El porqué debemos preocuparnos por los efectos a largo plazo de COVID-19

Escrito por: Gabrielle Huizinga

Editores: William Dean, Rebecca Dzombak y Noah Steinfeld

Traducción: Cristina Maria Rios, editado por: Irene Vargas-Salazar

Palabras clave: COVID-19, SARS-CoV-2, infección 

SARS-CoV-2, el virus que causa COVID-19, apareció por primera vez en Wuhan, China en diciembre del 2019 y se esparció rápidamente hacia los Estados Unidos a principios de enero del 2020. Hasta el día de este escrito, se han reportado más de 39 millones de casos globales con una tasa de mortalidad de 2.8%. A pesar de que los hospitales y oficiales de salud pública se mantienen preocupados principalmente por los efectos a corto plazo del virus, tales como la tasa de hospitalizaciones, la escasez de materiales y la propagación del virus, muchos virus también causan dolencias a largo plazo. Se ha reportado que personas que se han recuperado de COVID-19 sufren de miocarditis constante o de inflamación de músculos cardíacos. Esto puede resultar en fallos en la función cardíaca causando un aumento en la tensión o sobrecarga del cuerpo. Pacientes infectados en el 2003 durante el brote de SARS, un virus similar a SARS-CoV-2, sufrieron de padecimientos crónicos como, por ejemplo, síndrome de fatiga crónica, función pulmonar anormal y disminución en la capacidad de ejercitarse. Nuestra habilidad de entender los efectos a largo plazo de un virus recién surgido como SARS-CoV-2 está limitada por el corto tiempo que lleva presente. Sin embargo, los síntomas a largo plazo de virus similares que han recibido mayor estudio pueden ser informativos cuando pensamos en la necesidad de tomar acción inmediata para limitar la propagación de la enfermedad a través del aumento en sanitación, uso de mascarillas y minimizando el contacto físico con otros.

A diferencia de las células humanas, los virus no pueden replicarse por sí solos. Por tanto, deben infectar y secuestrar la maquinaria de replicación dentro de la célula humana que le sirve de huésped (Imagen 1). Los virus cargan proteínas en la superficie de su envoltura que se adhieren a receptores en la célula huésped. La proteína de pico en la envoltura viral de SARS-CoV-2 se enlaza a una proteína en la superficie de la célula que se encuentra en muchas áreas del cuerpo, incluyendo los pulmones, la grasa, los intestinos, los riñones y el cerebro. Una vez que el virus entra a la célula huésped, este pierde su envoltura de lípidos o cápside y comienza a reproducirse. A lo largo del tiempo, el virus crea muchas copias de sí mismo. Al igual que algunos otros virus, una vez que la célula huésped está llena de partículas virales, SARS-CoV-2 mata las células, provocando que exploten y resultando en los daños asociados a los efectos agudos o inmediatos de la enfermedad. Para SARS-CoV-2, el daño celular lleva a una amplia variedad de síntomas, incluyendo fiebre, tos, falta de aliento y síntomas gastrointestinales. El estalle de las células causa que las partículas virales se liberen hacia el interior del cuerpo e infecten a otras células hasta que el sistema inmune comience a atacar y a matar a las células infectadas. Aun cuando el virus es removido del cuerpo, pueden ocurrir efectos a largo plazo debido a daños permanentes en los tejidos. Para SARS-CoV-2, algunos pacientes ya han sufrido daños severos a sus órganos, tales como el síndrome de dificultad respiratoria aguda, coágulos de sangre y daño agudo a los riñones. Estos daños pueden ser fatales no sólo a corto plazo, pero incluso años luego si los órganos no se recuperan y quedan permanentemente atrofiados. Será de suma importancia mantener contacto regular con pacientes de COVID-19 para examinar la función de sus órganos y determinar si sufren de patologías a largo plazo en ciertos órganos.

Además de mantener contacto regular con los pacientes, podemos utilizar lecciones ya aprendidas sobre otros virus que han sido mejor estudiados para guiarnos en cómo pensar sobre los tipos de efectos que SARS-CoV-2 también podrá tener a largo plazo. El virus de inmunodeficiencia humana (VIH), es el virus que causa el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). A diferencia de SARS-CoV-2, el VIH es un retrovirus que infecta a las células T CD4+. Estas células son parte del sistema inmune y son importantes para reconocer los virus y bacterias presentes en el cuerpo. A lo largo del transcurso de la infección del VIH, las células T del cuerpo son destruidas, lo que lleva a un alto riesgo de infecciones y cáncer. SARS-CoV-2 destruye las células del pulmón lo que también podría llevar a un aumento en el riesgo de infecciones severas en el pulmón más adelante. Sólo el tiempo dirá cómo la destrucción de estas células afectará la función pulmonar a lo largo de la vida del paciente.

El virus de la varicela zóster es el agente causante de la varicela. Aunque muchas personas sólo piensan en la varicela como un sarpullido que produce picor y es fácilmente prevenido por vacunas, este virus es altamente contagioso y puede permanecer en el cuerpo por muchos años luego de la infección. En la mayoría de los casos, los síntomas de la varicela se disipan en alrededor de 21 días. Sin embargo, el virus puede vivir dentro de las células nerviosas por muchos años. A lo largo del envejecimiento, nuestro sistema inmune se va debilitando y esto permite que el virus resurja de su estado latente y cause culebrillas, un sarpullido muy doloroso. Sabemos que SARS-CoV-2 está presente en la excreta de niños aún hasta 21 días luego de que la prueba nasal no mostrara evidencia de la presencia del virus. Sin embargo, no sabemos si el virus se mantiene escondido en otras células del cuerpo. Es posible que el virus se reactive durante el envejecimiento y pueda causar daños fuera de los pulmones donde inicialmente infectó. 

