entregó cuatro astronautas a la estación orbital. Puede que este “taxi espacial” no sea barato, pero marca el inicio de un cambio en la era espacial y en el paradigma de viajes espaciales. La cuestión de quién es el dueño de los cielos también se encuentra en un momento crítico. En abril de 2020 había 2,666 satélites en órbita alrededor de la Tierra, de los cuales 955 satélites son parte del proyecto Starlink de Elon Musk. Este proyecto tiene planeado poner en órbita entre 11,000 y 41,000 satélites más en los próximos seis años. Estas “megaconstelaciones” ofrecen grandes beneficios, como una mejor conectividad a internet en lugares remotos o servicios de datos más accesibles de manera uniforme. Pero a medida que esta red de satélites aumente, también lo harán los riesgos como colisiones, desechos espaciales, interferencia del ancho de banda que afectará a los telescopios terrestres y la contaminación lumínica. De estos problemas, tenemos una curiosa evidencia que fue una foto llamada “La prisión tecnológica” que fue una de las ganadoras en la competencia de “Fotógrafo Astronómico del Año 2020” organizada por el Observatorio Real de Greenwich. Como se puede observar, la fotografía muestra un impresionante cielo nocturno superpuesto por pistas de satélite. La regulación al respecto de este tráfico espacial tendrá que mantenerse al día con la realidad será cada vez más evidente en 2021.

Fotografía “The Prison of Technology” por Rafael Schmall (Hungría).  Las líneas indican las trayectorias de satélites en órbita cerca de nuestro planeta. Tomada de: https://www.theguardian.com/science/gallery/2020/sep/11/winners-royal-observatory-greenwich-astronomy-photographer-year-2020-in-pictures#img-11

Si bien posiblemente uno de los mas grandes logros fue el desarrollo de las vacunas para SARS-CoV-2, estos fueron algunos de los muchos que se obtuvieron en este año, varios de los cuales no están mencionados en esta entrega, pero sí en esta columna y han cambiado y seguirán cambiando el destino de la humanidad. La Academia de Ciencias de Morelos les desea a todos un Feliz Año 2021 y agradece a La Unión de Morelos por el espacio ininterrumpido para la publicación de esta columna. Sobre todo, agradece a los lectores que siguen este espacio en la cual se trata de cumplir con el compromiso moral que tienen los científicos con la sociedad.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Ligas de interés

https://www.theguardian.com/science/2020/dec/20/the-virus-free-scientific-breakthroughs-of-2020-chosen-by-scientists

https://www.bbc.com/mundo/noticias-55383922

https://en.wikipedia.org/wiki/2020_in_science

https://www.theguardian.com/technology/2020/nov/30/deepmind-ai-cracks-50-year-old-problem-of-biology-research

Iván Lazcano es biólogo de la UNAM, actualmente investigador asociado del Instituto de Neurobiología-UNAM (INB-UNAM). Nicté Luna es Mtra. en Filosofía de la Ciencia en el área de Comunicación de la Ciencia. Actualmente es académica del IER-UNAM

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Esta contribución fue revisada por el comité editorial de la ACMor.

En estas épocas invernales en el hemisferio norte del planeta, las temperaturas bajan a tal grado que pueden llegar a afectar a los organismos vivos. A pesar de todo, la temperatura no ha sido una limitante para que la vida se abra paso. Por ejemplo, en las regiones del Ártico de América se asientan grupos indígenas como los esquimales, que a pesar de las bajas temperaturas del lugar, las cuales pueden llegar a bajar a menos de 0^°C, ha sido posible que estos grupos se asienten en dicho territorio gélido y realicen actividades cotidianas. En estas zonas también habita fauna que se ha adaptado a ese clima, como es el caso de los pingüinos y osos polares. Por otro lado, tenemos a comunidades que habitan en zonas desérticas con temperaturas que superan los 40^°C. Independientemente del clima, los organismos vivos se adaptan para responder a estas temperaturas extremas, y de manera particular algunos organismos adoptan ciertas estrategias que les permiten vivir en estas regiones. A continuación describiremos algunos de estos mecanismos.

La percepción de frío o calor en el cuerpo humano

En esta “nueva normalidad” se ha sumado la toma de temperatura de nuestro cuerpo para poder acceder a lugares como el supermercado, oficinas de trabajo o tiendas departamentales. Si el termómetro que apunta a nuestra frente o mano, llega a marcar una cifra por arriba de los 37.5°C, entonces se niega el acceso porque esta temperatura correspondería a tener fiebre, que es uno de los síntomas de COVID-19. En cambio, si presentas temperatura de entre los 36.5^°C y 37.5^°C pasarás ese filtro ya que ese es el rango de temperatura corporal de las personas “sanas”, independientemente de si estamos en un ambiente frío o caliente. En lugar de cambiar la temperatura de nuestro cuerpo ante los cambios del clima, éste realiza una serie de actividades para mantenerla. Veamos en qué consiste el mecanismo general.

La sensación de frío o calor empieza en nuestra piel. Este órgano está formado por varias capas de tejido y está conectado al sistema nervioso. Es decir, dentro de la piel hay nervios que son los encargados de llevar la información que la piel percibe de nuestro entorno hasta el cerebro. En particular, existen células conocidas como termorreceptores y hay de dos tipos: aquellas que reciben información del frío y los que se especializan en el calor. Cuando estas células detectan frío o calor secretan neurotransmisores, substancias que viajan hacia la médula espinal, y que particularmente llegan a una región denominada horno dorsal. Ahí pasan el mensaje a otras células nerviosas (neuronas relevo) que llevarán la información a través de sus proyecciones hacia la base del cerebro o también denominado el tronco cerebral. Aquí, las células nerviosas del horno dorsal ceden el mensaje (los denominados neurotransmisores) a otras neuronas relevo que se activan para posteriormente, liberar otros neurotransmisores y activar otras neuronas que están conectadas con el hipotálamo. En esta secuencia de mensajes, se consideran neuronas de primer orden a las células termorreceptoras de la piel, a las de segundo orden a las neuronas del horno dorsal y a las de tercer orden a las neuronas del tronco cerebral, que son las que terminan el mensaje en el hipotálamo (Figura 1).

Figura 1. La percepción de la temperatura desde la sensación en la piel, la integración en el cerebro hasta la respuesta.

Cuando la información que recibe el hipotálamo es calor, éste activa las neuronas que dilatan a los vasos sanguíneos para permitir que el cuerpo pierda calor.  Mientras que, si recibe información de frío, ocurren fenómenos como: vasoconstricción; es decir, que los vasos sanguíneos se hacen más delgados, lo cual evita la perdida de calor; activación neuroendócrina; lo que significa que las neuronas del hipotálamo inducen la secreción de hormonas y; el hipotálamo manda un mensaje al cuerpo para activar el temblor corporal también denominado titiriteo para generar calor a través del movimiento. El frío también activa neuronas del hipotálamo que modifican nuestra conducta para evadir el ambiente frío, y es cuando recurrimos a abrigarnos (Figura 1).

El metabolismo y su papel en la generación de calor

Cuando hablamos de metabolismo nos referimos a todas las reacciones químicas que ocurren en los organismos vivos. Por ejemplo, todo el tiempo los organismos se encuentran realizando trabajo, como por ejemplo la división de las células que ocurre en algunos órganos. Otros ejemplos de trabajo celular se pueden observar al interior de las células en donde se construyen nuevas proteínas necesarias para la vida, o cuando se crean y se destruyen nuevos componentes químicos. Estas reacciones las llevan a cabo proteínas que se encuentran dentro de nuestras células, dichas proteínas se encargan de realizar muchas funciones entre las que se incluyen cortar metabolitos, ensamblarlos, transformarlos, transportarlos y hasta destruirlos, cuyo trabajo se traduce en calor generado por nuestras células. La respiración también es una actividad que contribuye a generar calor, al inhalar el aire, los pulmones llevan el oxígeno a la sangre, en donde se transporta hacia todas las células. Es en el interior de estas en donde en unas estructuras denominadas mitocondrias realizan el proceso de la respiración celular mediante una serie compleja de reacciones químicas. Este proceso requiere del trabajo de las maquinarias celulares, que por el hecho de realizar reacciones enzimáticas generan trabajo. Todo este conjunto de reacciones y ejemplos que hemos mencionado se denomina “metabolismo basal” y es responsable de generar un poco de calor en los organismos. Sin embargo, este metabolismo basal no es suficiente para mantener la temperatura corporal en condiciones adversas, por lo que participan también hormonas en el proceso, como las que describiremos a continuación.

Respuesta hormonal en condiciones de frío

Como se mencionó anteriormente, el hipotálamo es capaz de responder de diversas maneras ante la detección de frío o calor. Una de ellas es la activación de un mecanismo que tiene como consecuencia la liberación de una serie de hormonas que culminan en la liberación de las hormonas tiroideas. Esta serie de eventos se denomina activación del eje tiroideo. Una vez que la piel ha sido capaz de detectar las condiciones de frío en el ambiente y lleva el mensaje al cerebro, se inicia la activación del eje tiroideo en el hipotálamo. En esta zona del cerebro hay una población de neuronas que proyectan sus terminaciones nerviosas hacia la base del cerebro y liberan una hormona denominada “hormona liberadora de tirotropina” (TRH, por sus siglas en ingles). Una vez liberada, esta hormona se transporta al exterior del sistema nervioso a través de los vasos sanguíneos que le permiten salir del cerebro y llegar a la glándula pituitaria. Aquí, la hormona TRH actúa sobre unas células de la pituitaria promoviendo la liberación de otra hormona llamada tirotropina. Una vez liberada, la tirotropina viaja en el torrente sanguíneo hasta llegar a la glándula tiroides, en donde finalmente induce la liberación de las hormonas tiroideas, unas hormonas que tienen la particularidad de contener iodo en su estructura química (Figura 2). Gracias a la liberación de hormonas tiroideas, estas pueden actuar sobre un tejido muy particular de los humanos denominado “tejido adiposo pardo”. Este tejido graso color vino, tiene la particularidad de generar calor en condiciones de frío gracias a que las hormonas tiroideas activan un mecanismo de disipación de calor en esta zona. Esto se debe a que las hormonas tiroideas inducen la expresión de una enzima denominada UCP1, la cual evita que se sintetice ATP -que es el motor energético de nuestras células- y promueve que se disipe la energía en forma de calor. Cabe destacar que los esquimales han evolucionado al grado de tener mayor cantidad de grasa parda, reflejando una adaptación a condiciones en donde el frío es extremo. Finalmente, se sabe que los bebes recién nacidos tienen una mayor cantidad de grasa parda; esto posiblemente se debe también a una adaptación, ya que los infantes son incapaces de generar el titiriteo, por lo tanto, la generación de calor por el tejido adiposo es el mecanismo principal para la generación de calor en esta etapa de la vida. En la vida adulta, por el contario, podemos generar titiriteo pero no hay más rastros de tejido adiposo pardo. Es así como nuestro organismo trabaja sin parar para mantener la temperatura corporal y poder sobrevivir pese a las condiciones climáticas en la que nos encontremos.

Figura 2. Respuesta hormonal ante el frío.

Temperatura corporal de los animales

Mantener la temperatura corporal constante no es exclusivo de los humanos. Otros mamíferos como los ratones, los conejos o los gatos, así como la familia de ovíparos como los pájaros, mantienen una temperatura constante, incluso en climas extremadamente fríos, tal como sucede con los animales que viven en los polos árticos. A este tipo de animales se les denomina animales de sangre caliente (Figura 3). En algunos lugares como el Polo Norte, los mecanismos para mantener 37 grados no son suficientes, por lo que algunos animales han desarrollado adaptaciones especiales para mantener su temperatura corporal constante en estos lugares que tienen muy bajas temperaturas. Un ejemplo son las morsas, animales marinos que viven en el norte del planeta. Estos animales tienen debajo de la piel una capa muy gruesa de grasa que le sirve como aislante de las temperaturas frías. Otros ejemplos son animales con grandes pelajes que viven en zonas frías, como el oso polar, el zorro y el lobo del Ártico y una gran variedad de especies que allí se encuentran. El pelaje los protege del frío ya que genera una capa de “aire muerto” la cual funciona como una barrera física para que la temperatura del cuerpo no se disipe rápidamente, pero también que el aire frío del exterior no llegue directamente al cuerpo del animal. En nuestro caso, nos protegemos del frío con suéteres, guantes, bufandas y gorros, según sea el caso, y dichas prendas funcionan de manera similar al pelaje, ya que los tejidos de la ropa también pueden generar estas capas de aire muerto, aunque no de manera tan eficiente como el pelaje. De hecho, cuando se eriza el vello de nuestra piel, lo que se intenta es que estos vellos que son un vestigio de pelaje, se levanten para generar dicha capa de aire muerto. Sin embargo, como en los seres humanos el vello ya no es tan abundante, no nos ayuda mucho para efectos prácticos de regular la temperatura.

En especies como las ranas, los peces y las tortugas la temperatura corporal no es constante, es decir, son incapaces de mantener la temperatura corporal constante, a diferencia de los ejemplos que hemos dado anteriormente. En cambio, la temperatura de estos animales fluctúa y depende directamente de la temperatura del medio ambiente. A este tipo de animales se les denomina animales de sangre fría (Figura 3). Por ello, para tratar de mantener una temperatura constante, han desarrollado estrategias. Por ejemplo, algunas especies de lagartijas se asolean cuando los primeros rayos del Sol comienzan a proyectarse sobre la tierra, esto les permite aumentar la temperatura de su cuerpo para poder moverse libremente. Es por ello que al amanecer es muy fácil encontrar lagartijas que están prácticamente inmóviles, pero una vez que se asolean y generan calor a partir de los rayos del Sol, pueden moverse libremente. Por la tarde, cuando los rayos solares y la temperatura extrema aumentan, estos animales buscan la sombra para no sobrecalentarse y allí permanecen.  Es importante aclarar que solo los mamíferos tienen tejido adiposo pardo y por lo tanto, otros animales tienen otras estrategias para contender con ambientes extremos. Por ejemplo, algunas especies de peces que viven en ambientes de frío extremo han desarrollado estrategias adaptativas para evitar congelarse. Una de las más interesantes es el desarrollo de proteínas anticongelantes, las cuales actúan de manera parecida a los anticongelantes que se utilizan para que los líquidos de un automóvil no se congelen. Estas proteínas tienen la peculiaridad de evitar que se formen cristales de agua en las temperaturas de frío extremo, permitiendo que la vida de los peces pueda llevarse a cabo razonablemente normal. La liberación de estas proteínas anticongelantes depende de la época de año; en los meses del año que la temperatura disminuye, esta sustancia anticoagulante se libera en mayor proporción mientras que en épocas del año donde la temperatura es más cálida, estas proteínas disminuyen su concentración.

Figura 3. Especies animales de sangre caliente y fría.

En suma, mantener la temperatura corporal constante es crucial para la supervivencia de los organismos vivos. Cada uno ha desarrollado estrategias para poder adaptarse a las condiciones climáticas, así como la capacidad de regular su temperatura de acuerdo a las condiciones que en ese momento se encuentren.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Referencias

- Fumagalli M, Moltke I, Grarup N, Racimo F, Bjerregaard P, Jørgensen ME, Korneliussen TS, Gerbault P, Skotte L, Linneberg A, Christensen C, Brandslund I, Jørgensen T, Huerta-Sánchez E, Schmidt EB, Pedersen O, Hansen T, Albrechtsen A, Nielsen R. Greenlandic Inuit show genetic signatures of diet and climate adaptation. Science. 2015 Sep 18;349(6254):1343-7. doi: 10.1126/science.aab2319. PMID: 26383953.

- Iwen KA, Oelkrug R, Brabant G. Effects of thyroid hormones on thermogenesis and energy partitioning. J Mol Endocrinol. 2018 Apr;60(3):R157-R170. doi: 10.1530/JME-17-0319. Epub 2018 Feb 6. PMID: 29434028.

- Kim HJ, Lee JH, Hur YB, Lee CW, Park SH, Koo BW. Marine Antifreeze Proteins: Structure, Function, and Application to Cryopreservation as a Potential Cryoprotectant. Mar Drugs. 2017;15(2):27. Published 2017 Jan 27. doi:10.3390/md15020027.

- Madden CJ, Morrison SF. Central nervous system circuits that control body temperature. Neurosci Lett. 2019 Mar 23;696:225-232. doi: 10.1016/j.neulet.2018.11.027. Epub 2018 Dec 23. PMID: 30586638; PMCID: PMC6397692.

- Ortiga-Carvalho TM, Chiamolera MI, Pazos-Moura CC, Wondisford FE. Hypothalamus-Pituitary-Thyroid Axis. Compr Physiol. 2016 Jun 13;6(3):1387-428. doi: 10.1002/cphy.c150027. PMID: 27347897.

Ligas de interés

Estrategias de regulación de la temperatura: https://bit.ly/3p5WBja

El vuelo de Dumbo de Luis Javier Plata disponible en: https://bit.ly/38ovl8Z

No es la primera vez; no será la última vez. En época de huracanes no es extraño que caigan lluvias torrenciales en las cuencas de nuestros grandes ríos. Previendo estos meteoros, las presas reguladoras y las hidroeléctricas deben disminuir con anticipación su nivel de agua para poder amortiguar los consecuentes incrementos en el flujo de los caudales que las alimentan. Si no, corren el riesgo de desbordarse o de sufrir daños estructurales. Ha sucedido que, ante las crecidas de los ríos, se abran de emergencia y en demasía sus compuertas, inundando las tierras bajas. Buena parte del litoral del Golfo de México está formada por planicies de poca altura sobre el nivel del mar. Por ejemplo, en la Figura 1 se muestra un mapa topográfico de la zona de Tabasco. La figura muestra grandes franjas de tierra de entre 100 km y 150 km de ancho cuya altura no sobrepasa un par de decenas de metros sobre el nivel del mar. Al tener una planicie prácticamente horizontal, no hay una pendiente que impulse al agua en exceso hacia el mar. Por lo tanto, no es infrecuente que dicha zona se inunde y que el agua permanezca durante muchos días cubriendo tierras y poblados (ver Figuras 2 y 3). Incluso para los fenómenos más evidentes, hay ciencia que nos ayuda a explicarlos, a entenderlos y posiblemente a tomar medidas pertinentes que permitan evitar potenciales desastres como lo son las inundaciones.

Figura 1: Mapa topográfico de Tabasco (tomado de la referencia (6)). Hay grandes áreas de entre 100 y 150 km. de ancho cuya altitud es de apenas unos metros sobre el nivel del mar.

Tabasco, sus inundaciones y las ecuaciones diferenciales

La primera vez que viajé en Tabasco, en noviembre de 1999, gran parte de su territorio llevaba más de un mes inundado. Se decía que, por un cambio en la política de generación eléctrica en México, se había privilegiado la compra de energía a empresas privadas, bajando la producción en las presas hidroeléctricas de la CFE, las cuales acumularon tanta agua que no pudieron responder adecuadamente ante las fuertes lluvias de octubre, lo cual condujo a la tragedia. Quizás por eso y por muchos otros motivos, desde entonces ha sido recurrente la noticia de que Tabasco fue inundado una y otra vez.

Figura 2: Foto de un poblado tabasqueño inundado, según se reporta en la referencia (7)), mostrando la altura alcanzada por el agua.

