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Ébolavirus de Zaire

El virus del Ébola de Zaire , más comúnmente conocido como virus del Ébola ( / i ˈ b l ə , ɪ -/ ; EBOV ), es una de las seis especies conocidas dentro del género Ebolavirus . [1] Cuatro de los seis virus del Ébola conocidos, incluido el EBOV, causan una fiebre hemorrágica grave y a menudo mortal en humanos y otros mamíferos , conocida como enfermedad por el virus del Ébola (EVE). El virus del Ébola ha causado la mayoría de las muertes humanas por EVE y fue la causa de la epidemia de 2013-2016 en África occidental , [2] que provocó al menos 28 646 casos sospechosos y 11 323 muertes confirmadas. [3] [4]

El virus del Ébola y su género recibieron originalmente el nombre de Zaire (ahora República Democrática del Congo ), el país donde se describió por primera vez , [1] y al principio se sospechó que era una nueva "cepa" del virus de Marburg, estrechamente relacionado. . [5] [6] El virus pasó a llamarse "virus del Ébola" en 2010 para evitar confusiones. El virus del Ébola es el único miembro de la especie Zaire ebolavirus , que está asignado al género Ebolavirus , familia Filoviridae , orden Mononegavirales . Los miembros de la especie se llaman ébolavirus de Zaire. [1] [7] Se cree que el reservorio natural del virus del Ébola son los murciélagos , particularmente los murciélagos frugívoros , [8] y se transmite principalmente entre humanos y de animales a humanos a través de fluidos corporales . [9]

El genoma del EBOV es un ARN monocatenario de aproximadamente 19.000 nucleótidos de longitud. Codifica siete proteínas estructurales : nucleoproteína (NP), cofactor de polimerasa (VP35), (VP40), GP, activador de la transcripción (VP30), VP24 y ARN polimerasa dependiente de ARN (L). [10]

Debido a su alta tasa de mortalidad (hasta 83 a 90 por ciento), [11] [12] EBOV también figura como agente seleccionado , patógeno del grupo de riesgo 4 de la Organización Mundial de la Salud (que requiere contención equivalente al nivel de bioseguridad 4 ), un patógeno nacional de EE. UU. Institutos de Salud / Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, Patógeno Prioritario de Categoría A, Agente de Bioterrorismo de Categoría A de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de los CDC de EE. UU. y Agente Biológico para el Control de Exportaciones del Grupo de Australia . [ cita necesaria ]

Estructura

Árbol filogenético que compara ébolavirus y marburgvirus. Los números indican el porcentaje de confianza de las sucursales.
Una micrografía electrónica de barrido coloreada del virus.

EBOV porta un genoma de ARN de sentido negativo en viriones que son cilíndricos/tubulares y contienen componentes de envoltura, matriz y nucleocápside viral . Los cilindros en general tienen generalmente aproximadamente 80  nm de diámetro y tienen una glicoproteína (GP) codificada por virus que se proyecta como puntas de 7 a 10 nm de largo desde su superficie de bicapa lipídica. [13] Los cilindros tienen una longitud variable, normalmente de 800 nm, pero a veces hasta 1000 nm. La envoltura viral externa del virión se deriva de la gemación de dominios de la membrana de la célula huésped en los que se han insertado las espigas GP durante su biosíntesis. Las moléculas de GP individuales aparecen con espaciamientos de aproximadamente 10 nm. Las proteínas virales VP40 y VP24 se encuentran entre la envoltura y la nucleocápside (ver a continuación), en el espacio de la matriz . [14] En el centro de la estructura del virión se encuentra la nucleocápside , que se compone de una serie de proteínas virales unidas a un ARN lineal de sentido negativo de 18 a 19 kb sin poliadenilación 3′ ni protección 5′ (ver a continuación). ; el ARN está enrollado en hélice y forma complejo con las proteínas NP, VP35, VP30 y L; esta hélice tiene un diámetro de 80 nm. [15] [16] [17]

