Los programas de evaluación de la universidad brindaron a los investigadores conocimientos tempranos críticos sobre la propagación de omicron

Omicron se informó por primera vez en Sudáfrica el 24 de noviembre de 2021, y en cuestión de días ya estaba dando vueltas en los Estados Unidos, aumentando el número de casos de SARS-CoV-2 a medida que se infiltraba en todas las escuelas, restaurantes y reuniones familiares. Pero, ¿cuándo exactamente omicron derrocó a la variante delta para convertirse en dominante? ¿Y qué tan rápido realmente se hizo cargo?

Estas son las preguntas que un equipo dirigido por investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard se propuso estudiar en tiempo real utilizando una técnica nueva, más rápida y de determinación de variantes para analizar muestras de SARS-CoV-2 de programas de detección en universidades del área.

Su análisis, publicado el 25 de mayo en Enfermedades Infecciosas Clínicasmuestra que omicron llegó a Massachusetts antes de lo que predijeron los expertos y se hizo cargo en cuestión de días, información que los autores del estudio presentaron de inmediato a los hospitales locales y departamentos de salud pública para informar los preparativos para un aumento repentino de casos de COVID-19.

«El ascenso de Omicron al dominio mundial fue extremadamente rápido, al igual que su surgimiento aquí en Boston. Avanzó tan rápido que nos hubiéramos perdido muchos casos si no fuera por estos programas de detección administrados por las universidades, pero con ellos pudimos documentar la toma de control», dijo Bill Hanage, profesor asociado de epidemiología en la Escuela de Salud Pública TH Chan de Harvard y autor del artículo.

Investigadores de la Universidad de Boston, la Universidad de Harvard y la Universidad Northeastern colaboraron para analizar muestras de SARS-CoV-2 de sus programas de detección de asintomáticos. Descubrieron que omicron representaba más del 90 por ciento de las infecciones por SARS-CoV-2 tan pronto como nueve días después de que llegó a una comunidad. Además, el 10 por ciento de los casos en las comunidades universitarias fueron de omicron hasta 10 días antes de que omicron alcanzara la marca del 10 por ciento en Massachusetts.

Omicron superó a la variante delta en las universidades una o dos semanas antes que en todo el estado. Además, los pacientes infectados con omicron tenían una carga viral más baja que los infectados con delta, lo que indica que el aumento de la transmisión de omicron se debió a las características de la variante en sí, más que a la presencia de más virus.

La investigación no solo ayudó a hacer sonar la alarma sobre omicron, sino que sugiere que los campus universitarios pueden ofrecer valiosos centros de monitoreo para establecer programas de vigilancia para la detección temprana de brotes incipientes de enfermedades infecciosas.

«Las universidades son una especie de crisol que refleja la comunidad circundante, por lo que pueden ser un buen lugar para recoger las cosas a medida que llegan», dijo el autor principal Michael Springer, profesor asociado de biología de sistemas en el Instituto Blavatnik en HMS.

Una adquisición rápida

A principios de diciembre, los investigadores comenzaron a ver un aumento en los casos de COVID-19 en los programas de detección en las universidades del área de Boston que coincidieron con un aumento en los casos en Massachusetts en general, y para mediados de diciembre, las universidades estaban inundadas de casos positivos.

«Todos habíamos visto que omicron se estaba extendiendo por todo el mundo e iba a llegar a Massachusetts», recordó Springer, y agregó que, al mismo tiempo, «la cantidad de casos positivos que tuvimos en el laboratorio de pruebas fue bastante impactante», como saltó exponencialmente de lo que había sido solo unas semanas antes.

La técnica estándar para determinar si una muestra de SARS-CoV-2 es una variante u otra implica la secuenciación de todo el genoma viral, un proceso que suele tardar de siete a diez días en completarse. De hecho, cuando omicron llegó a Massachusetts, muchos laboratorios que realizan la secuenciación genética para el SARS-CoV-2 tenían muestras atrasadas, lo que los retrasó una o dos semanas en la comprensión de la verdadera prevalencia de omicron.

Con el tiempo en marcha y el aumento de los casos de COVID-19, los investigadores sabían que necesitaban una forma más eficiente de distinguir omicron de delta, que hasta ese momento representaba más del 99 por ciento de los casos. Emplearon una técnica de determinación de variantes desarrollada recientemente por Nicole Welch, Ph.D. candidato en HMS y el Broad Institute of MIT y Harvard y autor del artículo. La técnica combinó la amplificación de genes por PCR y las tecnologías de edición de genes CRISPR para concentrarse en las mutaciones genéticas específicas que diferencian a delta de omicron.

«En lugar de secuenciar todo el virus, preguntamos si hay mutaciones definitorias en ubicaciones particulares que colectivamente sirvieron como marcadores de las variantes virales», dijo la primera autora Brittany Petros, MD-Ph.D. candidato en HMS y el Broad Institute.

El equipo descubrió que omicron se puede distinguir de delta en cuestión de horas en función de tan solo tres diferencias de ácido nucleico entre las variantes. Además, los investigadores utilizaron GISAID, una base de datos de secuencias de SARS-CoV-2 de todo el mundo, para confirmar que estos tres cambios de nucleótidos diferenciaban omicron de delta en un 99 por ciento de las veces.