La inundación de Tabasco de 2017 coincidió con el final de un curso sobre ecuaciones diferenciales (ver referencia (1)) que impartía yo en la Licenciatura en Ciencias de la UAEMor. Se me ocurrió que el estudio de las inundaciones podría ser un tema interesante para presentar a mis alumnos, pues su solución ilustra muchos de los conceptos que cubre el curso. Como no lo hice, y recientemente Tabasco sufrió de nuevo una inundación mayor, aprovecho este espacio para mostrarle a Ud., querido lector, cómo pueden estudiarse estos fenómenos matemáticamente. Antes de que huyendo abandone la lectura de este artículo, permítame decirle que no mencionaré las ecuaciones diferenciales parciales no lineales de segundo orden acopladas que hubiera deseado presentar a mis alumnos, sino que recurriré a una versión simplificada que espero pueda seguir.

Figura 3: Foto de una planicie tabasqueña inundada, según se reporta en la referencia (8)), mostrando la extensión alcanzada por el agua.

La vaca esférica

Estudiar con todo detalle el problema de la dinámica hidráulica en una región geográfica es un problema complicado. Los resultados cuantitativos precisos dependen de detalles como la orografía, la textura del piso, su absorción, la evaporación, la precipitación, etc. Aquí, para obtener resultados más cualitativos y semicuantitativos, recurriré a aproximaciones, como la de la conocida vaca esférica, haciendo referencia a las historias que algunos cuentan para reírse de los físicos (ver referencia (2)).

Cuentan que un granjero, cuyas vacas dejaron de dar leche, pidió ayuda a un equipo de académicos encabezados por un físico. La respuesta decía: Hemos hallado la solución exacta, pero sólo para el caso de una vaca esférica colocada en el espacio vacío…

Pocos granjeros respetarían las predicciones de una teoría sobre la producción lechera de las vacas basada en las premisas anteriores. Los físicos solemos hacer modelos de la realidad que asemejan más una caricatura cruda en que se trazan sólo las líneas esenciales, más que un cuadro que describa todos los detalles de la escena.

El modelo que emplearé está ilustrado en la Figura 4. Una región plana horizontal de longitud L y ancho a se halla cubierta de agua hasta una altura h(t) que depende del tiempo t. En un extremo se elevan montañas que contienen al agua. En el otro, el agua se vierte al mar, desapareciendo del sistema. La longitud del sistema L es miles de veces mayor que la altura del agua h, por lo cual la figura no está dibujada a escala. Mostraremos que su ancho a es irrelevante. Si nos esperamos un pequeñísimo intervalo Δt de tiempo t que vaya de t a t+Δt, el nivel del agua subirá una pequeñísima distancia Δh de h(t) hasta h(t+Δt)=h(t)+Δh. Claro que el nivel bajará, no subirá, lo cual simplemente significa que Δh<0 es una cantidad negativa. El volumen del agua ΔVb que baja es el del prisma ancho y plano en la parte superior de la figura, de dimensiones L, a y |Δh|, ΔVb=La|Δh|=-LaΔh. Durante el mismo tiempo, un volumen Vv de agua se vierte hacia el mar gracias a la corriente que fluye hacia la derecha de la figura con velocidad v. En un intervalo de tiempo Δt el líquido avanza una distancia vΔt, por lo que el volumen del agua vertido ΔVv es el del prisma mostrado del lado derecho de la figura, ΔVv=ahvΔt. Estrictamente, en lugar del símbolo de igual (=) debí haber empleado un símbolo de aproximadamente igual (≅) y escribir ΔVv≅ahvΔt, haciendo notar que la aproximación es mejor mientras más pequeños sean Δt y Δh. La conservación de la materia nos indicaría que los dos volúmenes son iguales entre sí; el nivel del agua baja pues el volumen correspondiente es vertido hacia el mar, ΔVb=ΔVv, de donde se obtiene -LaΔh≅ahvΔt y Δh/Δt≅-hv/L. Esta aproximación es mejor mientras más pequeño sea el intervalo Δt. Quienes hayan tomado un curso de cálculo reconocerán aquí la ecuación diferencial dh/dt=-hv/L.

Figura 4: Sistema consistente en una planicie inundada que termina en una montaña del lado izquierdo y que desemboca hacia el mar (no mostrado) a una distancia L a la derecha. Se muestra una sección de ancho a de la planicie, con el agua llegando hasta una altura h. El dibujo no está a escala y L es en realidad muchísimo más grande que h. En un tiempo Δ t el nivel del agua bajara en Δ h. El volumen correspondiente de agua se elimina mediante una corriente que avanza hacia la derecha con velocidad v. Por conservación de la materia, el volumen que baja es igual al volumen que se va, i.e., a L Δ h= a h v Δ t. Se muestra el sistema coordenado x,y,z empleado.

Energía

La ecuación diferencial previa es insuficiente para resolver el problema, pues no sabemos aún cual es la velocidad v con que fluye el agua. Podemos estimar esta velocidad de hacer algunas consideraciones energéticas. Al llevar una piedra de masa M a una altura z le proporcionamos una energía potencial gravitacional Mgz, donde g es la aceleración de la gravedad, cuyo valor es aproximadamente g≅10m/s2, como podemos verificar soltándola y observando que cae adquiriendo cada vez mayor energía cinética. Por eso, no debemos colocar nuestra cabeza debajo de piedras que podrían caer. Análogamente, volviendo a la Figura 4, vemos que la energía potencial de la capa superficial de agua de ancho Δh es ΔUg=ΔMgh=ρgLah|Δh|, donde ΔM=ρLa|Δh| es su masa y ρ es la densidad del agua, cuyo valor aproximado es ρ≅1000kg/m3. Al bajar el nivel del agua, ¿qué pasa con dicha energía potencial?

Viscosidad

Para contestar, tome un huevo crudo entre sus dedos, colóquelo sobre una mesa y póngalo a girar como si fuera un trompo. Notará que ¡es imposible! El huevo detendrá inmediatamente su rotación. Sin embargo, si repitiera la experiencia con un huevo duro, notaría que el huevo mantendría su giro un tiempo relativamente largo. ¿Por qué se detiene el huevo cuando está crudo? Porque en su interior contiene un líquido viscoso (ver referencia (3)). Al pretender poner al huevo en rotación, en realidad ponemos a girar sólo al cascarón. El líquido en su interior se queda inicialmente en reposo. Lentamente, el ímpetu del ligero cascarón empieza a difundirse hacia el interior, poniendo en movimiento a la relativamente pesada clara y yema. De acuerdo a las leyes de conservación del ímpetu y del ímpetu angular, conforme el interior del huevo empieza a moverse, el cascarón se frena. La fricción entre distintas capas internas que giran con distinta velocidad acaba disipando la energía y convirtiéndola en calor (la clara del huevo es un poco más complicada, pues más que viscoso, es un líquido viscoelástico, ver referencia (4)). En cambio, un huevo duro actúa como un sólido.

Si una capa de un líquido se mueve más rápidamente que otra capa contigua, le transfiere gradualmente su cantidad de movimiento a través de su frontera en proporción al área, la diferencia de velocidades y en proporción inversa al ancho de las capas (ver Figura 5). Similarmente, al fluir sobre el fondo, una corriente de agua siente una fuerza que la frena, disipando su energía. La fuerza está dada por F≅ηLaΔv/Δz, donde Δv es el cambio en la velocidad cuando ascendemos una distancia Δz y η es el coeficiente de viscosidad, que para el agua toma el valor η≅10-3kg/m s. Para quienes saben cálculo, la expresión correcta es F≅ηLa∂v/∂z. Aquí debemos notar que la velocidad es en realidad un campo de velocidades que dependen de la posición y del tiempo.

Figura 5: Tres capas de agua de ancho Δz moviéndose a diferentes velocidades v(z-Δz), v(z) y v(z+Δz). Se muestra en rojo la fuerza viscosa que la capa inferior ejerce sobre la central, Fi=-ηA(v(z)-v(z-Δz)/Δz, y la que la capa superior ejerce sobre la central Fs=ηA(v(z+Δz)-v(z)/Δz, donde η es el coeficiente de fricción y A el área de contacto. A su vez, las capas superior e inferior son sujetas a una fuerza de reacción.

Una fuerza F que actúa cierta distancia Δx produce un trabajo ΔW=FΔx. De acuerdo a la Figura 4, el agua avanza una distancia Δx=vΔt durante un tiempo Δt. Luego, el trabajo que se realiza sobre el agua, la energía que disipa conforme fluye, es ΔW=FΔx≅ηvLaΔt(Δv/Δz). Aproximando (Δv/Δz)≅v/h, la energía disipada resulta ser ΔW≅ηv2 LaΔt/h. Esta energía se convierte en calor.

Balance de energía

¿De dónde viene esta energía que se convierte en calor? De la energía potencial gravitacional que pierde el líquido conforme baja su nivel. Igualando la energía disipada con el cambio de energía potencial gravitacional del agua llegamos a una ecuación para el cambio del nivel del agua conforme transcurre el tiempo, Δh/Δt=-ρg h4/ηL2. Esta ecuación, válida en el límite de intervalos de tiempo muy pequeños, es en realidad una ecuación diferencial dh/dt=-ρg h4/ηL2 fácilmente soluble. La solución es t=(η/3ρg)L2(1/h3-1/h03), donde h0 es la altura inicial. El lector interesado puede verificar este resultado, aún sin saber cálculo, usando la ley del binomio 1/(h+Δh)3=(h+Δh)-3≅h-3-3h-4Δh+… donde los términos que faltan son despreciables por ser pequeños cuando Δh→0.

¿Por qué Tabasco permanece inundado tanto tiempo?

Para ilustrar el resultado anterior, consideremos un ejemplo que podría aplicarse a regiones de Tabasco. Consideremos una planicie costera con una extensión de 1km inundada hasta una altura h0=1m. Suponiendo que ya ha dejado de llover y que no hay corrientes tierra arriba que traigan agua adicional, ¿cuánto tiempo t tardaría el agua en bajar hasta una altura de, digamos, h=5cm? Primero notamos que 1/h3=8000 m-3, mientras que 1/h03=1 m-3, por lo cual 1/h3-1/h03=7999 m-3≅8000 m-3. Esto ilustra un resultado curioso: Si la altura inicial es varias veces mayor que la altura final, la duración no dependerá prácticamente de la altura inicial, sólo de la altura final. Esto se debe a que en la fase inicial el nivel del agua baja rápidamente, para estancarse mucho tiempo cerca de su nivel final. Entonces podemos aproximar t≅(η/3ρg)(L2/h3). Sustituyendo los valores apropiados para el agua podemos evaluar la constante

η/3ρg≅10-3/(3⋅103⋅10)s/m=3⋅10-8s/m. Como L2=1,000,000m2, nuestra fórmula lleva a

t=3⋅10-8⋅106⋅8⋅103s=240s, 4 minutos. Sin embargo, si la planicie midiera 10km, el tiempo aumentaría a t=24,000s, poco menos de siete horas. Y si fuese más grande aún, una planicie de 100km, el tiempo se incrementaría a t=2,400,000s, ¡casi un mes!

Un poco de autocrítica

El modelo empleado arriba tiene varios errores conceptualmente graves. Por un lado, no toma en cuenta que la velocidad del líquido en el extremo de la planicie, junto a las montañas, es necesariamente cero. Por lo tanto, la velocidad debe depender de x. El flujo es más veloz cerca de la orilla que cerca de la montaña. Por otro lado, hay una fuerza que empuja al agua hacia el mar, la cual proviene de una caída de la presión (la presión debe ser mayor tierra adentro que cerca de la orilla). Eso implica que el nivel h es mayor tierra adentro que cerca del borde, es decir, h también es un campo que depende de la posición además de depender del tiempo. Entonces, la ecuación diferencial que obtuvimos no puede ser correcta y debe ser reemplazada por una ecuación en derivadas parciales (ver referencia 5) que mezcle de forma adecuada la dependencia espacial con la dependencia temporal. Resulta sorprendente que, aun incluyendo estas dificultades, el problema pudo resolverse de manera exacta. Más sorprendente aún es que los resultados mencionados arriba prácticamente no cambian.

Otro tipo de complicaciones tienen que ver con los detalles de la orografía, con los ríos que surcan la planicie, con las corrientes de agua provenientes de río arriba y con la presencia de lluvias continuas durante la inundación. El flujo del agua puede además ser turbulento cuando su velocidad es alta, con vórtices caóticos que disipan la energía mucho más eficientemente que el flujo laminar empleado en nuestro cálculo, y que por tanto reducen la velocidad y aumentan la duración de las fases iniciales de la inundación. Finalmente, el modelo tampoco toma en cuenta que el agua se evapora y se filtra. Incluir todas estas consideraciones complicarían enormemente el modelo y requeriría datos geográficos detallados y modelos matemáticos complejos que sólo se pueden resolver mediante uso masivo de computadoras digitales.

Conclusiones

Consideraciones relativamente sencillas como son la ley de conservación de la materia y la ley de la conservación y disipación de la energía permiten elaborar modelos relativamente simples de problemas complejos, como el de las inundaciones, cuya comprensión puede tener una enorme relevancia social. Estos modelos pueden resolverse para obtener predicciones específicas mediante el uso de algunas técnicas matemáticas simples. En particular, se obtuvo que el tiempo de permanencia del agua en una planicie es proporcional al cuadrado de su tamaño y aproximadamente proporcional al inverso del cubo de la altura final, y prácticamente no depende de la altura inicial. Estos cálculos y conceptos pueden hacer la diferencia entre generar o evitar una catástrofe.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Agradecimientos

Este trabajo se hizo con apoyo parcial de la UNAM a través del proyecto IN111119 de DGAPA-PAPIIT.

Referencias

1. Ecuación diferencial - Wikipedia, la enciclopedia libre, https://bit.ly/33sDwzr
2. Vaca esférica - Wikipedia, la enciclopedia libre https://bit.ly/3fOtFZs
3. Viscosidad - Wikipedia, la enciclopedia libre https://bit.ly/2HSHud1
4. Viscoelasticidad - Wikipedia, la enciclopedia libre https://bit.ly/39ujurY
5. Derivada parcial - Wikipedia, la enciclopedia libre, https://bit.ly/33xvIfD
6. Mapa topográfico de Tabasco https://bit.ly/37jbJ5n
7. Cambio climático y corrupción, causas de las inundaciones en Tabasco – Firmas.Mx https://bit.ly/3fIQq13
8. México: esto sucede cuando se tumba selva en el territorio maya, Animal Político, 28 de noviembre, 2020. https://bit.ly/2JuhdCg

Nos acercamos al aniversario del descubrimiento del virus que ha paralizado al mundo entero y que es el causante de una enfermedad pandémica y sindémica. Hoy sabemos más que hace un año, acerca del virus SARS-CoV-2 y la enfermedad que produce (COVID19), pero cada día también descubrimos algún síntoma nuevo, que vuelve a sorprender al mundo. El número de casos sigue en aumento, así como las muertes que se registran asociadas al nuevo coronavirus. Sin embargo, como se habló en entrega anterior, también tenemos el desarrollo y avances de vacunas que podrían ser el inicio del control de la pandemia. Recientemente, se ha autorizado en dos países del mundo, Reino Unido y Baréin, el uso de la vacuna desarrollada por la compañía Pfizer. En el caso del Reino Unido, ya se tienen listas 800,000 dosis que fueron producidas en Bélgica, para iniciar la vacunación en la población británica a partir del siguiente martes. Los primeros grupos a vacunar serán adultos mayores que radican en asilos, así como la gente que se dedica a sus cuidados en dichos lugares. En el caso del Reino de Baréin, no se tiene una fecha exacta para iniciar la inoculación de sus habitantes, posiblemente debido a los problemas de producción y logísticos. En esta última entrega, hablaremos precisamente de otros riesgos y su probabilidad, referente al funcionamiento y efectividad de las vacunas, así como un resumen de lo que sabemos hoy en día del virus y las medidas de contención que debemos seguir aplicando.

Mutaciones del SARS-CoV-2 y como podría afectar a las vacunas

La información genética de cualquier organismo esta sujeta a cambios. Estos cambios o mutaciones son el resultado de errores que se producen al hacer copias del material genético cuando los organismos se reproducen. Si bien las mutaciones pueden tener efectos positivos o negativos que dependen también del medio en el que se encuentran, dichos cambios son la base de la evolución en los organismos. Esto no es diferente para un virus como el SARS-CoV-2, solo que sucede a un ritmo mucho más lento que para otros organismos o incluso otros virus. Gracias al esfuerzo mundial de analizar y vigilar la secuencia genética del virus, desde su aparición hasta la fecha, se ha podido observar que el virus ha mutado, pero a un ritmo muy lento. Básicamente, se observa que el virus tiene cambios puntuales cada mes, en dos de las aproximadamente 29,000 letras que conforman su información genética. Comparado contra otros virus como el de la influenza, esta tasa de mutación es menos de la mitad de la que se observa en dicho virus o incluso un cuarto de la que se observa en el VIH. Según las investigaciones actuales, estas mutaciones no parecen tener ningún efecto que cambie su capacidad de infectar o esparcirse, ni tampoco algún efecto en los síntomas de la enfermedad o incluso en los índices de mortalidad. Esto es debido a que las mutaciones que se observan no cambian en nada la estructura de las proteínas que conforman al virus, como lo es la proteína espiga (spike protein) que es la que utiliza el virus para infectar a las células. Por lo regular, existe una mayor probabilidad de que estas mutaciones perjudiquen al virus, en vez de hacerlo más infectivo o mortal.

Actualmente, podemos observar que en la mayoría del mundo se encuentra una variante del virus que tiene un cambio en la proteína de la espiga y que predomina en la población mundial. Esta proteína tiene una longitud de 1,255 aminoácidos y es la que utiliza el virus como “ganzúa” para entrar en las células. La mutación que ha adquirido da como resultado que un aminoácido en la posición 614 cambie. Originalmente se podía encontrar en dicha posición al aminoácido Aspártico, pero ahora en la mayoría de los virus que se encuentran en pacientes infectados, se observa al aminoácido Glicina. Usando el código de una letra para los aminoácidos, al Aspártico se le representa con la letra D y a la Glicina con la G y cuando se quiere indicar un cambio de aminoácido en las proteínas se pone la letra del aminoácido original, luego la posición y luego la letra del aminoácido al que cambia. Por lo tanto, a esta mutación y variante de SARS-CoV-2 se le conoce como D614G (Figura 1). Lo que sabemos hasta ahora es que dicho cambio está en el sitio de unión de la proteína espiga con el receptor ACE2, que es la puerta de entrada para infectar a las células y que, de alguna manera, se ha llegado a seleccionar en las poblaciones humanas por lo que vemos a dicha variante del virus mayor representada. No obstante, no hay ninguna asociación con que dicha mutación sea más infectiva, se asocie con síntomas más graves o una mayor tasa de mortalidad.

Figura 1. Modelo de la estructura de la proteína espiga (spike protein) del SARS-CoV-2 y la posición de la mutación D614G. Tomada de https://www.infobae.com/america/ciencia-america/2020/11/03/esta-evolucionando-la-mutacion-genetica-del-coronavirus-puede-haber-hecho-que-sea-mas-contagioso/

El 26 de octubre se publicaron en la revista Nature los resultados de un experimento muy importante relacionado con la mutación D614G. Cuando se utiliza esta variante del virus en un modelo experimental utilizando hámsters, se observó una mayor cantidad de partículas virales en el tracto respiratorio alto y en ciertas regiones de los pulmones. Sin embargo, al probar si estos resultados eran reproducibles en células humanas, solo se observó que el virus se replica con mayor velocidad en células que conforman el tejido epitelial del tracto respiratorio alto, mas no así en células de pulmón. Esto podría explicar que el virus se transmita más rápido entre las personas al encontrarse en mayor cantidad en nariz, tráquea y por lo tanto en saliva. Este incremento en la velocidad de transmisión también explicaría por qué observamos de manera mayoritaria al virus con la variante D614G. Finalmente un resultado importante de los experimentos en hámsters es que los anticuerpos presentes en el suero de estos animales no presentan ningún problema para neutralizar al virus, aún en aquellos que fueron inmunizados con la variante D en la posición 614 e infectados con la variante G. Por lo tanto, es poco probable que ésta o incluso otras mutaciones puedan afectar la efectividad de las vacunas o la efectividad de los anticuerpos que se produzcan.