La forma general de los viriones después de la purificación y visualización (p. ej., mediante ultracentrifugación y microscopía electrónica , respectivamente) varía considerablemente; Los cilindros simples son mucho menos frecuentes que las estructuras que muestran direcciones, ramas y bucles invertidos (por ejemplo, formas de U, cayado de pastor , 9 o cáncamo , u otras apariencias circulares/enrolladas), cuyo origen puede ser en las técnicas de laboratorio aplicadas. [18] [19] La estructura característica "en forma de hilo" es, sin embargo, una característica morfológica más general de los filovirus (junto con su envoltura viral decorada con GP, ​​nucleocápside de ARN, etc.). [18]

genoma

Cada virión contiene una molécula de ARN lineal, monocatenario y de sentido negativo, de 18.959 a 18.961 nucleótidos de longitud. [20] El extremo 3' no está poliadenilado y el extremo 5' no está tapado. Este genoma viral codifica siete proteínas estructurales y una proteína no estructural. El orden de los genes es 3′ – líder – NP – VP35 – VP40 – GP/sGP – VP30 – VP24 – L – remolque – 5′; siendo el líder y el final regiones no transcritas, que transportan señales importantes para controlar la transcripción, replicación y empaquetado de los genomas virales en nuevos viriones. Se han identificado secciones de los genes NP, VP35 y L de filovirus como endógenas en los genomas de varios grupos de pequeños mamíferos. [21] [22] [23]

Se descubrió que 472 nucleótidos del extremo 3' y 731 nucleótidos del extremo 5' son suficientes para la replicación de un "minigenoma" viral, aunque no suficientes para la infección. [18] La secuenciación del virus de 78 pacientes con enfermedad confirmada por el virus del Ébola, que representa más del 70% de los casos diagnosticados en Sierra Leona desde finales de mayo hasta mediados de junio de 2014, [24] [25] proporcionó evidencia de que el brote de 2014 ya no estaba siendo tratado. alimentado por nuevos contactos con su reservorio natural. Utilizando tecnología de secuenciación de tercera generación , los investigadores pudieron secuenciar muestras en tan solo 48 horas. [26] Al igual que otros virus de ARN, [24] el virus del Ébola muta rápidamente, tanto dentro de una persona durante la progresión de la enfermedad como en el reservorio entre la población humana local. [25] La tasa de mutación observada de 2,0 x 10 −3 sustituciones por sitio por año es tan rápida como la de la influenza estacional . [27]

Entrada

NPC1

Hay dos candidatos para proteínas de entrada a la célula huésped. La primera es una proteína transportadora de colesterol, la Niemann-Pick C1 ( NPC1 ), codificada por el huésped, que parece ser esencial para la entrada de los viriones del Ébola en la célula huésped y para su replicación final. [28] [29] En un estudio, los ratones a los que se les había eliminado una copia del gen NPC1 mostraron una tasa de supervivencia del 80 por ciento quince días después de la exposición al virus del Ébola adaptado al ratón, mientras que sólo el 10 por ciento de los ratones no modificados sobrevivieron tanto tiempo. [28] En otro estudio, se demostró que las moléculas pequeñas inhiben la infección por el virus del Ébola al impedir que la glicoproteína de la envoltura viral (GP) se una a NPC1. [29] [30] Por lo tanto, se demostró que NPC1 es fundamental para la entrada de este filovirus , porque media la infección uniéndose directamente a la GP viral. [29]

Cuando las células de individuos Niemann-Pick tipo C que carecían de este transportador fueron expuestas al virus del Ébola en el laboratorio, las células sobrevivieron y parecieron inmunes al virus, lo que indica además que el Ébola depende de NPC1 para ingresar a las células; [28] Se conjeturó que las mutaciones en el gen NPC1 en humanos eran un modo posible de hacer que algunos individuos fueran resistentes a esta enfermedad viral mortal. Los mismos estudios describieron resultados similares con respecto al papel de NPC1 en la entrada del virus de Marburg , un filovirus relacionado . [28] Un estudio adicional también ha presentado evidencia de que NPC1 es el receptor crítico que media la infección por Ébola a través de su unión directa al GP viral, y que es el segundo dominio "lisosomal" de NPC1 que media esta unión. [31]

