¿Por qué el virus SARS-CoV-2 ha devastado a la población humana mundial, pero muchos otros virus animales no? Usando gusanos nematodos como modelo, los investigadores de Penn State realizaron una serie de experimentos para investigar los factores que influyen en los resultados de la enfermedad de los eventos de propagación del virus. Descubrieron que la especie del huésped influye en si un virus despegará en una nueva población. Por ejemplo, algunas especies nunca se infectan, mientras que otras se infectan y transmiten fácilmente el virus a otros individuos dentro de la especie.

"Los patógenos se transmiten a los humanos con una frecuencia algo alarmante, y se ha realizado una tonelada de investigación excelente para determinar dónde y cuándo es más probable el contagio", dijo David Kennedy, profesor asistente de biología. "Sin embargo, estudiar experimentalmente la propagación del virus en el laboratorio para comprender la probabilidad de que un virus sea transmisible en un nuevo huésped es un gran desafío, especialmente con la replicación necesaria para obtener información científica".

Clara Shaw, becaria postdoctoral en Penn State, que comenzará un nuevo puesto en enero como profesora asistente en la Universidad de Minnesota Duluth, señaló que los gusanos son un poderoso sistema experimental.

"Puede tener una población completa de anfitriones en una sola placa de Petri, y puede colocar 50 poblaciones replicadas en un espacio del tamaño de una caja de zapatos", dijo Shaw. "Este sistema de virus-gusano puede permitir el estudio cuidadoso necesario para informar qué eventos indirectos probablemente se conviertan en el próximo COVID-19 y cuáles son menos preocupantes para la salud humana y animal".

Para realizar su estudio, que se publicó el 21 de septiembre en Proceedings of the Royal Society B , los investigadores utilizaron especies de gusanos nematodos del género Caenorhabditis. Uno de estos, Caenorhabditis elegans (C. elegans), se usa comúnmente en otros tipos de experimentos biológicos.

Para determinar primero si el género Caenorhabditis sería un sistema útil para estudiar la ecología y la evolución de los saltos del huésped del virus, el equipo examinó la susceptibilidad de 44 especies de Caenorhabditis a la infección por el virus de Orsay, un virus que infecta al bien estudiado C elegans, pero no está documentado que ocurra en otras especies. Colocaron pequeñas cantidades del virus en placas de Petri que albergaban poblaciones de diferentes especies de Caenorhabditis para ver si el virus podía replicarse. De las 44 especies analizadas, 14 especies fueron susceptibles al virus de Orsay.

Usando estas 14 especies de gusanos susceptibles, el equipo luego evaluó si estas especies eran capaces de transmitir el virus trasplantando un subconjunto de gusanos expuestos al virus a un hábitat libre de virus para reproducirse y potencialmente transmitir el virus a la descendencia. Este proceso se repitió para determinar cuánto tiempo pudo persistir el virus y si pudo persistir indefinidamente.

"Demostramos que en este género, las diferentes especies hospedantes mostraban toda la gama de posibles resultados tras la exposición a un nuevo patógeno", dice Kennedy.

"Algunos nunca se infectaron; algunos se infectaron pero no pudieron transmitir el virus; algunos se infectaron y transmitieron el virus a niveles tan bajos que el patógeno finalmente se extinguió; y algunos se infectaron y transmitieron el virus lo suficientemente bien como para mantener el virus indefinidamente Esta es la materia prima necesaria para responder a la pregunta de por qué algunos eventos indirectos provocan saltos en el hospedador y nuevas enfermedades, mientras que otros simplemente desaparecen por sí solos sin ninguna intervención externa".

Específicamente, el equipo descubrió que las especies huésped más estrechamente relacionadas con C. elegans, el huésped nativo del virus, eran más susceptibles a la infección, y los huéspedes que estaban estrechamente relacionados entre sí tenían susceptibilidades más similares, independientemente de su relación con C. elegans. .

"Estos patrones de susceptibilidad pueden deberse al hecho de que los anfitriones estrechamente relacionados probablemente tengan receptores similares para la unión de virus, entornos similares dentro del anfitrión para que los virus naveguen y defensas similares contra los virus", dice Shaw.

Kennedy señaló que sin un buen sistema modelo para estudiar la propagación del virus, ha sido un desafío comprender qué factores facilitan nuevas epidemias y cómo procede la evolución en los patógenos emergentes.

Él dice que "estos gusanos se pueden usar no solo para investigar cómo la ecología afecta el derrame y la emergencia, sino también para comprender mejor cómo y por qué los patrones de derrame y emergencia pueden diferir entre los huéspedes". + Explora más

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