Recientemente se encontró en Dinamarca que una granja de visones había animales infectados con el virus SARS-CoV-2 y que presentaba mutaciones no observadas anteriormente. Los visones son animales particularmente susceptibles a contagiarse con el virus y esto ya había sido observado en otros países donde se tienen granjas con estos animales. Sin embargo, la razón de alarma fue que las mutaciones que se encuentran en los virus que infectan a estos animales, también se encontraban en virus encontrados en algunos grupos de personas en Dinamarca. Son cuatro las mutaciones que se pueden observar en los visones y que se ubican en varias posiciones de la proteína espiga. Una corresponde a la desaparición de dos aminoácidos en las posiciones 69 y 70, mientras que las tres restantes son cambios en las posiciones 453, 692 y 1229 (Y453F, I692V y M1229I). Existen algunas evidencias para cada una de estas mutaciones, pero ninguna de ellas que puedan relacionarse con un claro efecto que le reste efectividad a las vacunas o algún efecto catastrófico en humanos. Es muy posible que estas mutaciones están mas relacionadas con la capacidad del virus para poder infectar a los visones, por lo que no hay peligro alguno, al menos con las evidencias disponibles al momento. A pesar de no haber suficientes evidencias, el gobierno danés decidió sacrificar a 17 millones de visones en un acto que afectó a los productores y también que puede ser calificado como alarmista, al interpretar evidencias científicas de manera precipitada y errónea.

¿Qué pasa con los tratamientos?

A diferencia de las vacunas, los tratamientos para COVID19 tienen un avance más lento debido al gran reto que representa la enfermedad. Hasta la fecha, no existe ningún tratamiento para curar la enfermedad causada por el SARS-CoV-2 y existe solo un tratamiento aprobado por la Federal Drug Administration en E.E.U.U. y es el antiviral Remdisivir. A pesar de que este fármaco tiene un efecto modesto en el tratamiento de la enfermedad, la agencia regulatoria estadounidense lo ha aprobado para tratamiento de emergencia en pacientes graves. El 19 de noviembre, la Organización Mundial de la Salud manifestó su postura en contra del uso del fármaco, ya que las pruebas clínicas más recientes demuestran que no hay un beneficio real.

Los antinflamatorios esteroidales como la Dexametasona han demostrado ser efectivos para el tratamiento de pacientes intubados y con problemas que requerían oxigenación artificial. Sin embargo, es muy importante que estos medicamentos no se usen si los pacientes no tienen complicaciones o que se usen como preventivos.

Actualmente existen 22 tratamientos en diferentes fases de desarrollo y uso. Algunos de estos fármacos han acumulado evidencia de su efectividad, pero la mayoría todavía se encuentra en las primeras fases de la investigación. Algunos presentan resultados contradictorios y muchos no presentan un gran futuro. Desgraciadamente, existe una larga lista de productos milagro y tratamientos que son fraude, charlatanería y pseudociencia, por lo que hay que tener mucho cuidado.

Una enfermedad con efectos sistémicos

Inicialmente se pensaba que el virus SARS-CoV-2 infectaba células del sistema respiratorio y que el desarrollo de la enfermedad se limitaba a un síndrome respiratorio agudo (de ahí su nombre). Sin embargo, las evidencias actuales demuestran que el virus infecta a otros tejidos y órganos que incluyen intestino, riñones, corazón y de manera reciente se ha observado en testículos. Aunque esto ya se había comentado en una entrega anterior de esta columna (http://www.acmor.org/articulo/covid-19-seis-meses-del-inicio-de-la-pandemia-primera-parte), recientemente se ha corroborado que en particular, el virus infecta y permanece un mayor tiempo en las células del intestino (enterocitos), con lo que se representaría un reservorio del virus. Esto debe de considerarse ya que, aunque las pruebas diagnosticas para SARS-CoV-2, donde se toma una muestra de saliva o hisopado de la nariz puedan dar un resultado negativo, no descarta la presencia del virus en otros órganos como el intestino, con lo que su liberación en heces podría generar un riesgo de transmisión. Por lo tanto, la generación de aerosoles al desechar el agua de los inodoros en los sanitarios públicos, podría estar causando infecciones.

Figura 2. Células y tejidos que puede infectar el SARS-CoV-2. Tomada de: https://www.the-scientist.com/news-opinions/receptors-for-sars-cov-2-present-in-wide-variety-of-human-cells-67496

Algo alarmante es que investigaciones recientes confirman casos de que el virus puede infectar el tejido de los testículos, causando esterilidad. Esto era algo que ya se temía pero que recientemente se confirmó en algunos estudios. Otro órgano que se ve afectado y donde existen evidencias recientes que lo comprueba, es el corazón, donde se presentan miocarditis (inflamación del corazón) y si bien estas son raras, el riesgo es grande ya que la inflamación genera cicatrices que decrementan la salud cardiaca en los pacientes. Por lo tanto, la suma de daños y potenciales secuelas que se presentan en diferentes órganos representa un serio problema de salud que podría no solo restar años de calidad de vida sino también producir incapacidad a largo plazo.

Algunas consideraciones que debemos tomar con lo que sabemos actualmente

Lo que sabemos acerca de la COVID-19 cambia rápida y constantemente: La cantidad de personas infectadas aumenta cada día y si bien el impacto de la enfermedad depende de varios factores, actualmente existen más de 65 millones de casos confirmados en todo el mundo y más de 1.5 millones de muertes. México es uno de los países con más problemas para controlar la pandemia y es algo que no podemos ignorar. Los síntomas de la enfermedad han variado desde leves (sin síntomas informados en algunos casos) hasta graves, llegando al punto de requerir hospitalización, cuidados intensivos y/o un ventilador. En algunos casos, pueden provocar la muerte y en México se registran más de 100 mil decesos por esta enfermedad. Si bien las personas de todas las edades pueden infectarse, el riesgo de complicaciones aumenta con la edad. Las personas de mayor edad (> 50 años), del sexo masculino y con alguna comorbilidad (diabetes, hipertensión, obesidad o problemas respiratorios, por ejemplo) tienen un mayor riesgo de sufrir una enfermedad grave. No debemos dejar que la enfermedad nos infecte a todos ya que no solo morirá un sector de la población rápidamente, sino que otros grupos sufrirán de enfermedades con secuelas de largo plazo. Finalmente, el mayor problema es que no hay sistema de salud en ninguna parte del mundo que pueda lidiar con un problema así, por lo que el colapso de los servicios de salud seria inminente.

Las medidas estrictas son fundamentales para frenar la propagación de la enfermedad: En un inicio, los expertos en salud pública dirigieron los esfuerzos para "aplanar la curva". La expectativa es que la pandemia alcanzará el punto máximo en algún momento. Aplanar la curva significaría que habría menos pacientes en algún momento para que los hospitales pudieran estar en condiciones de manejar las demandas de los pacientes con COVID-19 y otras enfermedades. En México esto nunca ocurrió y se sigue registrando un aumento en los gráficos. Por lo tanto, las medidas de higiene, la sana distancia y de ser posible el confinamiento, son medidas que no deben abandonarse. En el caso de la ultima medida mencionada, se ha debatido mucho debido a como afecta la economía, pero debemos si consideramos que se sacrifica la economía para salvar vidas, esto es un sacrificio necesario.

La prevención de infecciones es clave: Hay muchas cosas que puede hacer para protegerse y proteger a las personas con las que se interactúa. Lavarse las manos, especialmente antes de comer y tocarse la cara, y después de ir al baño, y evitar a otras personas que tengan síntomas similares a los de la gripe son las mejores estrategias en este momento. Vacunarse contra la influenza también es algo altamente recomendable, ya que se evitaría contraer y esparcir una enfermedad que tiene síntomas en común con COVID19. Recordemos las recomendaciones que se mencionan constantemente:

• Quédese en casa si está enfermo.
• Use un cubrebocas de tela que abarque su nariz y boca, cuando esté cerca de otras personas, especialmente con personas que no viven en su hogar. El uso de cubrebocas es más importante en espacios interiores y exteriores cuando no se puede mantener una distancia física igual o mayor a 2 metros. Dentro de los hogares, se deben usar cubrebocas cuando un miembro del hogar está infectado o ha tenido una exposición potencial reciente al COVID19. Un cubrebocas no sustituye al distanciamiento social.
• Lávese las manos con agua y jabón durante al menos 20 segundos. Si no hay jabón disponible, use un desinfectante para manos con al menos 70% de alcohol.
• Evite tocarse la nariz, los ojos y la boca. Use un pañuelo desechable para cubrir la tos o el estornudo y luego tírelo a la basura.
• Evite los espacios interiores no esenciales y los entornos exteriores abarrotados.
• Cree un plan de acción para el hogar en caso de que alguien en su casa se enferme con COVID19. Debe hablar con las personas que deben ser incluidas en su plan, planificar formas de cuidar a las personas que podrían estar en mayor riesgo de sufrir complicaciones graves, conocer a sus vecinos y asegurarse de que usted y su familia tengan un plan para cuidar a una persona enferma. Esto incluye planificar una forma de separar a un miembro de la familia que se enferma de aquellos que están sanos, si surge la necesidad.
• Planifique visitas con amigos y familiares al aire libre si es posible. Si debe visitarlos en el interior, asegúrese de que el espacio pueda adaptarse al distanciamiento social y abra las puertas y ventanas para asegurarse de que el espacio esté bien ventilado.
• Evite los viajes y organizar eventos sociales.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Ligas de interés

https://www.milenio.com/internacional/medio-oriente/barein-aprueba-emergencia-vacuna-covid-19-pfizer

https://www.bbc.com/mundo/noticias-55159654

https://www.cogconsortium.uk/news_item/explainer-sars-cov-2-mutations-the-science-behind-the-mink-case/

https://www.yalemedicine.org/news/2019-novel-coronavirus

https://www.nytimes.com/es/interactive/2020/science/coronavirus-tratamientos-curas.html

https://www.sciencemag.org/news/2020/09/evidence-builds-covid-19-can-damage-heart-doctors-are-racing-understand-it

Referencias

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2895-3

En la entrega anterior, se realizó una breve narrativa del origen del virus SARS-CoV-2 y los inicios de la pandemia, la panorámica general de la epidemia en México y cómo las pruebas diagnósticas de manera masiva y el confinamiento han servido para controlar la pandemia en otros lugares del mundo. Desgraciadamente, en nuestro país no se ha logrado tener un control eficaz de la COVID-19 y esto lo podemos seguir viendo reflejado en cifras alarmantes. El 28 de noviembre se reportaron 22,809 y 1,217 muertes en el país, con lo que se tiene un repunte similar al del 5 de octubre donde se reportaron más de 28 mil casos. Si bien la cifra del 28 de noviembre es la acumulación de los casos de dos días, es claro que la tendencia sigue al alza y no es posible decir que estamos cerca de controlar la epidemia en México. El mayor riesgo que existe actualmente, es el del colapso de los servicios de salud, por lo cual no se pueden relajar las medidas de prevención.

Hay que recordar que al no existir tratamientos para eliminar el virus del SARS-CoV-2, dependemos de nuestro sistema inmunológico para combatir una enfermedad cuyo agente patógeno le es desconocido. Por lo tanto, las vacunas que se están desarrollando y probando actualmente, son la mejor opción que tenemos para el control de la epidemia, ya que entrenarán a nuestro sistema inmune para la prevención de la COVID-19 y posiblemente, nos permitan a largo plazo el control y erradicación de este patógeno. En esta entrega abordaré la situación actual de las vacunas, su funcionamiento y los resultados de efectividad que se reportan hasta ahora.

Situación actual de las vacunas

Como ya se ha descrito en entregas anteriores (http://www.acmor.org/articulo/la-carrera-hacia-la-vacuna-contra-covid-19-primera-parte; http://www.acmor.org/articulo/la-carrera-hacia-la-vacuna-contra-covid-19-segunda-parte) las vacunas son tratamientos que entrenan a nuestro sistema inmune, de manera segura y efectiva, contra enfermedades cuyos síntomas pueden llegar a ser mortales o para los cuales no hay medicamentos que puedan detener o eliminar la enfermedad. Al vacunar a un gran porcentaje de la población no solo están protegidos aquellos que fueron vacunados, sino también aquellos que no se vacunan ya que se logra una inmunidad grupal o de rebaño (Figura 1). Esta inmunidad de grupo es el resultado de cortar la transmisión del virus ya que, al existir varias personas vacunadas de manera efectiva, la enfermedad deja de propagarse (http://www.acmor.org/articulo/covid-19-los-caminos-de-la-pandemia).

Figura 1. Inmunidad de grupo o de rebaño. 1° No hay población inmune y la transmisión de la enfermedad se da rápidamente. 2° Existen algunos inmunes, pero son muy pocos para cortar la transmisión de la enfermedad. 3° Hay un alto número de inmunes y se corta la transmisión. Tomada de: https://www.facebook.com/farmafir/posts/1734182916723669/

Los mecanismos de acción de las vacunas contra SARS-CoV-2 son variados y en una entrega anterior, se describieron a mayor detalle, pero podemos ver un resumen gráfico en la Figura 2. Hay que recordar que gracias a que se pudo obtener de manera rápida la información genética del virus, ha sido posible realizar el diseño para las diferentes vacunas que existen.

Figura 2. Tipos de vacunas. Para la vacuna del SARS-CoV-2, se utiliza el propio coronavirus o algunas de sus partes para entrenar al sistema inmune. Modificada de: https://elpais.com/elpais/2020/05/30/ciencia/1590828979_735960.html

Actualmente se cuenta con 38 vacunas en pruebas de fase 1, 17 en fase 2 y 13 en fase 3 (Figura 3). Aunque existen 6 vacunas que se están utilizando de manera anticipada en países como China, Rusia y los Emiratos Árabes, oficialmente dichas vacunas aún no son liberadas para su uso masivo en la población y existen riesgos que se evalúan en la fase 3. En particular, existen 3 vacunas que han hecho públicos los resultados preliminares que han obtenido para la fase 3, donde principalmente se prueba la efectividad de la vacuna. Si bien los resultados son prometedores, aún queda un largo camino por recorrer para tener certidumbre de la verdadera efectividad.

Figura 3. Conteo de las vacunas en cada una de las fases. Fase 1: Pruebas en grupos reducidos de gente para evaluar la seguridad y la dosis de la vacuna. Fase 2: Pruebas en grupos más grandes (cientos de personas) donde se evalúa la capacidad de la vacuna de entrenar al sistema inmune contra el patógeno en cuestión. Fase 3: Pruebas en grupos de miles de personas para evaluar la efectividad y que esta sea de al menos 50%.

¿Cómo se mide la efectividad de la vacuna?

La fase clínica 3 se enfoca en verificar la efectividad de la vacuna en grandes grupos de personas donde, a diferencia de las otras fases, se incluyen individuos en un amplio rango de edad y que pueden presentar enfermedades crónicas que pudieran afectar la efectividad de la vacuna. La idea es que los candidatos a vacunas presenten en esta fase de prueba, al menos un 50% de efectividad en los diferentes grupos de estudio. Sin entrar mucho en detalle, en esta fase se evalúa la efectividad administrando la vacuna a un grupo determinado, cuyos resultados se comparan con otro grupo con características similares pero que se les inyecta un placebo. El placebo puede ser simplemente agua o bien, todos los elementos de la vacuna exceptuando los componentes del virus SARS-CoV-2. También puede ser otra vacuna que no tiene que ver con el virus. De esta manera, se comparan los resultados del grupo experimental y el grupo control (placebo), donde a los participantes se les pide que continúen con su vida normal y advirtiéndoles que pudieron haber recibido la vacuna o el placebo. A este tipo de estudio se le llama “doble ciego” ya que ni las personas que reciben el tratamiento, ni los que lo administran, saben directamente quien recibe la vacuna y quien el placebo. De esta manera se evitan sesgos que pudieran afectar los resultados del estudio. A las personas se les hace un monitoreo constante, donde se registran los casos donde se presentaron infecciones por SARS-CoV-2 y la idea es que se presenten muy pocos casos de infecciones en el grupo que recibió la vacuna, mientras que en el grupo que recibió el placebo, se observen el mayor número de casos de COVID-19. Por lo tanto, si en un grupo de 100 personas que fue tratado con el candidato a vacuna se enferman 5, se puede hablar de una efectividad del 95% (95 sanos de 100 personas). Esta efectividad se confirma con el grupo placebo donde se esperaría que cerca de 95 personas de 100 se enfermaran dado que no recibieron la vacuna. A continuación, se describen los avances para 3 vacunas en particular, de las cuales ya se ha hablado en entregas anteriores, pero recientemente han reportado resultados preliminares para evaluar su efectividad.

Vacunas basadas en ARN (Pfizer y Modera)

Como se puede observar en la Figura 1, una de las estrategias para crear una vacuna es tomar un fragmento de la información genética del virus SARS-CoV-2 y sintetizar una molécula de ARN (Ácido Ribonucleico) que contenga las instrucciones para alguna proteína clave que el sistema inmune pueda reconocer y así formar anticuerpos que puedan neutralizar el virus. Una proteína clave es la llamada proteína espiga o espícula (spike protein en inglés) que utiliza el virus como “llave” para entrar en las células y que interacciona con el receptor tipo 2 para Angiotensina (ACE2 por sus siglas en e inglés). Por lo tanto, si esta proteína es bloqueada por los anticuerpos, el virus ya no podrá infectar a las células. A pesar de que hay evidencias científicas que prueban que esta estrategia es efectiva, no hay antecedentes de alguna vacuna que haya empleado este método. Explicando de manera breve el funcionamiento de estas vacunas, se trata de inyectar una molécula de ARN que, de manera general, es la manera en que los seres vivos acceden a la información genética contenida en el ADN y que puede ser interpretada para sintetizar una proteína. En el caso de la vacuna de ARN, se toma un fragmento de ARN que corresponde solo a la información de la proteína de la espiga. Esta información se inyecta en el músculo y los miocitos (células que forman el tejido muscular) serán los encargados de interpretar la información necesaria para sintetizar dicha proteína del virus. Por lo tanto, no hay manera de formar partículas virales que pudieran infectarnos o infectar a otros, ya que no existe ninguna otra información para sintetizar el resto de los elementos que formarían las partículas virales. Con esto se garantiza la seguridad de la vacuna. Obviamente, en la fase 3 evalúa si la vacuna está funcionando de manera correcta y qué tan eficiente es para entrenar al sistema inmune, dado que tampoco está recibiendo todos los componentes del virus.