El segundo candidato es TIM-1 (también conocido como HAVCR1 ). [32] Se demostró que TIM-1 se une al dominio de unión al receptor de la glicoproteína EBOV, para aumentar la receptividad de las células Vero . Silenciar su efecto con ARNip evitó la infección de las células Vero . TIM1 se expresa en tejidos que se sabe que se ven gravemente afectados por la lisis de EBOV (tráquea, córnea y conjuntiva). Un anticuerpo monoclonal contra el dominio IgV de TIM-1, ARD5, bloqueó la unión y la infección de EBOV. Juntos, estos estudios sugieren que NPC1 y TIM-1 pueden ser objetivos terapéuticos potenciales para un fármaco antiviral del Ébola y como base para un ensayo de diagnóstico rápido de campo. [ cita necesaria ]

Replicación

Dibujo transversal de la partícula del virus del Ébola, con las estructuras de las proteínas principales mostradas y etiquetadas en el lateral. Los círculos pálidos representan dominios demasiado flexibles para ser observados en la estructura experimental. Dibujado por David Goodsell a partir de archivos PDB 3csy, 4ldd, 4qb0, 3vne, 3fke y 2i8b.

Al ser acelulares, los virus como el Ébola no se replican mediante ningún tipo de división celular; más bien, utilizan una combinación de enzimas codificadas por el huésped y por el virus, junto con estructuras de la célula huésped, para producir múltiples copias de sí mismos. Luego, estos se autoensamblan en estructuras macromoleculares virales en la célula huésped. [33] El virus completa una serie de pasos al infectar cada célula individual. El virus comienza su ataque uniéndose a los receptores del huésped a través del peplomero de superficie de la glicoproteína (GP) y se endocitosa en macropinosomas en la célula huésped. [34] Para penetrar en la célula, la membrana viral se fusiona con la membrana de la vesícula y la nucleocápside se libera en el citoplasma . El ssRNA genómico encapsidado de sentido negativo se utiliza como plantilla para la síntesis (3'-5') de mRNA monocistrónicos poliadenilados y, utilizando los ribosomas de la célula huésped, las moléculas de tRNA, etc., el mRNA se traduce en proteínas virales individuales. [35] [36] [37]

Estas proteínas virales se procesan: un precursor de la glicoproteína (GP0) se escinde en GP1 y GP2, que luego se glicosilan intensamente utilizando enzimas y sustratos celulares. Estas dos moléculas se ensamblan, primero en heterodímeros y luego en trímeros para dar los peplomeros de superficie. El precursor de la glicoproteína secretada (sGP) se escinde en sGP y péptido delta, los cuales se liberan de la célula. A medida que aumentan los niveles de proteína viral, se produce un cambio de la traducción a la replicación. Utilizando el ARN genómico de sentido negativo como plantilla, se sintetiza un ARNss + complementario; esto luego se utiliza como plantilla para la síntesis de nuevo (-)ssRNA genómico, que se encapsida rápidamente. Las nucleocápsides y las proteínas de la envoltura recién formadas se asocian en la membrana plasmática de la célula huésped; Se produce la gemación , destruyendo la célula. [ cita necesaria ]

Ecología

El virus del Ébola es un patógeno zoonótico . Se ha informado que los huéspedes intermediarios son "varias especies de murciélagos frugívoros... en toda África central y subsahariana". Se han detectado pruebas de infección en murciélagos mediante medios moleculares y serológicos. Sin embargo, no se han aislado virus del Ébola en murciélagos. [8] [38] Los huéspedes finales son humanos y grandes simios, infectados por contacto con murciélagos o mediante otros huéspedes finales. Se ha informado que los cerdos en Filipinas están infectados con el virus Reston , por lo que pueden existir otros huéspedes provisionales o amplificadores. [38] Los brotes del virus del Ébola tienden a ocurrir cuando las temperaturas son más bajas y la humedad es más alta de lo habitual en África. [39] Incluso después de que una persona se recupera de la fase aguda de la enfermedad, el virus del Ébola sobrevive durante meses en ciertos órganos como los ojos y los testículos. [40]

