quinta-feira, 23 de abril de 2020

O novo coronavírus foi produzido em laboratório?



Neste momento, quando o mundo se volta para entender o novo coronavírus e uma série de fake news são divulgadas, é natural nos sentirmos perdidos e tendermos a acreditar em fatos que parecem reais.

Antes de entrar na questão da origem do novo coronavírus, vou explicar um pouco sobre genética.

Todos os organismos possuem um genoma, que é definido como todas as informações genéticas de um indivíduo. Essas informações, que estão no material genético, são responsáveis por codificar proteínas (mas não apenas isso!), as quais realizam diversas e importantes funções na célula. Veja alguns exemplos: a insulina é uma proteína que tem a função de fazer a glicose entrar nas nossas células; a hemoglobina carrega o oxigênio em nosso sangue; as imunoglobulinas são os anticorpos, que participam dos mecanismos de defesa do nosso organismo.

Os vírus, por outro lado, têm genomas muito menores e mais simples que o genoma humano. Eles codificam poucas proteínas e estas, em geral, estão relacionadas com sua capacidade de infectar a célula hospedeira e se replicar dentro dela.

É possível que o novo coronavírus tenha sido manipulado em laboratório?

Em ciência, temos eventos que são possíveis e eventos que são prováveis. Um evento pode ser teoricamente possível, porém pouco provável. Deste modo, em ciência, tendemos a aceitar um evento que seja mais plausível, que exija menos etapas para acontecer e que possa ser entendido com o conhecimento que já temos. Considerando isso, vou explicar o que se acredita ter acontecido com o novo coronavírus.

Existem sete coronavírus que causam doenças em humanos, sendo quatro deles responsáveis pelo resfriado comum e três por síndromes respiratórias agudas graves: O SARS-CoV (Síndrome Respiratório Aguda Grave), o MERS-CoV (Síndrome Respiratória do Oriente Médio) e o SARS-CoV-2 (Síndrome Respiratória Aguda Grave 2 – Covid-19).

SARS-CoV, MERS-CoV e SARS-CoV-2 são vírus que têm origem em animais e que adquiriram a capacidade de infectar seres humanos. Essa capacidade surgiu por meio de mutações no material genético, que no caso destes vírus é o RNA.

De acordo com Andersen e colaboradores (2020), em um artigo publicado na revista Nature Medicine, a análise do genoma dos coronavírus conhecidos mostrou que o SARS-CoV-2, possivelmente, surgiu por processos naturais de mutação e seleção. Vou explicar, de forma muito resumida, como eles chegaram a essa conclusão.

Vamos considerar os vírus mais similares, o SARS-CoV e o SARS-Cov-2. Uma característica importante destes vírus é a presença da proteína spike (S) no seu envelope. Essa proteína tem uma região, o Receptor Binding Domain (RBD) ou domínio de ligação ao receptor, que reconhece uma proteína da superfície das células humanas, o receptor ACE-2. Este receptor é a proteína denominada Enzima Conversora de Angiotensina, relacionada com a regulação da pressão arterial, entre outras funções, mas você pode esquecer isso agora. Vamos nos concentrar na parte molecular, sem pensar no que o vírus causa no nosso organismo. Isso é assunto para outro post no blog!

O RDB da proteína spike é a parte mais variável encontrada nos genomas de coronavírus, e contém uma região com seis resíduos de aminoácidos - unidades que formam as proteínas - que são importantes para a ligação com o receptor ACE-2.

O RBD é encontrado no SARS-CoV, mas, dentre os seis resíduos de aminoácidos necessários para a ligação ao ACE-2, cinco são diferentes de SARS-CoV-2.

É possível fazer uma predição, por computador, se uma determinada molécula tem a capacidade de se ligar a um receptor, como se fosse uma chave na fechadura. Quanto melhor a ligação, mais eficiente será o vírus na infecção das células humanas.

Em simulações feitas por computador, o receptor RDB de SARS-CoV se mostra mais eficiente na ligação com o receptor ACE-2 do que o RDB de SARS-CoV-2. Então, seria esperado que as mutações existentes em SARS-CoV-2 não levassem a uma ligação tão efetiva aos receptores das células humanas. Mas o novo coronavírus apresenta uma incrível capacidade de se ligar ao receptor ACE-2! Ou seja, as predições feitas por computador não refletem a real afinidade que estes vírus têm às células humanas.

Se este vírus tivesse sido manipulado em laboratório, seria esperado que as condições para maior eficiência na ligação ao ACE-2 fossem consideradas e não seria construído um vírus que, teoricamente, não ligaria tão bem à célula humana. Essa é uma forte evidência de que o vírus evoluiu de forma natural e não foi produzido em laboratório.