Por un lado, la empresa norteamericana multinacional Pfizer, en alianza con la empresa alemana BioNTechSE, tienen el candidato a vacuna llamado BNT162b2 y que está basada en ARN. Recientemente se ha demostrado que tiene una eficacia mayor al 90%. Por otro lado, la empresa norteamericana Moderna, en alianza con el Instituto Nacional de Salud (NIH por sus siglas en inglés) de E.E.U.U. lanzaron el candidato a vacuna mRNA-1273 y que también presenta una efectividad mayor al 90% en los estudios preliminares dentro de la fase 3. En ambos casos, a pesar de que los resultados son muy alentadores, se debe recordar que son resultados preliminares y aunque la seguridad de la vacuna y los posibles efectos secundarios que pueda tener se han evaluado en la fase 2, es importante recordar que, al tener pruebas en un número mayor de personas con edades, condiciones de salud y fondos genéticos diferentes, es posible encontrar casos donde la vacuna no solo no es efectiva, sino que tiene algún efecto adverso.

Independientemente de los problemas directamente relacionados a la efectividad y seguridad de las vacunas basadas en ARN, existen otras limitantes que deben ser consideradas y que van más allá de la ciencia y la medicina. Uno de estos problemas es la logística para la distribución de estas vacunas, ya que, debido a la naturaleza de la misma, se requiere de un almacenamiento en ultracongelación. La vacuna de Pfizer requiere de temperaturas de -70°C para conservarse, mientras que la de Moderna solo requiere de -20°C. En ambos casos, el reto es bastante grande, ya que no existen medios convencionales para mantener la cadena de frio a dichas temperaturas, sobre todo en trayectos entre continentes. La vacuna de Pfizer solo puede ser conservada por 15 días en ultracongelación, mientras que la de Moderna puede durar meses e incluso algunos días a temperaturas de refrigeración (entre 2 y 8°C). Esta diferencia se debe a la cantidad de material genético contenida en cada tipo de vacuna y no a la estabilidad en sí. La vacuna de Moderna tiene una cantidad mayor de ARN por lo que si se degrada, aún hay suficiente para tener efecto a la hora de inmunizar. Sin embargo, una diferencia también importante es el precio, donde la vacuna de Pfizer cuesta alrededor de los 18 dólares americanos, mientras que la de Moderna tiene un precio aproximado de 25 dólares. Si consideramos que para ambos casos se requieren de 2 dosis, hablamos de 36 y 50 dólares respectivamente, lo cual representa un gasto significativo.

La vacuna de AstraZeneca

Como ya se ha explicado en otras entregas y como se puede ver en la Figura 1, esta vacuna tiene una estrategia donde se utiliza un vector viral no replicativo, que contiene la información para la proteína de la espiga del SARS-CoV-2. El candidato a vacuna con el nombre AZD1222 fue una de las primeras posibles vacunas que, en las fases clínicas previas, presentó muy buenos resultados y sobre todo ha mostrado una gran transparencia en los mismos. Incluso, recientemente se detuvieron todos los ensayos relacionados, ya que apareció un caso donde se presentó una sintomatología adversa que podía estar relacionada con la vacuna. Después de un análisis exhaustivo del caso, se determinó que no había relación con la vacuna y se continuaron las pruebas. Actualmente, también se tienen algunos resultados preliminares de la fase 3 y que han generado controversia. En dichas pruebas, se observó que una dosis menor de la vacuna, tenía una eficiencia mayor (más del 90%) que cuando se daba la dosis completa (60% de efectividad). Este resultado no es malo en sí, pero si ha causado una sorpresa en los científicos que desarrollaron la vacuna. Es contraintuitivo que a una dosis menor se genere una mejor respuesta inmune y por lo tanto una mayor efectividad de la vacuna. Sin embargo, una posible explicación tiene que ver con la respuesta inmune hacia el vector viral que se está usando. Dado que el vehículo es un virus de chimpancé que solo contiene la información para la proteína de la espiga, es muy posible que la respuesta inmune esta divida entre responder contra los elementos del vehículo viral y la proteína del SARS-CoV-2. Dado que es un virus que no se replica, la cantidad de partículas virales que se inyectan en la vacuna, es significativa y esto genera una respuesta inmune que no está relacionada con la protección al SARS-CoV-2. Por lo tanto, una menor dosis pudiera tener un mejor efecto ya que el sistema inmune puede enfocarse más en las proteínas del virus que se producirán en el organismo una vez que el vehículo viral hizo su trabajo, y no en las partículas del virus de chimpancé que se inyectan al administrar la vacuna. Hay que recordar que aunque un agente extraño no nos haga daño, no significa que no despierte una respuesta inmune, solo que es difícil controlar y anticipar cómo se dará dicha respuesta.

Algunas ventajas que tiene la vacuna de AstraZeneca, es que es una estrategia que ha sido probada ya para otras vacunas y se tiene una mejor idea del funcionamiento y posibles problemas relacionados. Otra ventaja es que su almacenamiento no requiere de ultracongelación y se puede conservar por tiempos más largos ya sea refrigerada o congelada sin afectar su efectividad, lo cual facilitaría su transporte y la logística de distribución mundial. Por último, el costo es un factor a considerar, ya que el precio estimado para cada dosis es cercano a los 3 dólares y aunque se requieren 2 dosis, esto no representa un gasto tan grande como con las otras vacunas. No obstante, aún hay que esperar a los resultados finales de la fase 3 para tener una mejor idea de su efectividad.

La disponibilidad de vacunas en México

En el país ya se tienen tratos para recibir millones de dosis de las vacunas mencionadas. Sin embargo, hay que recordar que cualquier vacuna o medicamento tiene que pasar por la Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios (COFEPRIS) que es la entidad regulatoria para la autorización en cuestión.  En el caso de la vacuna de Pfizer, se espera que esté disponible entre diciembre y enero del 2021, suponiendo que no surge ningún contratiempo, ya sea por parte de la empresa o bien, en la parte de regulación y autorización sanitaria. Como ya se mencionó, la limitante estaría en la logística, ya que se requiere una cadena de frio de nivel ultracongelación. Una fecha clave para esta vacuna es el 10 de diciembre, cuando se darán a conocer los resultados por parte de la Federal Drug Administration (FDA) en E.E.U.U. donde posiblemente se marque la pauta para la aprobación en nuestro país. En caso de no existir complicaciones, se esperan alrededor de 17 millones de dosis para vacunar en una primera instancia a los grupos de riesgo. En el caso de la vacuna de Moderna no se tiene una fecha, pero se ha manifestado que al formar parte del portafolio COVAX, una iniciativa de la Organización Mundial de la Salud (OMS), su llegada a México está garantizada ya que nuestro país forma parte de dicha iniciativa que busca garantizar un acceso justo y equitativo a las vacunas contra el COVID-19 para todos los países del mundo. En el caso de la vacuna de AstraZeneca, se tiene un trato en México para entregar más de 70 millones de dosis, donde habrá un involucramiento de la Fundación Carlos Slim y los Laboratorios Liomont. Estos últimos serán los encargados de manejar y distribuir la vacuna. De nuevo hay que recordar que, en el caso de la vacuna de AstraZeneca, existen limitantes para su producción por lo que posiblemente la distribución en nuestro país no se haga sino hasta el mes de agosto del 2021 (Figura 4).

Figura 4. Mapa de la capacidad de producción y distribución de la vacuna de AstraZeneca en el mundo. Se estima una producción de 3 billones de dosis y una distribución que comenzara en abril del 2021 en el Reino Unido.

Finalmente, con todos estos acuerdos es posible que, para mediados del 2021, en México se haya logrado la inmunización de casi el 90% de la población. No obstante, habrá que en este tiempo crear conciencia para que la gente tenga la disposición de ser vacunada o bien, que exista una disposición por parte del gobierno, que haga de carácter obligatorio la vacunación contra SARS-CoV-2. Es importante mencionar que la vacunación puede no bastar para controlar la epidemia al inicio y que sean necesarias medidas de confinamiento intermitente para que la estrategia sea efectiva. Por el momento, hay que mantener las medidas de prevención actuales y no relajarlas sobre todo en las fiestas venideras. El confinamiento seguirá siendo lo más efectivo, ya que el virus se mueve con las personas y los contactos entre ellas. También hay que pensar que se ha hecho un sacrificio muy grande donde la economía se ha visto afectada, pero precisamente se debe tomar conciencia de que se sacrifica la economía y no la vida de la gente.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Ligas de interés

https://news.google.com/covid19/map?hl=es-419&mid=%2Fm%2F0b90_r&gl=MX&ceid=MX%3Aes-419

http://www.acmor.org/articulo/la-carrera-hacia-la-vacuna-contra-covid-19-primera-parte

http://www.acmor.org/articulo/la-carrera-hacia-la-vacuna-contra-covid-19-segunda-parte

http://www.acmor.org/articulo/covid19-casi-un-ano-del-inicio-de-la-pandemia-primera-parte

http://www.acmor.org/articulo/covid-19-los-caminos-de-la-pandemia

https://elpais.com/ciencia/2020-11-23/las-diferencias-abismales-entre-las-vacunas-de-pfizer-moderna-y-oxford.html?outputType=amp&ssm=TW_CC&__twitter_impression=true

https://www.nytimes.com/interactive/2020/science/coronavirus-vaccine-tracker.html

https://www.pfizer.com/news/press-release/press-release-detail/pfizer-and-biontech-announce-vaccine-candidate-against

https://www.reuters.com/article/us-health-coronavirus-mexico-vaccine-idUSKBN26Y1R9

https://investors.modernatx.com/news-releases/news-release-details/modernas-covid-19-vaccine-candidate-meets-its-primary-efficacy

https://www.animalpolitico.com/2020/11/vacuna-pfizer-diciembre-vacunacion-mexico-ebrard/

https://www.forbes.com.mx/mexico-tendria-vacuna-de-pfizer-contra-covid-19-en-diciembre/

https://www.reuters.com/article/us-health-coronavirus-mexico-vaccine-idUSKBN26Y1R9

https://www.astrazeneca.com/media-centre/press-releases/2020/azd1222hlr.html

No hay duda de que hemos vivido tiempos muy difíciles en este 2020. La pandemia ocasionada por el virus SARS-CoV-2, un virus que hace un año era completamente desconocido, ha cambiado por completo la manera en que vivimos. No solo ha afectado nuestra salud física y mental, sino también la economía y organización de la población mundial. Sin embargo, aunque hoy en día sabemos mucho más acerca de este virus, también cada día descubrimos nuevos síntomas y consecuencias de la enfermedad que produce. En esta serie de entregas, hablaré de los inicios de la pandemia y trataré de describir lo que la ciencia ha podido descubrir a la fecha y las cosas más importantes que debemos saber del virus, así como las acciones preventivas que debemos tomar para reducir el riesgo de contagio y el desarrollo de las vacunas que nos podrán ayudar a prevenir la enfermedad.

Los inicios de la pandemia

Estudios filogenéticos relacionados con la evolución del virus indican que el SARS-CoV-2 (llamado antes 2019-nCoV) surgió entre octubre y noviembre del 2019. Como se mencionó en la publicación del 3 de agosto en esta columna (http://acmor.org/articulo/como-surgen-los-virus-que-infectan-al-humano-origen-y-evolucion-del-sars-cov-2-0), todas las evidencias apuntan a que el virus pudo haberse originado a partir de un linaje viral presente en murciélagos, pero que adquirió los cambios suficientes para infectar a otros mamíferos y entre ellos a humanos (Figura 1).  A pesar el parecido, lo que es claro es que no se ha encontrado el virus de SARS-CoV-2 en murciélagos, pero si en otros animales, como se comentará en una siguiente entrega.

Figura 1. Relación evolutiva entre los coronavirus del género betacoronavirus. Árbol filogenético de máxima verosimilitud realizado con los genomas completos de 13 coronavirus. Cada par de ramas parte de un nodo (origen) común. Cada nodo representa a un ancestro común. La distancia al nodo refleja el tiempo de divergencia desde el ancestro. Por ejemplo, SARS-CoV-2 de México tiene un ancestro común más cercano con el SARS-CoV-2 de Italia que con el MERS-CoV. Significa que ha pasado menos tiempo desde que las variantes de SARS-CoV-2 de México e Italia se separaron a partir de una misma población. Creada por Alejandro Miguel Cisneros Martínez.

Para el 1 de diciembre, se registra el paciente cero o primer caso de la enfermedad que, si bien no estaba caracterizada aún, se relacionaría con otros casos provenientes del mercado de mariscos Huanan en la ciudad de Wuhan. Cabe mencionar que dicho paciente cero no reportó haber visitado el mercado de mariscos, pero sí tomó una serie de transportes públicos que seguramente fueron el sitio de la infección. Para el 16 de diciembre, se documentan oficialmente los primeros casos de lo que conocemos ahora como COVID-19 aunque el agente patógeno no fue caracterizado sino hasta el 24 de diciembre, en el Hospital Central de Wuhan, utilizando tecnologías de secuenciación masiva. Gracias a la información genética del virus obtenida, fue posible realizar un análisis que determino que el patógeno era un virus de la familia de los beta-coronavirus. Cabe resaltar que a partir de esta fecha clave, fue posible diseñar las sondas moleculares que hoy son utilizadas para realizar la prueba clínica de detección del SARS-CoV-2.

Entre el 26 y 30 de diciembre, la aparición de varios casos de neumonía atípica no solo en la ciudad de Wuhan, sino también en otros puntos de la provincia de Hubei, levantarían las alarmas de lo que se temía fuera una epidemia de síndrome agudo respiratorio severo (o SARS por sus siglas en inglés). Para el 31 de diciembre del 2019 fue hecha pública a nivel mundial la noticia de un brote de neumonía atípica que alertaría al resto del mundo. Para ese momento, el conteo era de 27 casos en total, donde 7 casos fueron reportados como graves y 2 se encontraban en la fase de recuperación. Los funcionarios de salud chinos informaron a la Organización Mundial de la Salud (OMS) sobre este grupo de pacientes con una neumonía misteriosa, la mayoría conectados al mercado de mariscos de Huanan.

Para enero, el nuevo coronavirus o 2019-nCoV (renombrado tiempo después como SARS-CoV-2) lleva a tomar medidas de confinamiento en la provincia de Hubei, las cuales no pudieron evitar que el virus se esparciera por el mundo. El 11 de enero China registra su primera muerte vinculada al nuevo coronavirus; el 13 de enero se registra en Tailandia la primera infección por coronavirus, la cual también es la primera fuera de China. Para el 20 de enero de 2020 se informa del primer caso en Estados Unidos, un hombre de 35 años en el condado de Snohomish, Washington. Finalmente, para el 30 de enero de 2020 la OMS declara una emergencia de salud pública mundial. Como se ha comentado en varias de las publicaciones de esta columna, el esparcimiento del virus por el mundo fue más rápido de lo imaginado ya que la movilidad a nivel mundial, el tiempo que lleva el desarrollar síntomas detectables y el alto porcentaje de casos asintomáticos, han resultado en una pandemia que sigue en muchos lugares fuera de control.

Panorámica general y situación actual en México

Actualmente, se han registrado a nivel mundial 58,456,049 casos de contagios dentro de los cuales tenemos un total de 1,384,897 defunciones, según lo registrado en el sitio de la Universidad John Hopkins (https://coronavirus.jhu.edu/map.html). En la Figura 2, se puede apreciar que el virus se ha esparcido por todo el mundo y la tendencia de la acumulación de casos sigue al alza. Esto nos indica que a nivel mundial la pandemia aun no esta controlada, pero en algunos países como Australia, se ha llegado a cierta contención de la pandemia, pero en muchos otros ha habido repuntes en el número de casos registrados. De manera interesante, China que fue el epicentro de la pandemia, tiene aproximadamente unos 86,000 casos y un poco mas de 4,000 muertes registradas, mientras que Estados Unidos se ha convertido en el nuevo epicentro de la pandemia donde se registran mas de 12 millones de casos y más de 256,000 muertes.

Figura 2. Panorámica general de casos diagnosticados de SARS-CoV-2 en el mundo. En la parte central se observa la distribución en los diferentes países donde cada círculo rojo indica entre 50,000 y 2,500,000 casos, según el tamaño del círculo. En cada panel vemos la distribución de casos y muertes por país, así como el acumulado diario de casos en el mundo (parte inferior derecha). Imagen capturada de https://coronavirus.jhu.edu/map.html

En México, la panorámica no es mucho más alentadora y estamos lejos del control de los contagios y de la enfermedad. Según la información registrada y condensada por Google (https://news.google.com/covid19/map?hl=en-US&mid=%2Fm%2F0b90_r&gl=US&ceid=US%3Aen) actualmente se registran 1,025,969 casos de contagio y una preocupante cifra de 100,823 muertes. Estas cifras posicionan a México en el lugar número 11 en casos registrados y en el número 4 en muertes registradas, correspondientemente. Si consideramos que no solo tenemos cerca del 10% de índice de mortalidad en el país, sino que también estamos cerca de contribuir al 8% del total de muertes a nivel mundial, el problema esta lejos de estar controlado. Desgraciadamente, México es uno de los países donde se realizan menos pruebas diagnósticas para detectar el virus de SARS-CoV-2 con lo que es difícil tener un control de la epidemia. Las pruebas diagnósticas nos permiten tener un seguimiento sobre todo de aquellos casos asintomáticos y así poder rastrear los posibles contactos para poder realizar un aislamiento preventivo. Otra ventaja que dan las pruebas diagnósticas, es poder atender de manera temprana a los enfermos. Una de las razones por las cuales el número de muertes es significativo en el país, se puede relacionar a una atención tardía de la enfermedad, lo que conlleva a complicaciones y finalmente a la muerte.

Las pruebas diagnósticas y el confinamiento para el control de la pandemia

Un buen ejemplo de la utilidad de las pruebas diagnósticas y el confinamiento se ha podido observar en China. Justo en la ciudad de Wuhan donde la pandemia comenzó se tomaron medidas muy fuertes, pero a pesar de ello no dejaron de realizar pruebas diagnósticas. Entre enero y abril se impusieron medidas de restricción en dicha ciudad, para poder controlar los casos de COVID-19. Unos meses después de la reapertura de Wuhan, solo se observaron 6 nuevos casos entre abril y mayo de este año, con lo cual se podía considerar la pandemia bajo control. Sin embargo, entre el 14 de mayo y el 1 de junio, se realizó un diagnostico masivo en la ciudad de Wuhan, utilizando pruebas moleculares basadas en ADN, con lo cual se tuvo un aprendizaje epidemiológico importante de la enfermedad. Todos los residentes de la ciudad con seis años o más de edad fueron elegibles para el estudio, de los cuales participaron 9,899,828 (92.9%). Si bien no se identificaron nuevos casos sintomáticos, si se pudieron detectar 300 casos asintomáticos. En la Figura 3, vemos la distribución de los casos asintomáticos con respecto a su ocupación laboral. Como se puede observar, casi el 45% de los casos fueron de personas que permanecían en casa o realizaban labores en la misma. Esto es consistente con información recopilada a lo largo de la pandemia, donde la mayoría de las infecciones se dan en casa cuando algún miembro sale a trabajar y relaja las medidas de higiene dentro de su núcleo familiar ya que no presentan ningún síntoma.

Figura 3. Distribución de los casos asintomáticos según su profesión u ocupación laboral. Modificada de https://www-nature-com.biblioteca.ibt.unam.mx:8080/articles/s41467-020-19802-w

Haciendo un rastreo, no se encontraron casos positivos entre las 1,174 personas que tuvieron contacto cercano con los casos asintomáticos. Por otro lado, 107 de 34,424 pacientes con COVID-19 previamente recuperados, dieron positivo nuevamente. Sin embargo, al realizar ensayos donde se tomaron muestras y comprobaron si había capacidad infectiva en cultivos celulares, se observó que a pesar de que las pruebas moleculares dieran un resultado positivo (posiblemente un falso positivo), el material genético del virus presente en los pacientes, no pertenecía a partículas virales infectivas y posiblemente eran restos que el sistema inmune deja al combatir y controlar la enfermedad. Por lo tanto, se puede concluir que la prevalencia de la infección por SARS-CoV-2 en Wuhan fue muy baja entre las cinco y ocho semanas al final del confinamiento. Esto nos sugiere que las medidas de confinamiento estricto fueron exitosas y las pruebas moleculares pueden ayudar a controlar una epidemia y dan certidumbre para tomar decisiones de cómo volver a la normalidad.