Enfermedad por el virus del Ébola

El ébolavirus de Zaire es uno de los cuatro ébolavirus que se sabe que causan enfermedades en humanos. Tiene la tasa de letalidad más alta de estos ebolavirus, con un promedio del 83 por ciento desde los primeros brotes en 1976, aunque se registró una tasa de letalidad de hasta el 90 por ciento en un brote en la República del Congo entre diciembre de 2002 y abril de 2003. También ha habido más brotes de ébolavirus de Zaire que de cualquier otro ébolavirus. El primer brote se produjo el 26 de agosto de 1976 en Yambuku . [41] El primer caso registrado fue el de Mabalo Lokela, un maestro de escuela de 44 años. Los síntomas se parecían a los de la malaria y los pacientes posteriores recibieron quinina . La transmisión se ha atribuido a la reutilización de agujas no esterilizadas y al contacto personal cercano, fluidos corporales y lugares donde la persona ha tocado. Durante el brote de Ébola de 1976 en Zaire , Ngoy Mushola viajó de Bumba a Yambuku , donde registró la primera descripción clínica de la enfermedad en su diario:

La enfermedad se caracteriza por fiebre alta de alrededor de 39°C, hematemesis , diarrea con sangre, dolor abdominal retroesternal, postración con articulaciones "pesadas" y muerte de rápida evolución en un promedio de tres días. [42]

Desde la primera descripción clínica registrada de la enfermedad en 1976 en Zaire, el reciente brote de Ébola que comenzó en marzo de 2014 alcanzó proporciones epidémicas y ha matado a más de 8.000 personas hasta enero de 2015. Este brote se centró en África occidental. una zona que anteriormente no había sido afectada por la enfermedad. El número de víctimas fue particularmente grave en tres países: Guinea, Liberia y Sierra Leona. También se informaron algunos casos en países fuera de África occidental, todos relacionados con viajeros internacionales que estuvieron expuestos en las regiones más afectadas y luego mostraron síntomas de fiebre del Ébola después de llegar a sus destinos. [43]

La gravedad de la enfermedad en humanos varía ampliamente, desde una muerte rápida hasta una enfermedad leve o incluso una respuesta asintomática. [44] Los estudios de brotes de finales del siglo XX no lograron encontrar una correlación entre la gravedad de la enfermedad y la naturaleza genética del virus. Por lo tanto, se sospechaba que la variabilidad en la gravedad de la enfermedad se correlacionaba con diferencias genéticas en las víctimas. Esto ha sido difícil de estudiar en modelos animales que responden al virus con fiebre hemorrágica de manera similar a los humanos, porque los modelos típicos de ratón no responden de la misma manera y no es fácil disponer del gran número necesario de sujetos de prueba apropiados. A finales de octubre de 2014, una publicación informó sobre un estudio de la respuesta a una cepa de ébolavirus de Zaire adaptada a ratones presentada por una población genéticamente diversa de ratones que fueron criados para tener una variedad de respuestas al virus que incluye la muerte por fiebre hemorrágica. [45]

Vacuna

En diciembre de 2016, un estudio encontró que la vacuna VSV-EBOV tenía una eficacia del 70% al 100% contra el virus del ébola de Zaire (no contra el virus del ébola de Sudán ), lo que la convierte en la primera vacuna contra la enfermedad. [46] [47] VSV-EBOV fue aprobado por la Administración de Medicamentos y Alimentos de EE. UU. en diciembre de 2019. [48]