«Eso realmente nos permitió decir que sí, el método abreviado es sensible y específico para las variantes que queremos diferenciar», dijo Petros.

Utilizando esta técnica, los investigadores determinaron que omicron superó por completo a delta en un período de nueve a 12 días en las comunidades universitarias. También descubrieron que omicron estaba presente y se volvió dominante en los campus universitarios locales aproximadamente una o dos semanas antes que en Massachusetts en general, y se estaba propagando rápidamente a pesar de que los pacientes con omicron tenían una carga viral más baja que aquellos con delta.

«Estudiar estas cosas es realmente importante para comprender cuán transmisibles son las nuevas variantes, y cuánto de eso se debe a la capacidad de eludir la inmunidad, lo que podría significar que necesitamos actualizar las vacunas», dijo Hanage.

Pasando la voz

Los investigadores compartieron sus datos con hospitales y departamentos de salud pública en tiempo real, lo que llevó a algunos hospitales a pausar las cirugías electivas en previsión de que más personas fueran hospitalizadas con COVID-19.

«Nos dimos cuenta de que omicron no vendría; omicron ya estaba aquí y necesitábamos que todos lo supieran», dijo Springer.

«Mostrar nuestros datos a las personas en los hospitales y en los departamentos de salud pública mientras los generamos permitió una respuesta rápida de salud pública», agregó Petros.

Los departamentos de salud pública de Massachusetts también comenzaron a implementar esta técnica de determinación de variantes para analizar más rápidamente las muestras de SARS-CoV-2.

«El estado se hizo cargo de la tubería de procesamiento de muestras, trabajando a una velocidad asombrosa para que esto sea de beneficio público», dijo Springer.

Petros señaló que la misma plataforma se puede adaptar fácilmente para diferenciar entre las nuevas variantes del SARS-CoV-2, lo que será importante a medida que continúe la pandemia de COVID-19 y el virus continúe evolucionando.

Springer y Petros dicen que varios factores hicieron de las universidades el lugar ideal para perfilar la dinámica de omicron. Las escuelas tenían programas integrales de detección en los que todos eran evaluados una o dos veces por semana, en lugar de solo cuando tenían síntomas y buscaban atención clínica. Además, las comunidades universitarias suelen incluir mucha gente del entorno. Por lo tanto, todas esas pruebas de todas esas personas diferentes dieron como resultado un conjunto de datos grande y variado que podría estudiarse fácilmente.

Las personas a menudo no son hospitalizadas por COVID-19 hasta días o incluso semanas después de que se infectan con el SARS-CoV-2, pero las muestras universitarias, que se basan en evaluar a todos regularmente independientemente de los síntomas, capturaron omicron tan pronto como llegaron.

«Estamos hablando de que omicron superó por completo a delta en nueve días, en el cambio de ciclo completo de menos de una persona de infectarse y ser hospitalizada por COVID-19», dijo Petros.

Springer agregó: «En realidad, hay una gran demora entre el momento en que algo golpea y se propaga y es problemático, y cuando llega a los hospitales».

En el aspecto logístico, las universidades tenían muchas muestras de SARS-CoV-2 y muchos investigadores y tecnología. «Las universidades son centros de innovación. Tenemos tecnologías nuevas y útiles y todos están abiertos a la colaboración, por lo que dependía de cómo podíamos ayudar a descubrir qué estaba pasando», dijo Springer.

Muchas universidades ahora están deteniendo sus programas de detección de SARS-CoV-2, pero Springer y Petros están de acuerdo en que programas similares podrían ser una herramienta valiosa en el futuro.

«En el futuro, debemos pensar en cómo detenemos futuras pandemias y cómo mitigar mejor las enfermedades transmisibles endémicas estándar. La vigilancia de ciertas comunidades podría ser útil para esto porque nos brindan una respuesta temprana», dijo Springer.

«Esto apunta hacia las universidades como el lugar para realizar la vigilancia de enfermedades infecciosas emergentes y futuros brotes», agregó Petros. Tal vigilancia, dijo, podría arrojar luz sobre cómo se propaga una enfermedad emergente y cómo los diferentes linajes de patógenos podrían estar compitiendo entre sí.

Ahora, el laboratorio de Springer está trabajando en el desarrollo de paneles de diagnóstico a gran escala que abaratarán y facilitarán el análisis del SARS-CoV-2 y otros patógenos. Petros está explorando si es posible alterar tecnologías como las utilizadas en el estudio para secuenciar muestras de SARS-CoV-2 tomadas con pruebas rápidas de antígenos en el hogar. Es probable que tales pruebas se vuelvan aún más esenciales para comprender las cepas o linajes de SARS-CoV-2 circulantes, anotó, a medida que se cierran los programas de detección asintomáticos.

Springer y Petros enfatizaron que la investigación no podría haberse realizado sin una colaboración sustancial y un rápido intercambio de datos entre investigadores e instituciones, algo que esperan que continúe en el futuro.

«Cualquiera de los estudios de estas escuelas por sí solo no habría sido tan sólido como tener datos de varias escuelas diferentes juntas, donde se pueden ver las mismas reacciones y las mismas trayectorias», dijo Springer. «Estamos tratando de resolver un problema del mundo real, así que vamos a tener que trabajar juntos».