La situación actual de Morelos

Aunque el costo del muestreo puede ser elevado, en una situación donde la epidemia causa el 10% de mortalidad en una población, estaría plenamente justificado el gasto. Esto no solo ayuda a la toma de decisiones de manera consiente e informada, sino que da una percepción de control sobre la situación, con la cual la población puede responder de una mejor manera al confinamiento, el cual se puede reducir de manera importante, como se ha observado en China y en una ciudad como Wuhan con cerca de 11 millones de habitantes. Por ejemplo, el estado de Morelos tiene cerca de 2 millones de habitantes, distribuidos principalmente en 4 ciudades, donde Cuernavaca representa casi el 25% de toda la población en el estado de Morelos. La inversión que se puede hacer en diagnósticos para controlar la epidemia en la región podría contribuir a un control mucho más efectivo, como se observó en Wuhan, China. La intención es poder detectar los casos asintomáticos y rastrear los contactos que hayan tenido para así no seguir propagando la enfermedad y tener programas de confinamiento mucho más dirigidos y reducidos. Con estas medidas, la economía y la sociedad no se verían afectadas por tanto tiempo. Aunque Morelos tiene en la actualidad 7,404 casos registrados y 1,277 muertes, ubicándolo en el lugar 30 de numero de contagios registrados, no deja de ser importante mantener las medidas de confinamiento, sana distancia y uso de cubrebocas ante la falta de pruebas diagnósticas. Lo más preocupante en este momento, es el aumento de movilidad, que para la mayoría de las circunstancias ha regresado a la misma frecuencia que se tenia antes de la pandemia, como se observa en las estadísticas encontradas en el sitio de Google https://news.google.com/covid19/map?hl=en-US&mid=%2Fm%2F01btwx&gl=US&ceid=US%3Aen

En las siguientes entregas hablaremos de las medidas preventivas y más detalles de lo que sabemos del virus, que ha dejado de ser considerado como una enfermedad respiratoria, ya que es capaz de producir una enfermedad multisistémica que se ve agravada por otras epidemias que ya estaban presentes en la población mexicana, como la diabetes, hipertensión y obesidad, con lo que se convierte en una sindemia (conjunto de epidemias).

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Referencias

https://www-nature-com.biblioteca.ibt.unam.mx:8080/articles/s41467-020-19802-w

Ligas de interés

https://coronavirus.jhu.edu/map.html

https://news.google.com/covid19/map?hl=en-US&mid=%2Fm%2F0b90_r&gl=US&ceid=US%3Aen

https://news.google.com/covid19/map?hl=en-US&mid=%2Fm%2F01btwx&gl=US&ceid=US%3Aen

http://www.acmor.org/articulo/un-nuevo-coronavirus-que-es-eso-nos-tenemos-que-preocupar

http://www.acmor.org/articulo/covid-19-seis-meses-del-inicio-de-la-pandemia-segunda-parte

http://www.acmor.org/articulo/covid-19-seis-meses-del-inicio-de-la-pandemia-primera-parte

Quédate quieto

• Va un reto imposible.
• ¡No existen los imposibles, acepto el reto!
• Te reto a que te quedes quieto durante un segundo.
• ¡Trivial!, va: cero…uno, ¡listo! Aquí estoy y no moví ni una pestaña.
• Perdiste, te moviste y no un milímetro, un centímetro, ni un metro. Durante ese segundo te moviste trescientos mil kilómetros.
• ¡Cómo! No inventes, me quedé en la misma postura en la misma silla dentro de la misma casa, no me moví a ninguna parte. ¿Será que te refieres a que la Tierra giró sobre su eje, se desplazó alrededor del Sol y éste alrededor de la galaxia?
• No me refiero a la rotación ni translación de la Tierra ni al movimiento del Sol.
• ¿Entonces?
• Me refiero a que te moviste trescientos mil kilómetros en el espacio-tiempo durante un segundo, desde el pasado hacia el futuro, y nunca más repetirás dicho paseo. (Espero hagas muchos más).
• Me estás haciendo trampa. No me moví, simplemente pasó el tiempo, y el tiempo se mide en segundos, no en kilómetros.
• Eso es lo que se creía en la antigüedad, pero desde principios del Siglo XX sabemos que el tiempo y la distancia deben medirse con las mismas unidades, pues así la física se simplifica. Un segundo corresponde aproximadamente a 300,000 kilómetros (exactamente, a 299,792.458 km). Así, eso nos permite hacer geometría del espacio-tiempo y comparar mediciones realizadas por distintos observadores. Así como decir 10 pasos al norte puede significar algo distinto para quien se orienta con una brújula magnética que para quien se orienta con el eje de rotación de la Tierra, o con el sol matutino, un segundo para un observador puede significar un tiempo distinto que para otros observadores que pasen volando en naves espaciales, pero hay teoremas similares al teorema de Pitágoras que nos permiten comparar de manera objetiva las distancias entre dos eventos, sin importar quién los mida.
• Y ¿cuál es ese teorema?
• Imagina un triángulo en el espacio-tiempo formado por líneas rectas que unen mi posición actual, tu posición actual y tu posición dentro de un segundo (suponiendo que te quedas tan quieto como puedas). Esas líneas formarían un triángulo rectángulo en el cual la diferencia de los cuadrados de los catetos es igual al cuadrado de la hipotenusa.
• Dirás la suma.
• No, la diferencia, pues el espacio-tiempo se rige por la métrica de Minkowsky, no la de Euclides. Por lo mismo, la rapidez con que recorres el espacio-tiempo es c=300,000 km/s, ya sea que te quedes sentado o estés corriendo, vayas en un tren, en un avión o en una nave espacial. Tu velocidad en el espacio puede cambiar, pero tu rapidez en el espacio tiempo no cambia.

Estoy atrapado

• Como los cuadrados de los catetos son una cantidad positiva, y el cuadrado de la hipotenusa también, la velocidad con la que nos movemos en el espacio no puede superar la velocidad c, que es la misma que la velocidad de la luz. Por lo tanto, tú y yo estamos atrapados en nuestro cono de luz futuro del que jamás podremos salir.
• ¿Un cono en el espacio-tiempo?
• Sí. Imagina que prendes e inmediatamente después apagas un foco. Formarías así un pulso luminoso que se alejaría del foco, 300,000 km cada segundo en todas las direcciones. Así, dos segundos después, el destello ocupará una esfera de radio 600,000km. Tres segundos después, una esfera de 900,000km y así sucesivamente. Si apilas estas esferas en un diagrama de espacio tiempo verás que forman un cono. Te muestro una figura (Figura 1Error: Reference source not found).

Figura 1. Cono de luz. Los círculos en el plano X-Y representan la posición ocupada por un pulso luminoso a distintos tiempos t. Los cilindros proyectan cada círculo hacia el plano T=t donde T es el eje del tiempo. La unión de todos los círculos forma un cono, el cono de luz, del que nada escapa.

• Pero esa figura muestra círculos no esferas.
• Sí, pero es por mi incapacidad de dibujar figuras en las cuatro dimensiones del espacio-tiempo. Por eso, reduje una dimensión espacial y dibujé un cono formado de círculos y no un hipercono formado de esferas. Espero que igual puedas entender la analogía.
• ¿Y para qué te quieres escapar del cono?
• Si quisiera viajar a la estrella más cercana a la Tierra no podría llegar antes de cuatro años; no podría llegar antes de que la línea de universo de la estrella cruce mi cono de luz, aun empleando la tecnología más sofisticada que se pueda concebir, la cual no existe ahora, y cuando regrese a la Tierra todos mis amigos serán viejitos, si es que queda alguno. Además, si volteo a ver la información que me llega, toda está atrapada en mi cono de luz pasado. Los eventos fuera de mi cono de luz, ni los puedo afectar ni puedo llegar a ellos, ni me pueden afectar. El universo es grande, pero sólo podemos interactuar con una pequeña parte del mismo.

Escape

• Ahora, toma una pelota y aviéntala hacia arriba. Ten cuidado de que no haya casas ni otras personas cerca. ¿Qué sucedería?
• Esto es fácil. La pelota subirá, disminuirá su velocidad hasta detenerse y empezará a caer hacia abajo donde podría atraparla.
• ¿Y sí la avientas con mayor velocidad?
• Pues simplemente, tardaría más en caer. Pero el hecho es que todo lo que sube, debe bajar, tarde o temprano.
• No, las cosas no son así. Si la aviento con una altísima velocidad, mayor que la velocidad de escape de la Tierra (y claro, la debo aventar desde más allá de la atmósfera para que no la frene la fricción con el aire) no regresaría.
• Y ¿qué es eso de la velocidad de escape?
• Seguramente recuerdas que una masa m en movimiento con velocidad tiene una energía cinética K=mv2/2, simplemente por moverse.
• Y una masa cerca de la superficie de la Tierra tiene una energía potencial, de acuerdo a su altura.
• Ya recuerdo, V=mgz, donde m es la masa, g la aceleración de la gravedad y z la altura respecto al suelo.
• Sí, pero esa fórmula es aproximada. La fórmula correcta es V=-GMm/r, donde G es la constante de la gravitación universal, que descubrió Newton, M la masa de la Tierra y r la distancia al centro de la Tierra. La energía total K+V no cambia conforme un proyectil sube y baja en el vacío. Conforme la masa sube, V aumenta y K Si K llega a cero, la masa dejaría de subir y empezaría a caer, pero si K+V es positivo, K no se puede hacer cero y la masa no regresaría más a la Tierra. Se puede escapar.
• ¿Y qué velocidad es esa?
• En la superficie de la Tierra podemos despejar la velocidad v de igualar mv2/2-GMm/r=0, y obtener v=11,186m/s=40,370 km/h. No parece ser nada lenta.

Curvatura del espacio tiempo

• El ejercicio realizado arriba usa conceptos de mecánica clásica como fuerza y energía. Sin embargo, la Teoría General de la Relatividad nos dice algo mucho más raro. Nos dice que la fuerza de gravedad no existe. En realidad, las masas, la energía y el ímpetu son las fuentes en unas ecuaciones de campo cuya solución nos proporciona la curvatura del espacio tiempo. Las ecuaciones de Einstein se ven muy simples, aunque son muy difíciles de resolver en general: .
• ¿Cómo que el espacio-tiempo es curvo?

Así es. Todas las partículas se mueven a lo largo de las líneas más rectas que se pueden construir en el espacio-tiempo curvo. Estas líneas se llaman geodésicas. Una forma de entender la curvatura es observar en cada punto el cono de luz. Si todos los conos apuntan en la misma dirección, el espacio-tiempo es plano. Si unos conos están inclinados en una dirección y otros en otra, el espacio tiempo es curvo. En la Figura Error: Reference source not found puedes ver cómo se curva el espacio-tiempo en la vecindad de una estrella. Sin embargo, si la estrella fuese tan grande que la atracción gravitacional sea mayor que las fuerzas que mantienen separados a sus átomos, o más grande aún que las fuerzas entre los nucleones, neutrones y protones, o entre sus partes, los quarks y gluones, podría no detenerse el colapso, sino hasta que se formara una singularidad en el centro, en la que las leyes de la física podrían ser muy distintas de las que conocemos. En este caso, tendríamos un agujero negro.

Figura 2. Colapso de una estrella masiva. Se muestra la materia que cae hacia el centro de la estrella debido a la atracción gravitacional entre sus partículas. La parte de abajo de la figura ilustra como los conos de luz se inclinan hacia el centro de la estrella. De manera que partículas moviéndose a lo largo de las trayectorias más rectas en esa geometría, le darían vuelta a la estrella como si existiera una fuerza gravitacional. Pero si el colapso continúa, llega un momento en que los conos de luz futuros quedan apuntando hacia el eje de la estrella. Es como si el futuro de una partícula que cae queda totalmente dentro del horizonte de eventos.

• Y este espectacular colapso, ¿a qué se debe?
• Podría ser que a una gran estrella se le haya acabado el combustible. Al enfriarse, disminuiría la presión en su centro, y entonces su campo gravitacional la haría colapsar, quizás después de explotar como una supernova. Pero lo importante es que el futuro de los conos de luz alrededor de la singularidad, en la región denotada como Horizonte de eventos, pueden estar tan inclinados que sea imposible salir de dicho horizonte. En ese caso, ninguna partícula, y ni siquiera la luz podrían salir del horizonte de eventos. Salvo por las interacciones gravitacionales, es como si la materia que atraviesa dicho horizonte desapareciera de nuestro universo. Una forma aproximada de estimar la relación entre la masa y el radio del horizonte de un agujero negro es pedir que la velocidad de escape sea igual a c, puesto que nada puede viajar más rápido que la luz.

Premios Nobel

• Pero me dijiste que me contarías del premio Nobel.
• Claro, y me distraje con muchos temas. Resulta que las Ecuaciones de Einstein se ven fáciles, pero son difíciles de resolver. Sin embargo, un colega de Einstein, Karl Schwarzschild, obtuvo en 1916 una solución exacta correspondiente a un agujero negro, pero haciendo suposiciones como que el agujero negro no rota, no tiene campo magnético, y que es isotrópico. Muchos físicos, incluyendo Einstein, creían que en situaciones más realistas, no podrían existir. Roger Penrose (Figura 3) demostró en 1965 que los agujeros negros sí pueden existir, que son estables y que esconden una singularidad en su interior en la que las leyes de la Física son desconocidas. Por otro lado, Reinhard Genzel (Figura 4) y Andrea Ghez (Figura 5) apuntaron los telescopios más grandes y poderosos existentes para ver el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Curiosamente para ver una región más pequeña se requieren telescopios más grandes que para ver una región grande. Viendo a través del polvo que rodea el centro de la galaxia usando para ello luz infrarroja, i.e., más roja que el rojo, encontraron un conjunto de estrellas que orbitan al núcleo galáctico (Figura 6), tan rápidamente que serían arrojadas si no fuera porque hay una enorme fuerza gravitacional, debida a la presencia de un agujero negro supermasivo.

Figura 3. Boceto de Roger Penrose, ganador del premio nobel de física 2020 por mostrar la existencia y estabilidad de agujeros negros.

Figura 5. Boceto de Reinhard Genzel, ganador del premio nobel de física 2020 por su observación de un agujero negro supermasivo en el núcleo de nuestra galaxia.

Figura 5. Boceto de Andrea Ghez, ganadora del premio nobel de física 2020 por su observación de un agujero negro supermasivo en el núcleo de nuestra galaxia.

Figura 6. Órbita de algunas estrellas que circulan alrededor de un agujero negro supermasivo en el núcleo de nuestra galaxia.

• Y ¿qué tan masivo es supermasivo?
• El agujero negro en el centro de nuestra galaxia tiene la misma masa que tendrían cuatro millones de soles.
• Algo leí de un resultado previo de un mexicano.
• Así es, en el año 1979 un investigador de la UNAM, el astrónomo Luis Felipe Rodríguez hizo observaciones empleando ondas de radio y predijo que debería haber una masa de alrededor de cinco millones de soles en el núcleo de nuestra galaxia, muy cercano al valor ahora reconocido.
• También me parece recordar que ya había leído algo al respecto de una imagen de alta resolución tomada a un agujero negro.
• Así es, fue publicado en la columna “La Ciencia, desde Morelos para el Mundo” donde se mencionaron los logros más importantes del 2019 (http://www.acmor.org/articulo/los-logros-mas-importantes-en-ciencia-y-tecnologia-del-2019). De hecho, las fotografías (Figura 7) fueron obtenidas por una red mundial de telescopios en la cual participó México con el Gran Telescopio Milimétrico “Alfonso Serrano” ubicado en el pico de Orizaba.

Figura 7. Imagen integrada del agujero negro en el centro de la galaxia M87. Tomada de https://apod.nasa.gov/apod/ap190411.html

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Agradecimientos

Este trabajo recibió apoyo parcial del proyecto DGAPA-UNAM IN111119.

Ligas de interés

1. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2020/summary/
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius
3. https://www.gaceta.unam.mx/luis-felipe-rodriguez-precursor-en-el-estudio-de-los-hoyos-negros/ (Luis Felipe Rodríguez fue precursor en el estudio de los hoyos negros - Gaceta UNAM)

Los premios Nobel fueron el último deseo antes de morir del sueco Alfred Nobel, quien nació en Estocolmo, Suecia en 1833. Fue un científico, inventor, escritor, hombre de negocios y fabricante de armas, quien además de haber inventado la dinamita y haber registrado 355 patentes, también estaba muy interesado en las causas sociales y la paz. En noviembre de 1895, un año antes fallecer, firmó su testamento, donde estipula que con su fortuna se creara un fondo con el que se premiaría a personas cuyo trabajo haya contribuido al beneficio de la humanidad. En 1900 los albaceas de la fortuna de Alfred formaron la Fundación Nobel, cuya misión es gestionar las finanzas de tal forma que permita asegurar los premios a largo plazo. Fue hasta 1901 que se entregan los primeros galardones. El 7 de octubre del 2020, la Real Academia de las Ciencias de Suecia anunció que el premio Nobel en el área de Química fue para las investigadoras Emmanuelle Charpentier de la Max Planck Unit for the Science of Pathogens ubicada en Berlín, Alemania y Jennifer A. Doudna de la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos. Su trabajo relacionado con el desarrollo de un método para la edición genómica, ha revolucionado el mundo de la ciencia en relativamente poco tiempo. En esta entrega, hacemos una breve reseña del trabajo de estas investigadoras y como esto ha contribuido al desarrollo de la ciencia y al cambio de muchos paradigmas.

El “cut and paste” para el ADN

Un genoma es el compendio de la información genética de cualquier organismo y esta información se encuentra en las moléculas de ADN que contiene cada célula de dicho organismo. Además, si recordamos que esta molécula está formada por cuatro bloques básicos que pueden ser representados por las letras A, T, C y C, es posible representar como un largo texto la información genética. Ahora, imaginemos que es posible tener las mismas herramientas que tenemos para un editor de textos en nuestra computadora. Una de las funciones mas cómodas es la de copiar y pegar (cut and paste en inglés) ya que es de gran utilidad para mover o reacomodar información en un escrito, sin tener que borrar o volver a escribir. De manera análoga, el trabajo de Charpentier y Doudna (Figura 1) ha proporcionado una herramienta molecular que permite modificar la información genética de cualquier organismo. Si bien las aplicaciones son muchas, empezaremos por señalar cuál es el mecanismo de estas “tijeras” moleculares para ADN, llamada CRISPR-Cas9.