Historia y nomenclatura

virus de marburgo

El virus del Ébola se identificó por primera vez como una posible nueva "cepa" del virus de Marburg en 1976. [5] [6] [49] El Comité Internacional sobre Taxonomía de Virus (ICTV) identifica el virus del Ébola como la especie Zaire ebolavirus , que forma parte de la Género Ebolavirus , familia Filoviridae , orden Mononegavirales . El nombre "virus del Ébola" se deriva del río Ébola , un río que al principio se pensó que estaba muy cerca de la zona de la República Democrática del Congo , anteriormente llamada Zaire , donde se produjo el brote del virus del Ébola en 1976 , y de la clasificación taxonómica. virus sufijo . [1] [5] [6] [50]

En 1998, el nombre del virus se cambió a "virus Zaire Ebola" [51] [52] y en 2002 a especie Zaire ebolavirus . [53] [54] Sin embargo, la mayoría de los artículos científicos continuaron refiriéndose al "virus del Ébola" o utilizaron los términos "virus del Ébola" y " ébolavirus de Zaire " en paralelo. En consecuencia, en 2010, un grupo de investigadores recomendó que se adoptara el nombre "virus del Ébola" para una subclasificación dentro de la especie Zaire ebolavirus , con la correspondiente abreviatura EBOV. [1] Las abreviaturas anteriores del virus eran EBOV-Z (para "Virus Ébola Zaire") y ZEBOV (para "Virus Ébola Zaire" o " Ébolavirus Zaire "). En 2011, ICTV rechazó explícitamente una propuesta (2010.010bV) para reconocer este nombre, ya que ICTV no designa nombres para subtipos, variantes, cepas u otras agrupaciones a nivel de subespecies. [55] En la actualidad, ICTV no reconoce oficialmente el "virus del Ébola" como un rango taxonómico, sino que continúa utilizando y recomendando únicamente la designación de especie Zaire ebolavirus . [56] El prototipo del virus Ébola, variante Mayinga (EBOV/May), recibió su nombre de Mayinga N'Seka, una enfermera que murió durante el brote de Zaire de 1976. [1] [57] [58]

El nombre Zaire ebolavirus se deriva de Zaire y el sufijo taxonómico ebolavirus (que denota una especie de ebolavirus y se refiere al río Ébola ). [1] De acuerdo con las reglas para la denominación de taxones establecidas por el Comité Internacional sobre Taxonomía de Virus (ICTV), el nombre Zaire ebolavirus siempre debe escribirse en mayúscula , cursiva y estar precedido por la palabra "especie". Los nombres de sus miembros (ébolavirus de Zaire) deben escribirse en mayúscula, no en cursiva y usarse sin artículos . [1]

Criterios de inclusión de virus.

Un virus del género Ebolavirus es miembro de la especie Zaire ebolavirus si: [1]

Evolución

El ébolavirus de Zaire se separó de sus ancestros entre 1960 y 1976. [59] La diversidad genética del ébolavirus se mantuvo constante antes de 1900. [59] [60] Luego, alrededor de la década de 1960, muy probablemente debido al cambio climático o a las actividades humanas, la diversidad genética de el virus disminuyó rápidamente y la mayoría de los linajes se extinguieron. [60] A medida que disminuye el número de huéspedes susceptibles, también lo hace el tamaño efectivo de la población y su diversidad genética. Este efecto de cuello de botella genético tiene implicaciones para la capacidad de la especie de causar la enfermedad por el virus del Ébola en huéspedes humanos. [ cita necesaria ]

Es probable que entre 1996 y 2001 se haya producido un evento de recombinación entre linajes del ebolavirus de Zaire en simios salvajes, dando lugar a una progenie de virus recombinantes. [61] Estos virus recombinantes parecen haber sido responsables de una serie de brotes entre humanos en África Central en 2001-2003. [61]

Ébolavirus de Zaire : la variante Makona causó el brote en África Occidental en 2014. [62] El brote se caracterizó por el caso más largo de transmisión de la especie viral de persona a persona. [62] En este momento se observaron presiones para adaptarse al huésped humano, sin embargo, no se observaron cambios fenotípicos en el virus (como una mayor transmisión, una mayor evasión inmune por parte del virus). [ cita necesaria ]

En literatura

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Otras lecturas

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