No SARS-CoV-2 foi descrita, na proteína spike, uma região chamada sítio de clivagem polibásica, que permite que o vírus se abra e o seu material genético seja introduzido na célula hospedeira. Acredita-se que o sítio de clivagem propicie ao vírus um maior potencial patogênico. Essa região não é encontrada em SARS-CoV.

Se o novo coronavírus tivesse sido produzido em laboratório, técnicas de genética reversa poderiam “copiar” um genoma já existente e “aperfeiçoá-lo”, porém, a análise do seu genoma mostra que ele não foi feito com base em um “molde” pré-existente.

Existem duas teorias que podem explicar como surgiu o novo coronavírus. Na primeira, ele pode ter saído de um hospedeiro animal após ter sofrido as mutações que permitiram que ele infectasse um novo hospedeiro, o ser humano. Essas mutações foram mantidas nos vírus animais por seleção natural.

Os primeiros casos de Covid-19 estão ligados ao mercado de Huanan, em Wuhan, na China. Portanto, é possível que o animal de origem do novo coronavírus estivesse nesta localidade. A similaridade entre o SARS-Cov-2 com vírus de morcegos indica que estes, possivelmente, são reservatórios deste vírus. Embora a similaridade genética seja alta (96%), os vírus de morcegos têm a região RDB muito diferente da observada no novo coronavírus, o que sugere que estes não conseguem se ligar de forma eficiente ao receptor ACE-2 humano.

Por outro lado, um coronavírus encontrado em pangolins (um tipo de mamífero), tem menor similaridade com o genoma de SARS-CoV-2, mas a região RBD, especificamente, tem grande semelhança. Isso sugere fortemente que a proteína spike, altamente eficiente para se ligar ao receptor de célula humanas, é resultado de mutação e seleção natural.

Conhece o pangolin? Neste artigo você pode saber um pouco mais sobre ele: https://pt.wikipedia.org/wiki/Pangolim

A segunda teoria diz que as mutações foram adquiridas após o vírus passar para o ser humano, mas essa transmissão não foi reconhecida imediatamente. A partir da aquisição do sítio de clivagem polibásica, o vírus tornou-se capaz de causar a doença e a pandemia foi desencadeada. Veja esta imagem: https://www.nature.com/articles/s41591-020-0820-9/figures/1.

Os vírus de morcegos e de pangolins, conhecidos até o momento, não apresentam o sítio de clivagem, encontrado em SARS-CoV-2. Deste modo, é possível inferir que esta mutação deve ter surgido quando o vírus já estava no hospedeiro humano.

Mas como posso saber se essas mutações não foram manipuladas em laboratório?

Aqui entram os conceitos de possível e provável.
As mutações poderiam ter sido introduzidas no vírus em laboratório, mas para isso, seria esperado que fosse usado um modelo, um “esqueleto” de um vírus conhecido, que sabidamente infectasse seres humanos. O novo coronavírus, embora similar ao SARS-CoV e aos vírus conhecidos de morcegos e pangolins, é diferente geneticamente e tem regiões que são exclusivas dele.

Para que as mutações surgissem naturalmente no laboratório, um vírus com alta similaridade genética com SARS-CoV-2, teria que ser submetido a repetidos eventos de passagem de célula para célula. Mas não há um vírus que cumpra este requisito, para que pudesse ser usado como “molde”.

Assim, não é impossível que o vírus tenha sido criado em laboratório. Mas não é provável, porque as condições seriam muito difíceis de serem atingidas, com base no que conhecemos até o momento. É mais provável que o novo coronavírus tenha surgido conforme as duas teorias citadas acima, embora não tenhamos certeza de qual delas é correta.

E estas duas teorias levantam ainda outras questões que precisam ser consideradas. Se a capacidade de infectar seres humanos foi adquirida ainda no hospedeiro animal, novas epidemias vão surgir, pois os vírus já estão “prontos”, apenas esperando a passagem zoonótica (animal-humano). Entretanto, se as mutações surgiram no ser humano, a chance de que uma nova infecção aconteça e as mesmas mutações surjam ao acaso, é muito menor.

Deste modo, estudos sobre os vírus animais, com potencial zoonótico, são fundamentais para que possamos prever futuras pandemias. Certamente, após a Covid-19, saberemos lidar melhor com os desafios que virão.

Referências

Andersen, K.G., Rambaut, A., Lipkin, W.I. et al. The proximal origin of SARS-CoV-2. Nat Med 26, 450–452 (2020). https://doi.org/10.1038/s41591-020-0820-9.



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