Figura 1. Ilustración de Emmanuelle Charpentier (izquierda) y Jennifer Doudna (derecha), ganadoras del premio Nobel de Química en el 2020. Tomada de: https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/premio-nobel-quimica-2020-para-inventoras-tijeras-geneticas_15961

Repeticiones en la información genética de las bacterias

En 1987, un grupo de investigadores japoneses descubrió en el genoma de la bacteria Escherichia coli unas secuencias que se repetían de manera regular y que estaban separadas unas de otras a la misma distancia. De manera más precisa, encontraron secuencias de 29 letras (pares de bases) que se repetían varias veces con una misma orientación. Dentro de esta repetición, observaron una región palíndroma que correspondía a la duplicación de una secuencia de 7 letras orientada en sentido inverso una respecto a la otra. Un palíndromo es una palabra que podemos leer de la misma manera de atrás hacia adelante (por ejemplo, RECONOCER). Además, las repeticiones presentaban la singularidad de que la distancia entre ellas era de 32 letras o en algunos casos hasta 33 letras. Más tarde, en 1993 y de forma independiente, el científico Francisco J. M. Mojica de la Universidad de Alicante, descubre en la arqueobacteria Haloferax mediterranei, el mismo tipo de arreglo. En el año 2000, Francisco J. M. Mojica y colaboradores detectaron un gran número de estas secuencias repetidas en otras bacterias, arqueas e incluso mitocondrias (organelos de células eucariontes). A este arreglo en el genoma le llamaron CRISPR que son las siglas en inglés de clustered regularly interspaced short palindromic repeats (en español, repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas).

CRISPR y el sistema inmune en bacterias

Nuevamente fue el grupo de Francisco J. Mojica el que se dio cuenta de la relación que existe entre las secuencias CRISPR y los espaciadores asociados, con lo que podría ser considerado un análogo del sistema inmune en bacterias. Sus observaciones fueron clave para la caracterización del sistema CRISPR y las proteínas Cas. Esta familia de proteínas tiene una actividad de endonucleasa, lo cual les permite hacer cortes en alguna parte de una cadena de ADN. Sin embargo, la diferencia con respecto a otras proteínas con la misma actividad, es que estas enzimas pueden usar una “guía” para realizar dichos cortes sobre las cadenas de ADN.

Entonces, las bacterias pueden capturar ADN del exterior el cual normalmente degradan y aprovechar las moléculas que forman la cadena. Pero también las bacterias son víctimas de virus o plásmidos que las infectan para poder replicarse. En particular, a los virus que infectan bacterias se les llama bacteriófagos. Por lo tanto, las bacterias requieren de un sistema que les permita reconocer y diferenciar el ADN extraño del propio para así poder defenderse de estas infecciones. Una manera de hacerlo es capturar el ADN invasor e integrarlo en las regiones CRISPR en forma de un espaciador. Esta sería la primera etapa de su respuesta inmune. La siguiente etapa es transcribir esa información para crear moléculas de ARN y procesarlas para tener pequeños fragmentos muestra de la secuencia del ADN invasor. El tener esas copias de ADN invasor integrado a su propia información genética, funciona de manera similar a tener una “memoria inmune” y con los fragmentos de ARN producidos, otras proteínas Cas pueden usarlos como guía para degradar ADN o ARN externo, ya que quedaría reconocido gracias a las “guías” de ARN, como material genético invasor (Figura 2). De esta manera, las bacterias se protegen de las infecciones por bacteriófagos y entre más secuencias externas guarden en sus arreglos CRISPR, mejor protegidas están contra los ataques de virus. A este proceso se le conoce como interferencia por ARN.

Figura 2. Sistema CRISPR-Cas en bacterias. Si un bacteriófago inyecta su material genético, las proteínas Cas son capaces de integrarlos como un espaciador en sus arreglos CRISPR. Estas secuencias son transcritas y utilizadas como “guías” para que otras proteínas Cas encuentren y destruyan ADN de bacteriófagos que traten de invadir a la bacteria, para así degradarlo y que no cause daño. Tomada de: https://es.wikipedia.org/wiki/CRISPR#/media/Archivo:CRISPR_espa%C3%B1ol.png

El sistema CRISPR-Cas9 y el comienzo de la edición genética

En particular, el investigador Moineau y sus colegas caracterizaron una combinación de arreglos de ADN con una proteína llamada Cas9 y llamaron a este sistema CRISPR-Cas9. Ellos demostraron que la proteína crea cortes en posiciones precisas de las cadenas dobles del ADN, cuando es reconocida por la secuencia guía que se obtiene de los espaciadores en las regiones CRISPR. Este corte es de 3 nucleótidos hacia arriba de las regiones repetitivas del arreglo. Esta es una característica distintiva de los sistemas CRISPR, en los que la interferencia está mediada por una única proteína grande (en este caso, Cas9) junto con las guías de ARN. De manera independiente, Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier, recientes ganadoras del Premio Nobel de Química 2020, habían estado explorando a las proteínas asociadas a CRISPR para aprender cómo las bacterias utilizan a los espaciadores en sus sistemas inmunes. Juntas estudiaron un sistema CRISPR más simple que se basa en la proteína llamada Cas9. Encontraron que las bacterias responden ante un bacteriófago al transcribir espaciadores y ADN palindrómico en una larga molécula de ARN y que entonces la célula utilizaba un ARN llamado Trans-activating crRNA (tracrRNA) y también Cas9 para cortarla en pedazos. Al ser Cas9 una endonucleasa especializada en cortar ADN, tiene capacidad dos sitios de corte activos (HNH y RuvC), uno para cada cadena de la doble hélice. Parte de la investigación de las científicas recientemente galardonadas, fue que demostraron que podrían desactivar uno o ambos sitios preservando la habilidad de Cas9 de ser específico para su ADN objetivo. El equipo de investigación combinó al tracrRNA y ARN espaciador para formar una molécula llamada single-guide RNA que, al combinarse con la proteína Cas9, podía encontrar y cortar los blancos correctos de ADN (Figura 3). Con este conocimiento, propusieron que estos ARN guías podían sintetizarse para ser utilizados podrían utilizarse para la editar cualquier región en cualquier genoma, siempre y cuando ya se tuviera información del mismo. La primera vez que se demostró el sistema CRISPR-Cas9 funcionaba como una herramienta de ingeniería y edición genética en cultivos de células humanas, fue en el año 2012. ​Desde entonces, se ha utilizado en muchos organismos, incluidos los organismos modelo como la levadura del pan (Saccharomyces cerevisiae), el pez cebra (Danio rerio), ​ la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), en​ el gusano Caenorhabditis elegans y en ratón (Mus musculus), así como en varias plantas, donde se ha conseguido su mejoramiento por medio de esta herramienta.

Figura 3. Esquema del mecanismo del sistema CRISPR.-Cas9 que funcionan como un “copiar y pegar” de la información genética.

El futuro y la controversia de la edición genética en humanos

La tecnología CRISPR-Cas9 ha tenido un impacto revolucionario en el mundo de la medicina. Según señalan en la Academia Sueca de Ciencias que otorga el premio Nobel, la edición genética solía ser un trabajo lento, difícil y, a veces, imposible. Sin embargo, el uso de la técnica CRISPR-Cas9 permite cambiar “el código de la vida” en tan solo unas semanas. La primera evidencia de que CRISPR puede revertir síntomas de enfermedad en organismos vivos fue demostrada en marzo de 2014, cuando investigadores del Massachusetts Institute of Technology, curaron a ratones de desórdenes genéticos del hígado. Pero la gran esperanza es que puede permitir nuevas terapias para los seres humanos (Figura 4). Ya se han emprendido ensayos de tratamientos de la anemia de células falciformes, el cáncer o la ceguera hereditaria que se basan en CRISPR. Sin embargo, como se publicó en una entrega pasada (http://www.acmor.org.mx/?q=content/la-necesidad-de-congruencia-entre-la-ciencia-y-la-%C3%A9tica-la-edici%C3%B3n-gen%C3%A9tica), la edición genética en humanos es sin duda, un tema de debate debido a las implicaciones que esto puede tener.

Figura 4. Edición de células germinales en humanos con fines de corregir errores que produzcan enfermedades genéticas.

Desde la perspectiva científica, la edición de genomas aún tiene limitantes. Aunque tenemos la capacidad de corregir enfermedades hereditarias con los cual se solucionarían grandes problemas de salud y sobre todo mejorar la calidad de vida de toda la humanidad, aún existen muchos riesgos desconocidos, como la generación de otros defectos o enfermedades genéticas que también serían heredables. Por lo tanto, regular las situaciones que ameritarían este tipo de terapia de ingeniería genética es de suma importancia. La edición de genomas en humanos, es aún un trabajo en proceso ya que, hasta ahora, se ha aprobado el uso de la tecnología CRISPR-Cas9 para la edición de embriones humanos solo como último recurso para corregir errores genéticos que pudieran provocar enfermedades hereditarias. Entonces, no solo debemos mejorar o estar seguros de que la tecnología de edición de genomas funcione, sino también de que la relación entre la enfermedad y las variantes en el genoma estén fuertemente asociadas. Pero lo más difícil es garantizar que los cambios por la edición genética no desencadenen otro problema y predecir esto sigue siendo un reto para la ciencia.

Finalmente, el premio ha sido bien merecido por las científicas ganadoras, que aunque se han visto en litigios relacionados con la propiedad intelectual de la tecnología CRISPR-Cas9, su contribución científica a la humanidad, es indiscutible. Con respecto a la ética de la edición genética en humanos, existe un esfuerzo mundial con el cual se ha iniciado una organización no gubernamental (ONG) llamada Association for Responsible Research and Innovation in Genome Editing (ARRIGE; http://arrige.org/) y como su nombre en inglés nos sugiere, estaría encargada de promover la investigación responsable e innovar en el área de edición de genomas. El lanzamiento de esta organización se llevó a cabo en París, Francia, en marzo del 2018 y desde entonces trata de informar a todos los involucrados (académicos, compañías privadas, ciudadanos y gente encargada de tomar decisiones) acerca del desarrollo de las tecnologías para edición de genomas para llevarla a cabo en un ambiente social de aceptación. Mientras esta tecnología no esté regulada o completamente disponible para cualquier persona, puede ser otro detonador de desigualdad social, lo cual sería una pena para la ciencia y la tecnología.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Referencias

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.8b01551?utm_source=pubs_content_marketing&amp;utm_medium=axial&amp;utm_description=PUBS_1020_JHS_2020chemnobel&amp;ref=pubs_content_marketing_axial_PUBS_1020_JHS_2020chemnobel

https://www.broadinstitute.org/files/news/pdfs/PIIS0092867415017055.pdf

Ligas de interés

https://www.investigacionyciencia.es/noticias/premio-nobel-de-qumica-para-el-mtodo-crispr-cas9-de-edicin-del-genoma-19099

https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2020/press-release/

https://www.broadinstitute.org/what-broad/areas-focus/project-spotlight/crispr-timeline

https://es.wikipedia.org/wiki/CRISPR

La carrera para obtener una vacuna contra la actual pandemia de COVID-19 sigue siendo un proceso donde el compromiso científico y médico es muy importante. El mundo sigue en la expectativa de una solución al problema más grande de salud que ha habido en los últimos 100 años. El camino para desarrollar una vacuna ha sido más corto que para otras enfermedades, pero no deja de ser complicado y lleno de obstáculos que hay que sortear por el bien de la humanidad. En esta entrega continúo con la revisión de los resultados de otras vacunas basadas en diferentes estrategias. También abordo el tema de la importancia de las fases clínicas y la ética durante el desarrollo de una vacuna.

La vacuna de Sinopharm y el Instituto de Productos Biológicos de Wuhan

Esta vacuna se basa en utilizar la cepa WIV04 del virus SARS-CoV-2, la cual se aisló de un paciente que estuvo en el hospital Jinyintan en Wuhan. El virus se cultiva en células de riñón de mono verde, lo cual es una técnica común de laboratorio y se inactiva para después ser mezclada con alumbre (hidróxido de aluminio), el cual funciona como adyuvante en la vacuna. Esta vacuna se administra vía intramuscular en una inyección de 0.5 ml y fue aplicada a 96 pacientes durante la fase 1 y a 224 pacientes en la fase 2, donde los participantes eran adultos entre 18 y 59 años con una tasa de 60/40% de mujeres/hombres. Cabe mencionar que inicialmente para la fase 1 se habían reclutado 201 voluntarios, pero 105 fueron descartados y en la fase 2 se habían reclutado 280 de los cuales 56 también fueron descartados (Figura 1). Las razones para descartarlos fueron padecer comorbilidades, no haber llenado el formato de consentimiento, tener reacciones alérgicas a medicamentos, resultados anormales en los análisis clínicos o por haber estado en áreas con riesgo de contagio al virus.

Figura 1. Diseño experimental del estudio para la vacuna del virus inactivado, para las fases 1 y 2. Se detalla la distribución de los participantes para cada grupo. Tomada de: https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2769612

Para la fase 1, se hicieron 3 grupos de manera aleatoria, donde se probaron 3 diferentes dosis de la vacuna (baja, media, alta) y un grupo control donde solo se les administra adyuvante (alumbre). La vía de administración fue intramuscular y se aplicó la inyección inicial, a los 28 y a los 56 días. Para la fase 2, ya con la dosis definida, los 224 participantes fueron divididos en 2 grupos para probar la inmunidad generada por la vacuna (Figura 1) a los 14 y 21 días. En ambas fases clínicas, los pacientes fueron inyectados 3 veces ya sea con solo el adyuvante o una dosis de la vacuna. Es importante mencionar que, en todos los casos hubo siempre un grupo control donde solo se administró el adyuvante (alumbre) y que no se espera que genere una respuesta inmune contra el virus. Esto nos permite distinguir si la vacuna tiene un efecto real o si el efecto placebo no es distinguible de la vacuna. Se revisaron a todos los pacientes para evaluar las complicaciones y reacciones adversas que pudieran ser relacionadas con la vacuna y para la fase 1, se registró que el 12.5% de los pacientes que recibieron solo el adyuvante, presentaron algún tipo de reacción. Para las 3 diferentes dosis, se observó que el 20.8%, 16.7% y 25.0% de los pacientes, presentaron reacciones para las dosis baja, media y alta, respectivamente. Por lo tanto, para la fase 2, se decidió que se usaría la dosis media, para la cual se evaluaría la respuesta inmune a los 14 o 21 días. Para el grupo de 14 días, los que recibieron solo el adyuvante o la vacuna, el 6 y 14.3% de los pacientes presentaron alguna reacción adversa, respectivamente. En el caso del grupo de 21 días, presentaron reacciones adversas el 19 y 17.9%, con la vacuna o solo el adyuvante, respectivamente. Dentro de las reacciones adversas más comunes se observaron dolor en el sitio de la inyección y fiebre, las cuales fueron catalogadas como leves.

Tomando muestras de sangre de los pacientes que recibieron la vacuna, se evaluó la cantidad de anticuerpos neutralizantes, para cada tratamiento en ambas fases. En resumen, todos los que recibieron la vacuna presentaron anticuerpos capaces de unirse a la proteína de la espiga, con lo que serían capaz de neutralizar al virus de manera específica vía inmunoglobulinas tipo G (IgG). Algo importante es que la cantidad y efectividad de la vacuna aumenta con el número de aplicaciones y el tiempo. Por lo que a los 28 días y después de 3 inyecciones, se obtuvieron los mejores resultados. En comparación con los resultados obtenidos con la vacuna de AstraZeneca y otras vacunas, los resultados de anticuerpos neutralizantes fueron muy similares. También se revisó que no hubiera reacción inmune en los pacientes que recibieron solo el adyuvante. Sin embargo, no se observó ninguna reacción que fuera de preocupación, aunque se seguirá monitoreando en la subsecuente fase 3.

Los autores que reportan los resultados de esta vacuna, declaran las limitaciones que tiene tanto su estudio como el alcance de la vacuna. La planeación de las pruebas tuvo que cambiar sobre la marcha, por lo que por lo que algunos resultados deben ser interpretados con cuidado. Solo se presentaron resultados para algunos de los grupos probados en las reacciones adversas, por lo que analizar un número mas grande de casos incrementará la confiabilidad estadística a todos los niveles. Finalmente, a pesar de la generación de anticuerpos neutralizantes, no se puede asegurar que dichos anticuerpos puedan proteger de una infección por SARS-CoV-2 aunque las probabilidades son altas.

La vacuna Gam-Covid-Vac (Sputnik V) del Instituto de Investigación Gamaleya

Esta vacuna desarrollada por uno de los institutos de investigación del gobierno ruso, ha generado una gran controversia en la comunidad científica y en la sociedad. La razón fue que el presidente de Rusia, Vladimir Putin, realizó una declaración el 11 de agosto donde renombra la vacuna a Sputnik V y que iniciarían la producción y aplicación de la vacuna, antes de tener los resultados de la fase 3. Sin embargo, unos días después se retractaron y dijeron que solo se usaría la vacuna hasta que tuvieran la aprobación después de revisar los resultados de la fase 3. Esta fase pretende reclutar cerca de 40,000 participantes en diferentes países, entre los cuales se encuentra México.

La estrategia para esta vacuna fue usar dos adenovirus recombinantes en los cuales se pone la información genética para la proteína completa de la espiga del virus SARS-CoV-2 (rAd26-S y rAd5-S). De manera similar a la vacuna de AstraZeneca, estos vectores virales no se pueden replicar en el cuerpo humano, por lo que hay que poner una dosis alta de 1 trillón de estas partículas virales por dosis. Aquí puede venir la primera critica, ya que dicha dosis está basada en resultados no publicados de su fase preclínica, por lo tanto dicho estudio no ha sido evaluado por otros miembros de la comunidad científica de manera independiente. El diseño para la fase 1 y 2 de esta vacuna, es diferente a los que se ha visto para las otras vacunas (Figura 2). De entrada, se evaluaron los efectos de cada vector viral por separado y luego en conjunto de manera consecutiva. Se aplicó de manera intramuscular, ya sea a partir de la vacuna congelada o liofilizada (en polvo), reconstituida en agua. Para la fase 1, se aplicó una sola dosis donde en un grupo se probó el vector rAd5-S y en otro el vector rAd26-S, ambos por separado y se evaluó la respuesta a los 28 días. Para la fase 2, se administró una primera dosis del vector rAd26-S y una segunda dosis del vector rAd5-S a los 21 días, donde se evaluaron los resultados. Otra crítica es que los participantes no fueron organizados en los grupos de manera aleatoria, sino que fueron incluidos simplemente en cuanto su consentimiento firmado era recibido. Esto puede generar sesgos, como la distribución de género en grupos donde se tuvieron solo hombres para el estudio. Finalmente, la respuesta inmune de cada participante fue evaluada a los 0 y 28 días para los de la fase 1 y 0, 28 y 42 días para los de la fase 2.

Figura 2. Diseño experimental para la vacuna Gam-Covid-Vac (Sputnik V) para las fases 1 y 2. Tomada de: https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(20)31866-3/fulltext

Los resultados obtenidos para esta vacuna en el día 14, ya sea con alguno de los dos virus recombinantes por separado, se observaron anticuerpos IgG específicos para el dominio de unión de la proteína espiga del SARS-CoV-2, en el 88.9% de los pacientes que recibieron el vector rAd26-S y el 84.2% los que recibieron el rAd5-S. Sin embargo, a partir del día 21, el 100% de los participantes presentaron los anticuerpos. Durante la fase 2, el 85% de los participantes presentaron los IgG después del día 14 después de la primera dosis con el vector rAd26-S, pero el 100% de participantes desarrollaron los anticuerpos a partir del día 21. El refuerzo con el vector rAd5-S dio como resultado que la cantidad de anticuerpos IgG se incrementara en comparación con los generados con solo un vector, lo cual se observó después de 7 días de administración del refuerzo. Un resultado importante es que, al cabo de 42 días, solamente el uso de los 2 vectores virales pudo generar la generación de anticuerpos en el 100% de los participantes, lo cual no se alcanza si se usa alguna de las vacunas por separado. Se realizaron pruebas para otros mecanismos del sistema inmune como los linfocitos tipo T, para los cuales se observaron resultados similares a los reportados por otras vacunas basadas en vectores virales. A pesar de que los resultados obtenidos son muy prometedores, hay detalles en el diseño experimental que generan cierta alarma. Por ejemplo, no usan un control negativo como los vectores virales con otra proteína que no tenga que ver con el virus, como lo hacen en la vacuna de AstraZeneca. También, el número de participantes por grupo es muy pequeño, comparado con los estudios de las otras vacunas y esto puede hacer cuestionables los resultados del estudio.

Finalmente, lo más cuestionable del desarrollo de esta vacuna es que el gobierno ruso quisiera aplicarla en la población antes de tener los resultados de una fase clínica 3, lo cual puede ser sumamente peligroso para los participantes.

La importancia de la fase 3 y la ética

En la fase 3, la vacuna se administra a miles de personas donde ya se incluyen participantes de diferentes edades, incluyendo algunos con enfermedades que los ponen en grupos de riesgo. Todo esto se debe comparar contra un grupo donde se administra un placebo, el cual no debe generar una respuesta inmune contra el virus y todo en un esquema donde los voluntarios no saben si están recibiendo la vacuna o el placebo. Básicamente, esta etapa determina si la vacuna va a generar una protección en caso de una infección real por el virus. En junio, la Federal Drug Administration (FDA) de Estados Unidos determinó que, para dicho país, cualquier vacuna que se autorice para su uso debe conferir al menos una protección del 50% de la población vacunada, para ser considerada como una vacuna efectiva. Por otro lado, en esta fase se llegan a observar casos con reacciones adversas graves que posiblemente no se observaron en las otras fases, debido al número limitado de participantes.

En la entrega anterior publicada el pasado 6 de septiembre, se describieron los resultados de la vacuna desarrollada por la Universidad de Oxford y la compañía AstraZeneca. Muy recientemente, la compañía anunció que detendrían el desarrollo de la vacuna, debido a que uno de los participantes de la fase 3 presentó reacciones adversas. A pesar de que la suspensión del proyecto solo duró 6 días, el hecho de investigar cualquier problema relacionado con la vacuna, aunque fuera solo por un caso, habla muy bien de la seriedad y sentido de la ética de la empresa y desarrolladores involucrados. Si bien la farmacéutica no dio detalles del caso, algunas fuentes cercanas pero extraoficiales, relataron que el uno de los participantes presentó una enfermedad inflamatoria llamada mielitis transversa. En esta enfermedad se da la inflamación en ambos lados de la parte baja de la columna vertebral. Síntomas como dolor, debilidad muscular, parálisis y perdida de las funciones en la vejiga e intestinos son relacionados con este padecimiento. Debido a que esta enfermedad puede estar relacionada a infecciones virales o alteraciones del sistema inmune, se tuvo que suspender la fase 3 de la vacuna hasta no tener mayores evidencias o reportes de este caso. Después de ser evaluado el caso por un comité de las autoridades regulatorias de medicamentos, la fase 3 de la vacuna ChAdOx1 continua su camino a partir del 12 de septiembre, aunque solo dentro del Reino Unido, lo cual generó ciertas especulaciones.

A nivel mundial, es importante demostrar una ética intachable durante el desarrollo de una vacuna y más si involucra el tratamiento que podría terminar con una pandemia. Si algo sale mal, entonces la salud de la población mundial se podría ver comprometida, no solo por los efectos secundarios de la aplicación de la vacuna, sino por una fallida protección de la vacuna contra el SARS-CoV-2. En ese aspecto, las políticas de algunos de los desarrollos en países como China y Rusia han sido muy cuestionados. En ambos países se ha autorizado el uso de vacunas sin tener los resultados de la fase 3. Este es el caso de la vacuna china de la compañía CanSinoBIO basada en el adenovirus llamado Ad5 (similar al de la vacuna rusa), donde a partir del 25 de junio la vacuna se ha administrado al personal militar en China.

En el caso de la vacuna rusa que ha sido revisada en esta publicación, las declaraciones iniciales sobre su autorización sin esperar a los resultados de la fase 3, han generado críticas importantes que podrían tener consecuencias a largo plazo. Incluso, en México se ha llegado a acuerdos para realizar parte de los ensayos clínicos de la fase 3 para la vacuna Sputnik V, pero se han generado críticas y cuestionamientos a raíz de esta decisión, los cuales en parte se originan debido a los resultados de las pruebas de las fases 1 y 2, pero en gran medida por el manejo político que se le ha dado.

Finalmente, se han revisado los desarrollos más importantes de vacunas contra COVID-19, en función de los resultados reportados y su grado de avance. Sin embargo, como podemos ver, ninguno esta libre de critica y cuestionamiento ya sea por la comunidad científica o por la sociedad en general. En la medida que los resultados de la fase 3 garanticen la efectividad y seguridad de dichas vacunas, tendremos al menos 3 opciones para el 2021 que nos ayuden a controlar la actual pandemia. No hay que olvidar que la efectividad de estas vacunas esta también relacionada con otros factores como la mutabilidad del virus, la cual, aunque ha demostrada ser baja, sigue siendo un riesgo latente. Hay que considerar que un buen programa de vacunación en cada país, será necesario para erradicar la enfermedad a nivel mundial. Mientras, las medidas de higiene y posiblemente un aislamiento intermitente serán acciones necesarias para el control de la enfermedad, al menos hasta que las vacunas sean aprobadas, producidas y aplicadas a nivel mundial.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Referencias

https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2769612

https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(20)31866-3/fulltext

Ligas de interés

https://www.nytimes.com/interactive/2020/science/coronavirus-vaccine-tracker.html

https://www.nytimes.com/2020/09/12/health/astrazeneca-coronavirus-vaccine-trial-resumes.html

En México, el conteo más reciente para enfermos diagnosticados con COVID-19 (por pruebas moleculares), es de más de 700,000 casos confirmados. Sin embargo, una alarmante cifra de más de 69,000 muertes nos pone en una situación compleja donde nos damos cuenta que esta enfermedad es mucho más compleja y mortal de lo que se había supuesto. Al cabo de 8 meses donde hemos observado la evolución de una pandemia que ha sido muy difícil de controlar, se tienen avances importantes en el desarrollo de vacunas que puedan prevenir los contagios. Esto nos dan esperanza a mediano plazo, donde se espera que la pandemia y enfermedad ocasionada por el virus SARS-CoV-2 pueda ser controlada y eventualmente, erradicada. El desarrollo de una vacuna es el resultado de la unión de muchos logros en diferentes áreas de la ciencia. Para combatir a un patógeno se requiere tener toda la información necesaria del mismo, empezando por su información genética. Una vez que se tiene dicha información, se puede empezar a estudiar cómo va cambiando el virus genéticamente, qué síntomas provoca y cómo se distribuye en las poblaciones humanas. Dentro de una población, es necesario estudiar cómo responden los individuos, cuáles son sus síntomas y cómo es el desenlace o complicaciones de la enfermedad. Para la COVID-19, el índice de mortalidad ha sido alto y aunque se tiene conocimiento de cuáles son los grupos de riesgo en la población, el contagiarse de SARS-CoV-2 sigue siendo una “ruleta rusa” donde cualquier individuo puede presentar complicaciones que lo lleven a la muerte. Actualmente, no existen tratamientos que puedan eliminar o detener la reproducción del virus y para muchos de los que han sido propuestos como posibles tratamientos, existen evidencias científicas y médicas para concluir que no tienen un efecto significativo en el combate a la enfermedad (ivermectina, hidroxicloroquina, azitromicina, etc.). Solo contamos con algunos medicamentos que pueden utilizarse para una mejor recuperación cuando existen complicaciones, disminuyen la probabilidad de que causen la muerte. Este es el caso específico del antinflamatorio esteroidal betametasona, que al ser aplicado en pacientes intubados, les da una mejor prospección de supervivencia. Debido a que desarrollar un medicamento efectivo para alguna enfermedad es un proceso largo y complicado, la búsqueda de una vacuna podría ser una mejor línea de investigación, con mejores resultados al ser parte de las medidas de prevención contra una enfermedad. En esta entrega hablaré en dos partes, de los desarrollos de vacunas que van en las etapas más avanzadas y que se perfilan como opciones reales para inmunizar a la población mundial. Durante esta primera parte, hablaré de las estrategias para desarrollar una vacuna y los resultados para la vacuna desarrollada por la farmacéutica Astra Zeneca y académicos de la Universidad de Oxford.

Las vacunas para COVID-19

Como ya se ha escrito en ediciones pasadas de esta columna, las vacunas son tratamientos seguros y efectivos contra enfermedades cuyos síntomas pueden llegar a ser mortales o para los cuales no hay medicamentos que puedan detener o eliminar la enfermedad. Nuestro sistema inmune es capaz de combatir los patógenos a los que constantemente estamos expuestos, pero para muchos de los patógenos más peligrosos, hemos ayudado a nuestro sistema inmune desde muy temprana edad con el uso de las vacunas. Incluso, aquellas personas que no se vacunan quedan protegidas gracias a que un gran porcentaje de la población está vacunada (inmunidad grupal o de rebaño). El desarrollo de las vacunas puede llevar mucho tiempo, pero en la actual situación de pandemia, se han sumado todos los esfuerzos científicos y económicos para acelerar un proceso que normalmente podría llevar entre 10 y 15 años. En la Figura 1 se muestran las diferentes estrategias que se pueden seguir para elaborar una vacuna. En este artículo, hablaremos del proyecto más avanzado y que ha mostrado los mejores resultados hasta el momento.

Figura 1. Tipos de vacunas. Para la vacuna del SARS-CoV-2, se utiliza el propio coronavirus o algunas de sus partes para entrenar al sistema inmune.

Modificada de: https://elpais.com/elpais/2020/05/30/ciencia/1590828979_735960.html

La vacuna ChAdOx1 nCoV-19

Como resultado de la colaboración entre académicos, principalmente del Jenner Institute de la Universidad de Oxford y otras instituciones académicas que forman el Oxford COVID Vaccine Trial Group, se ha desarrollado una vacuna basada en un vector viral no replicativo que contiene la información genética necesaria para producir la proteína de la espiga (Spike protein en inglés). Esta proteína es un blanco atractivo ya que es la “llave” que usa el virus para interaccionar con las células vía el receptor de la Angiotensina 2 (ACE2 por sus siglas en inglés). Esta vacuna tiene un antecedente importante, ya que se basa en un desarrollo previo para la enfermedad MERS (Middle East Respiratory Syndrome) causada por otro coronavirus (MERS-CoV). Para la vacuna ChAdOx1 MERS, se utilizó un adenovirus modificado con la información genética para la proteína de la espiga del MERS-CoV, la cual mostró buenos efectos de protección en las pruebas con animales. En la fase 1 para esta vacuna se comprobó la seguridad, tolerancia y efectividad de la vacuna, donde se probaron 3 dosis. La tercera dosis, que era la más alta (5x10¹⁰ partículas virales), generaba una respuesta humoral (generación de anticuerpos) y celular contra el MERS-CoV, durante el primer mes después de su aplicación.

La vacuna ChAdOx1 nCoV-19, con clave AZD1222 de la farmacéutica Astra Zeneca, consiste en usar el mismo adenovirus, pero con la información para la proteína de la espiga para el SARS-CoV-2. Incluso, la secuencia genética para esta proteína ha sido modificada para que una vez dentro del cuerpo humano, pueda producirse la proteína de manera eficiente y que pueda formar una estructura tridimensional similar a la que presentaría en el virus SARS-CoV-2. Esto es importante, porque el sistema inmune tendrá que generar anticuerpos que reconozcan no solo el patrón de aminoácidos de la proteína, sino la forma tridimensional que tiene la proteína y que le permite unirse al receptor ACE2. Los investigadores ya habían observado que en las pruebas con animales (macacos), con una sola dosis de la vacuna se podía inducir la respuesta humoral y celular. Los macacos vacunados quedaban protegidos contra el virus cuando se les infectaba con una dosis alta del virus SARS-CoV-2. Con estos resultados de la fase preclínica, se realizaron los ensayos para la fase 1 y 2, para la cual se reclutaron 1,077 adultos entre 18 y 55 años de edad, de ambos sexos y todos gozando de buena salud, pero sobre todo que no habían sido expuestos al virus SARS-CoV-2. Se formaron dos grupos al azar, donde 543 personas recibieron la vacuna ChAdOx1 nCoV-19 y otro grupo de 534 personas recibió una vacuna (MenACWY) contra meningitis. Adicionalmente, 10 participantes fueron seleccionados para un estudio donde se les aplicaría una segunda dosis de la vacuna, después de un tiempo determinado. Este esquema se muestra de manera resumida en la Figura 2. Algo importante que mencionar es que ninguno de los participantes sabe si está recibiendo la vacuna para el virus SARS-CoV-2, de tal manera que se puede evaluar si existiera un efecto placebo, ya que la vacuna contra meningitis no tendría por qué generar una respuesta inmune contra el virus en cuestión.

Figura 2. Diseño de la prueba clínica para la fase 1 y 2 para la vacuna ChAdOx1 nCoV-19. Modificada de: https://www.immunopaedia.org.za/breaking-news/chadox1-ncov-19-vaccine-is-safe-and-immunogenic/

Cómo se diseñó la vacuna ChAdOx1 nCoV-19 y sus efectos secundarios

La vacuna, al usar un vehículo donde el virus utilizado no se va a replicar, la hace mucho más segura ya que no habrá mutaciones que se pueden generan en el proceso de replicación; pero también implica usar una alta cantidad de vehículo que puede provocar efectos secundarios. Debido a que se tiene el antecedente de la vacuna para MERS, la dosis que se utilizó fue de 5x10¹⁰ partículas virales (50,000,000,000 partículas). Se sabe que para enfermarnos de COVID-19, se requiere infectarse con al menos1000 partículas virales. En un estornudo o tosido de alguien enfermo con COVID-19, se expulsan entre 1 millón (1x10⁶) y mil millones (1x10⁹) de partículas virales. Por lo tanto, la vacuna simula una infección con 50 veces más de partículas virales de las que alguien enfermo expulsaría, si nos estornudara o tosiera muy cerca. La vacuna se aplicó de manera intramuscular, inyectando un volumen total de 0.5 mililitros. Un resumen del diseño experimental para la vacuna se muestra en la Figura 3.

Figura 3. Diseño experimental para la vacuna SARS-CoV-2.

Modificada de: https://european-biotechnology.com/up-to-date/latest-news/news/covid-19-halix-ready-for-vaccine-production.html

Se evaluaron los efectos secundarios tanto en el sitio de la inyección, como de manera sistémica. La mayoría de los participantes que recibieron la vacuna ChAdOx1 nCoV-19, en los 5 primeros días después de aplicarles la vacuna, presentaron síntomas con intensidad entre leve y moderada, como dolor y sensibilidad en el lugar donde se aplicó la vacuna. Esto es muy común para cualquier vacuna, por lo cual no es un resultado preocupante. A nivel sistémico, los participantes presentaron síntomas leves y moderados en los primeros 3 o 4 días después de la aplicación, incluyendo fatiga, dolor de cabeza y muscular, así como un poco de malestar generalizado. Todos los síntomas se redujeron con la administración de 1 gramo de paracetamol cada 6 horas, durante el primer día después de la vacunación. Como ya se mencionó, se seleccionó a un grupo de 10 personas para recibir una segunda dosis, donde solo algunos presentaron síntomas leves que fueron casi imperceptibles cuando se administró el paracetamol. Por lo tanto, se pueden descartar efectos secundarios graves, probando la seguridad de la vacuna y la tolerancia del organismo hacia ella.

La respuesta inmune generada por la vacuna ChAdOx1 nCoV-19

En los estudios realizados, se observó que una sola dosis de la vacuna puede producir una respuesta inmune donde se produce un pico de anticuerpos específicos para la proteína de la espiga del virus SARS-CoV-2 al cabo de 28 días. Después de aplicar una segunda dosis, se observaron altos niveles de anticuerpos capaces de neutralizar al virus. Estos anticuerpos neutralizantes, pueden reconocer diferentes partes de la proteína de la espiga del virus, con lo cual se confiere la protección contra la infección, lo cual se observó en los estudios en macacos. Sin embargo, aunque la efectividad de los anticuerpos se probó utilizando la prueba de ELISA, en la cual se evalúa si los anticuerpos extraídos de la sangre de los participantes, pueden unirse a la proteína de la espiga del SARS-CoV-2, aún se necesitarían más estudios para probar que este efecto neutralizante y protector observado en animales, es similar en humanos. Lo que es importante, es que una segunda dosis de la vacuna al cabo de 28 días, incrementa la cantidad de anticuerpos de tipo inmunoglobulina G. Este tipo de anticuerpos son los que nos dan la “memoria inmunológica” y nos protegen a largo plazo. Por razones obvias, el tiempo que durarán estos anticuerpos generados gracias a la vacuna, es desconocido, por lo que se tiene que seguir estudiando a los participantes y continuar a la fase 3 para poder asegurar que la vacuna será efectiva. En la Figura 4, se muestra una imagen esquemática del virus neutralizado por anticuerpos.

Figura 4. Representación esquemática de la neutralización del virus SARS-CoV-2 con anticuerpos específicos. En azul, se resalta la proteína espiga del virus. En verde, los anticuerpos neutralizantes que evitarán la interacción con el receptor ACE2. Modificada de: https://www.prnewswire.com/news-releases/affinity-descubre-anticuerpos-potentes-para-sars-cov-2-801943716.html

Como ya se había reportado en otros estudios, la respuesta inmunológica generada por otro tipo celular llamado linfocitos tipo T, tiene un papel muy importante en la infección del SARS-CoV-2. A diferencia de los linfocitos tipo B que son los que pueden crear los anticuerpos, los linfocitos tipo T pueden proteger al organismo de manera independiente. Algo que se observó, es que la vacuna ChAdOx1 nCoV-19 incrementó la respuesta de las células T a partir del séptimo día después de su aplicación y se observó un pico de respuesta a los 14 días, que se mantuvo hasta el día 56 dentro del estudio. De manera interesante, la segunda dosis no tuvo mayor efecto a nivel de la respuesta de los linfocitos tipo T.

Analizando los resultados para la vacuna desarrollada por la Universidad de Oxford y la farmacéutica Astra Zeneca, se puede concluir que la vacuna es segura y puede generar una respuesta inmune capaz de proteger al organismo de la infección de SARS-CoV-2, sin mayores efectos secundarios. No obstante, será necesario esperar a los resultados de la fase 3, en la cual se evalúan decenas de miles de individuos que incluyen a personas en grupos de riesgo y a niños. Esta fase ya se está llevando a cabo en países como Brasil, Sudáfrica y el Reino Unido, con lo que se espera obtener resultados que lleven a la aprobación para el uso de esta vacuna en todo el mundo. En la siguiente entrega, se hablará del avance y resultados de otros proyectos, para comparar entre ellos. La carrera continua y aún falta un camino largo para tener un ganador que nos permita combatir y erradicar la enfermedad de COVID-19.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Referencias

https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(20)31604-4/fulltext#%20

Ligas de interés y lecturas recomendadas

https://covid19enmexico.com/

https://elpais.com/elpais/2020/05/30/ciencia/1590828979_735960.html

El Dr. Juan Carlos López (Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.) es egresado de la carrera de Investigación Biomédica Básica en la UNAM y obtuvo su doctorado en la Universidad de Columbia, N.Y., trabajando con el Dr. Eric Kandel (Nobel de Medicina en el año 2000). Fue editor en jefe de la revista Nature Medicine y es fundador de Haystack Science, firma especializada en la identificación de proyectos académicos con potencial comercial.

Esta nota fue revisada por el comité editorial de la ACMor.

“Locura es hacer una y otra vez lo mismo esperando un resultado diferente.” Esta conocida frase me viene a la mente siempre que escucho a algún científico mexicano quejarse de la falta de apoyo institucional a la ciencia del país. Sexenios van y sexenios vienen, pero la desnutrición crónica de la ciencia mexicana no cambia. Tampoco cambia el clamor de los investigadores por más inversión en ciencia para impulsar el desarrollo nacional. Vale la pena preguntarnos qué quiere decir “impulsar el desarrollo nacional”, pero antes déjeme contarle un secreto: el gobierno, sin importar su afiliación política, no va a cambiar su actitud hacia la ciencia. Sencillamente, la ciencia no interesa a la clase política, y sería mejor no albergar esperanzas de que las cosas cambiarán a corto o mediano plazo. Como dicen en España, el gobierno “ni está, ni se le espera”, así que es mejor aceptar que no podemos contar con él y seguir adelante. Si la situación no va a cambiar, ¿qué podemos hacer para atraer recursos para la investigación? Para responder a esta pregunta, partamos de esa suposición de que hacer ciencia realmente impulsa el desarrollo del país.

Impulsar la ciencia en México, partiendo de las ideas correctas

Imaginemos por un momento que los recursos dedicados a la investigación en México son muy abundantes y que el país es realmente una potencia científica. ¿Sería esto suficiente para impulsar el desarrollo nacional? En otras palabras, si los investigadores mexicanos publicaran rutinariamente en las revistas de mayor prestigio, si sus trabajos fuesen muy admirados y citados por la comunidad científica internacional, y si fuesen invitados continuamente a dictar conferencias por todo el mundo, ¿entraríamos finalmente al club de los países desarrollados? Francamente, no lo creo; sólo sería un prometedor, pero insuficiente, primer paso. Siguiendo con la fantasía, imaginemos que el gobierno dijese “Hemos decidido invertir en ciencia, pero los científicos primero tienen que decirnos cómo esta inversión va a impulsar a la nación”.

Sospecho que la respuesta giraría alrededor de algunas de estas ideas:

• La ciencia como un fin en sí misma: la creación de conocimiento es valiosa per se, y resulta ocioso cuestionar su valor o requerirnos justificar la necesidad de invertir en
• El desarrollo de recursos humanos: la formación de Doctores en Ciencia es indispensable para elevar el nivel educativo del país, y un país educado es un país próspero.
• El incremento en el bienestar social: si queremos descubrir una cura contra el cáncer, desarrollar la próxima generación de teléfonos celulares o detener el cambio climático, tenemos que gastar más en investigación.
• El crecimiento económico: los países desarrollados invierten en ciencia un porcentaje de su producto interno bruto mucho más alto que el que invierte México. Si queremos ser competitivos, tenemos que invertir al mismo

Sin duda alguna, la creación de conocimiento es valiosa per se, y la formación de recursos humanos es desde luego una necesidad urgente para cualquier sociedad. Sin embargo, estos dos puntos han sido comúnmente usados, sin éxito, para convencer al gobierno de que aumente su inversión en ciencia. Estas ideas no han funcionado, y no veo ninguna razón para que súbitamente empiecen a funcionar. Los argumentos sociales y económicos también suelen esgrimirse al buscar más fondos para la ciencia, pero yo diría que su uso ha sido superficial y, por lo tanto, inadecuado para dar resultados. Por ejemplo, todos hemos escuchado que “hay estudios que muestran que cada dólar que se invierte en ciencia se convierte en ocho dólares de beneficio para la economía”. Me pregunto, sin embargo, cuántos de nosotros hemos leído esos estudios o entendido realmente lo que significan. De cualquier manera, los beneficios socioeconómicos de la investigación son reales, y es aquí donde yo veo una oportunidad para incrementar la inversión en ciencia.

Llevando las cosas al siguiente nivel

Es obvio que si queremos curar el cáncer o detener el cambio climático hay que investigar más. También es obvio que, si llevamos al mercado dicha cura o la nueva generación de teléfonos celulares, los beneficios económicos serían espectaculares. Lo que no es tan obvio es la cadena de eventos que debe ocurrir para guiar un hallazgo científico desde el laboratorio hasta el mercado. Peor aún, sospecho que esto es algo que no interesa a la mayoría de los científicos, a pesar de que la traducción de descubrimientos a productos es clave para que el gobierno entienda la importancia de invertir en ciencia.

Regresemos a nuestro México imaginario en el que los científicos tienen todo el dinero que necesitan y son muy productivos. ¿En qué momento se convierte esa productividad académica en el motor del desarrollo económico? Hablando de biomedicina, el área que conozco mejor, el proceso a grandes rasgos es así:

Un investigador hace un hallazgo con potencial terapéutico. Antes de publicarlo, lo reporta a la oficina de transferencia de tecnología (OTT) de su universidad, en la cual hay personal capaz de evaluar rigurosamente el descubrimiento desde los puntos de vista científico y comercial. Si el hallazgo lo amerita, la OTT procede a proteger esa propiedad intelectual y a buscar socios capaces de llevar el descubrimiento al mercado. Estos socios pueden ser compañías farmacéuticas interesadas en adquirir una licencia para explotar comercialmente el descubrimiento o, más frecuentemente, inversionistas de capital de riesgo interesados en crear una compañía biotecnológica. Esta compañía puede llegar al mercado con un producto o, más comúnmente, vender sus mejores proyectos (o la compañía completa) a una farmacéutica para que sea ésta quien llegue al mercado. Es en este punto en el que la producción científica adquiere su máximo valor para el desarrollo socioeconómico: cuando un producto entra al mercado.

Todos flotamos en el mismo barco

Suena sencillo, pero no lo es. Regresando al México imaginario (o, si prefiere, al real), existe ciencia de calidad y seguramente hay descubrimientos con potencial comercial. ¿Pero todo lo demás? Apostaría que muy pocas universidades tienen OTTs con personal verdaderamente calificado. Tampoco hay capital de riesgo, ni inversionistas interesados en proyectos procedentes de las universidades. Y aunque hubiese capital para crear compañías, no existe el personal con la experiencia necesaria para hacerlas funcionar.

Si el panorama es tan deprimente, ¿por qué veo aquí una oportunidad para atraer recursos para la ciencia? Déjeme contarle otro secreto: todo el mundo está igual. La gran mayoría de OTTs a nivel global no funcionan bien. Muy pocos científicos saben cuáles son las características de un proyecto con verdadero potencial comercial. Los fondos de capital de riesgo genuinamente interesados en proyectos de investigación académica están concentrados en poquísimas regiones (principalmente Boston y San Francisco, si hablamos de biomedicina). La competencia global por el escaso capital humano capaz de hacer florecer una compañía con orígenes académicos es feroz.

Así que, aunque Ud. no lo crea, no estamos al fondo de la clasificación internacional en cuanto a la generación de beneficios socioeconómicos a partir de la ciencia, sino que la gran mayoría de las regiones del mundo están flotando a la deriva en el mismo barco. El reto es cómo aprovechar esta paridad para impulsar la creación de una economía basada en ciencia antes que otros países y que esto reditúe en más dinero para la investigación. Son muchos los ingredientes necesarios para estimular la creación de una economía basada en ciencia, pero aquí sólo quiero hablar de cuatro de ellos: la ciencia, el dinero, el capital humano y el gobierno.

De los cuatro ingredientes, el más abundante es la ciencia.

En mi experiencia evaluando proyectos con potencial comercial a nivel global, la gran mayoría de las instituciones académicas del mundo tienen ciencia de mucho interés, y no hay razón para pensar que México es la excepción. Es posible que muchos de los proyectos sean un tanto preliminares, pero ese es el caso en todo el mundo, y es algo que puede solucionarse con asesoría y relativamente pocos recursos.

El capital financiero, por su parte, no es tan abundante como el capital científico. De hecho, mucho de lo que he escrito aquí tiene que ver con esa carencia de fondos tanto para crear compañías como para invertir en ciencia. Acabo de decir que un resultado preliminar puede adquirir solidez con pocos recursos, pero seguimos sin saber de dónde va a salir ese dinero. Una vez más, este es un problema global porque, aunque un laboratorio académico tenga dinero, los experimentos necesarios para que un inversionista acepte el riesgo de crear una compañía, casi nunca son los mismos experimentos que resultarán en la siguiente publicación del laboratorio en cuestión. Así, el científico no quiere arriesgar sus limitados recursos en experimentos que quizá sean insuficientes para convencer al inversionista, y éste rehúsa a abrir su cartera si tales experimentos no han sido hechos — un círculo vicioso.

Más aún, la mayoría de los fondos de capital de riesgo no tienen el apetito necesario para invertir en proyectos académicos, especialmente en biomedicina, porque el tiempo que pasa entre el descubrimiento inicial y el retorno económico suele ser mucho mayor al que los inversionistas están dispuestos a esperar. Esto se traduce en una cultura en la que los inversionistas solo quieren hablar de proyectos que generarán beneficios en no más de tres o cuatro años, lo cual no es posible para la inmensa mayoría de los descubrimientos académicos. Si esto es así, ¿de dónde podemos obtener capital para incubar proyectos académicos y crear compañías? Una opción poco explorada a nivel global (y ciertamente en México) es la filantropía.

Los filántropos: Una lección importante

En Estados Unidos, por ejemplo, el gasto federal en biomedicina disminuyó considerablemente durante la década pasada. Sin embargo, el gasto total en investigación se ha mantenido relativamente constante gracias a contribuciones filantrópicas, y es muy frecuente escuchar que algún millonario ha creado una nueva fundación para promover causas de su interés. Ud. podría argumentar que este tipo de filantropía es irrelevante para el caso mexicano y probablemente tenga razón. Sin embargo, no estoy sugiriendo simplemente pedir a un grupo de millonarios que gasten el dinero que el gobierno no ha querido invertir en ciencia. Mas bien, quisiera contarle algunas lecciones del mundo de la filantropía que vale la pena considerar mientras buscamos nuevos recursos para la investigación.

Uno de los cambios que he observado tras el auge en contribuciones filantrópicas a la ciencia es la proliferación de lo que podríamos llamar “filantropía de riesgo” (en inglés, venture philanthropy por su relación con el venture capital o capital de riesgo). En este tipo de filantropía, los mecenas no dan dinero simplemente por sus convicciones personales, sino que esperan resultados concretos de parte de los científicos. En otras palabras, si la filantropía tradicional se da por satisfecha con promover la creación de conocimiento, la filantropía de riesgo busca financiar proyectos con probabilidades reales de resolver un problema específico. Por ejemplo, una fundación “de riesgo” abocada al cáncer estaría más interesada en financiar el ensayo de una terapia experimental en humanos que, por enésima vez, en curar el cáncer en el ratón de laboratorio. La relación de este tipo de filantropía con el capital de riesgo es clara — dinero a cambio de resultados concretos — pero también son claras las diferencias; la primera requiere que la inversión se traduzca primordialmente en beneficios sociales, mientras que el segundo está mucho más interesado en los beneficios económicos.

¿Como hacer florecer la filantropía de riesgo?

¿Existe en México filantropía de riesgo? No, no existe, pero esa no es la pregunta que debemos hacernos, sino que deberíamos pensar en cómo hacerla florecer. Dado que la carencia de capital es un problema global, existen regiones del planeta que están tratando de estimular la aparición de filantropía de riesgo para financiar sus proyectos de biotecnología. Su estrategia ha sido identificar individuos con muy alto poder adquisitivo (los cuales existen en todo el mundo) y aprovechar que todos tienen alguna conexión con la medicina — un pariente con cáncer, un padre con demencia, un hijo con autismo. Esta conexión resulta ser un incentivo muy poderoso para interesarse en ciencia, y es precisamente en ese espacio donde veo una gran oportunidad para aquellos científicos capaces de conectar el interés y los recursos de estos individuos con avances específicos en dirección al mercado o, en este caso, la clínica. A falta de capital de riesgo, la inversión de individuos con alto poder adquisitivo puede proporcionar los recursos necesarios para la creación de compañías y para avanzar proyectos de investigación hacia el mercado con la misma disciplina que exige un fondo de inversión.

Mi observación en otras partes del mundo es que, efectivamente, las personas de altos recursos tienen un gran apetito por involucrarse en ciencia, y no veo ninguna razón para que esto sea diferente en México. Sin embargo, me gustaría insistir en que no se trata de convencer a estos individuos de que inviertan en ciencia per se, sino de que inviertan en la creación de compañías científicas como vehículo para promover tanto la generación de conocimiento como el progreso socioeconómico del país.

También es importante enfatizar que no se trata de prometer curas milagrosas que “quizá, en un futuro, si todo va bien, no sabemos cuándo exactamente” saldrán de la investigación en cuestión. Trivializar la discusión sin presentar objetivos concretos resultaría en una oportunidad desperdiciada y en una profunda pérdida de la credibilidad de la comunidad científica. Lo que estoy proponiendo es entablar con los individuos de alto poder adquisitivo una conversación similar a la que se tiene con un inversionista de capital de riesgo: ayudarlos a entender cómo funciona la investigación, cómo se desarrolla realmente una terapia, cuáles son las probabilidades reales de éxito y dónde está el riesgo, cuál es el plan de trabajo para llegar a la clínica, y convencerlos para que inviertan en la creación de compañías. Una vez más, no se trata de pedir un donativo a estos individuos, sino de pensar en ellos como colaboradores tan interesados como nosotros en el éxito de nuestros proyectos científicos para promover el desarrollo socioeconómico nacional.

El capital humano: El ingrediente más difícil de encontrar

En un momento regresaré a la filantropía para clarificar cómo esta estrategia puede redituar en una mayor inversión en ciencia en general, pero antes quisiera hablar del tercer ingrediente para crear una economía basada en ciencia — el capital humano. Quizá le sorprenda escuchar que este es el ingrediente más difícil de encontrar en todo el mundo. En mis interacciones con inversionistas de diferentes países, todos coinciden en que lo más difícil cuando quieren crear una compañía es identificar a los líderes que van a llevar sus riendas. Aquí no tengo el espacio necesario para hablar de todas las características que definen a un buen “bioempresario”, pero la observación es muy consistente: hay muy pocos individuos con la aptitud, trayectoria y credibilidad necesarias para guiar una compañía biotecnológica.

En México no tenemos que buscar bioempresarios para convencernos de que la falta de recursos humanos es un problema serio. Regresando al tema de las OTT, si quisiéramos mejorar el funcionamiento de las que existen a nivel nacional y crear nuevas en las universidades que no tienen, me atrevería a decir que no hay suficiente capital humano para conseguirlo. Si quisiéramos educar a los científicos mexicanos sobre aspectos básicos de comercialización de la ciencia, no hay suficiente capital humano para entrenarlos. Si quisiéramos atraer capital de riesgo, ¿dónde están los recursos humanos para evaluar la ciencia desde dentro del fondo de inversión y escoger los mejores proyectos para crear compañías?

Aunque la carencia de personal calificado es evidente, mi opinión es que el país puede mejorar rápidamente en este aspecto. Un esfuerzo sistemático para incorporar en los planes de estudio del doctorado cursos básicos sobre transferencia de tecnología, creación y manejo de compañías biotecnológicas, aspectos fundamentales sobre el desarrollo de fármacos, etc., sería muy útil para exponer a los estudiantes a cuestiones que no deberían resultarles ajenas y para ofrecerles opciones profesionales alternativas a la idea de montar su propio laboratorio académico. También es posible imaginar a mediano plazo la creación de programas de posgrado específicamente enfocados en cada una de estas actividades para formalizar rigurosamente algunas de estas profesiones.

El último elemento en esta discusión: El gobierno

Éste, más que un ingrediente, es el recipiente donde se mezclan todos los demás. En mi experiencia, el papel del gobierno en las diferentes regiones interesadas en crear una economía basada en ciencia es muy variado. En algunos casos contribuye con dinero, pero ya señalé que es mejor no esperar que nuestro gobierno participe con capital financiero. Afortunadamente, existen otras formas en las que un gobierno puede ayudar. A veces contribuye con espacio físico para crear compañías. Otras veces da facilidades fiscales para atraer inversión. En otras ocasiones es un mediador neutral que facilita la discusión entre las demás partes. Por ejemplo, si los científicos no tienen acceso a los individuos capaces de invertir en filantropía de riesgo, el gobierno podría facilitar la interacción inicial entre ambos sectores.

Sea cual sea su papel, lo importante es aceptar que el interés de cualquier gobierno en un proyecto crecerá en proporción directa a los ingresos que dicho proyecto le pueda suponer. En otras palabras, es crucial involucrar al gobierno en esta conversación desde el principio, pero siempre hablando con el lenguaje que entiende mejor — el monetario. Eso sí: debemos tener muy claras cuáles son las condiciones legales y económicas necesarias para que un ecosistema biotecnológico prospere porque esas son las condiciones que el gobierno debe garantizar a cambio de los posibles beneficios económicos resultantes de la comercialización de la ciencia. El éxito de la estrategia que he presentado en estas líneas depende totalmente de acertar en esa negociación.

El papel de la filantropía en la economía basada en ciencia

Esto nos trae casi de vuelta al principio, llamando infructuosamente a la puerta del gobierno para que nos de dinero. La diferencia es que, en el modelo que he propuesto aquí, no estamos pidiendo recursos monetarios, sino invitando al gobierno a que vea que la inversión en ciencia puede conducir a la creación de compañías y, por lo tanto, de puestos de trabajo y crecimiento socioeconómico. Si este plan inicial tiene éxito, es posible imaginar una segunda fase del proyecto en la que el dinero de la filantropía de riesgo no sea el único pilar financiero que sostiene a la economía basada en ciencia. El objetivo de esta inversión inicial es echar a andar al ecosistema para demostrar que es posible crear valor en términos objetivos a partir de la investigación científica. Si la primera fase del plan es exitosa, es de esperar que no solo la filantropía de riesgo continúe invirtiendo, sino que el capital de riesgo tradicional tome nota y también quiera involucrarse. Incluso el gobierno podría volverse más receptivo a la idea de aumentar su presupuesto científico en proyectos que conecten eficientemente la ciencia con el desarrollo socioeconómico.

En conclusión, aquí he propuesto un modelo para incrementar la inversión en ciencia alternativo a la “locura” de seguir haciendo lo mismo — reclamar más dinero al gobierno — y esperar un resultado diferente. El modelo se basa en demostrar en términos concretos que la inversión en ciencia se acompaña de beneficios socioeconómicos. Este modelo depende inicialmente de la formación de capital humano capaz de maximizar el potencial comercial de la ciencia que se realiza en el país y de atraer capital de fuentes inusuales como la filantropía de riesgo. Sobra decir que echar a andar un modelo con tantos frentes abiertos requiere de un esfuerzo concertado de inversionistas, científicos, autoridades académicas y gobierno. Espero, sin embargo, que esto no sea un obstáculo para empezar a atacar algunos de estos frentes. Me imagino también que habrá quien dude de la viabilidad de este modelo, pero me gustaría invitar a todos en las comunidades académica, empresarial y gubernamental a que examinen estas ideas en el contexto socioeconómico global. En el clima anticientífico actual, ofrecer resultados tangibles desde el punto de vista socioeconómico es la mejor publicidad que podemos dar a la importancia de la ciencia como motor del desarrollo.