El virus del papiloma humano (VPH) es un virus que causa llagas en la piel o en las membranas mucosas. Existen más de 200 tipos diferentes de VPH y aunque la mayoría son benignos o sólo causan llagas, algunos tipos pueden llegar a causar cáncer (p. ej., cáncer cervical). A pesar de que el sistema inmune típicamente puede deshacerse del virus en unos cuantos días o semanas tras la infección, algunos tipos, especialmente los que causan cáncer, pueden persistir durante décadas. Las cepas persistentes de VPH pueden interferir con los mecanismos naturales de anticáncer en el cuerpo. Actualmente, se está estudiando si SARS-CoV-2 puede actuar de una manera similar a esta.

A pesar de que virus diferentes operan de maneras diferentes dentro del cuerpo humano, podemos aprender lecciones importantes sobre otros virus cuando pensamos en cómo combatir SARS-CoV-2. Es preocupante que los virus puedan tener efectos a largo plazo ya sea a través de daños al sistema inmune, a través de su permanencia en el cuerpo debido a la latencia viral y causando cáncer. Sin embargo, mediante el uso de mascarillas y limitando reuniones sociales podemos poner un alto a la propagación del virus y minimizar tanto los padecimientos a corto como a largo plazo. Muchas personas jóvenes podrán ver la baja tasa de mortalidad en su rango de edad como una señal de regresar a vivir una vida normal. Sin embargo, con la preocupación de que cualquier enfermedad puede ser una bomba de tiempo para problemas de salud más adelante, es sumamente importante que los jóvenes tomen precauciones serias. Sólo el tiempo nos dirá cuál es el grado de los efectos en la salud pública que esta pandemia nos ha traído. 

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Imagen de Khan Academy


(Gabby) Huizinga completó sus grados subgraduados en microbiología y genómica molecular y genética en Michigan State University. Gabby es miembro de la clase del 2019 de PIBS y se unió al programa graduado de inmunología en abril del 2020. Actualmente, es una estudiante de segundo año en el programa graduado de inmunología y trabaja con la Dra. Durga Singer y la Dra. Beth Moore para obtener su PhD. También está completando un certificado en diversidad, equidad e inclusión. Su proyecto de tesis trata de entender cómo la obesidad afecta a los macrófagos y su respuesta a infecciones bacterianas. También está interesada en como las diferencias de sexo, especialmente durante la obesidad, afectan la respuesta del sistema inmune a las infecciones.

Nanoparticles may be tiny, but they are the next big thing for fighting antibiotic-resistant bacteria

Written by: Madeline Barron

Editors: Christian Greenhill, Kristen Loesel, and Peijin Han

We are currently at war with antibiotic-resistant bacteria—and it’s not looking good. In 2019, the Center for Disease Control and Prevention (CDC) estimated that 2.8 million antibiotic-resistant infections occur in the United States each year, resulting in 35,000 deaths and billions of dollars in healthcare costs. This is over 28% higher than the approximated number of infections and deaths in 2013. Yet, despite the rise in antibiotic-resistant infections, antibiotics remain our primary weapon for combatting bacterial pathogens; if they stop working, infections that were once easily controlled could become untreatable. Thus, there is a critical need to look beyond our arsenal of antibiotics for new methods to treat bacterial infections.

Enter: Nanoparticles.

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A step towards gender inclusivity in research

Written by: Michele Marenus

Editors: Christina Del Greco, Madeline Barron, and Emily Glass

The lack of guidance on how to be a gender inclusive researcher is frustrating and exclusionary. I’m not a gender researcher—but I do study gender. Meaning, my primary research aims are not to examine gender or gender identities, but it is an important construct in my work. I study the intersection of physical activity and mental health, which has been on the forefront of research for some time now, especially during the ever-challenging coronavirus pandemic. Depression symptoms have increased three-fold since the start of the pandemic and there has been a worldwide decrease in physical activity levels. The relationship between physical activity and mental health has been found to differ by gender but is typically only examined on a gender binary. The American Psychological Association (APA) specifically encourages researchers to protect the dignity of all persons by removing biased language and avoiding misrepresentation of participants, yet most studies still refer to gender in a binary manner. This practice contradicts the empirical evidence that undermines the gender binary and finds that gender exists on a spectrum, and ignoring this evidence therefore violates the ethical principles that guide researchers.

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Bacterial outer membrane vesicles: Little membrane blebs with big vaccine potential

Author: Madeline Barron

Editors: Genesis Rodriguez, Alyse Krausz, and Emily Glass

Bacteria are bubbly organisms—literally. As they go about the business of living, many bacteria pinch off little blebs of their outer membrane to form outer membrane vesicles, or OMVs. OMVs are tiny orbs (about 4,000 times smaller than the width of a human hair) that pack a big functional punch. They contain proteins that scavenge nutrients for bacteria to eat, serve as “decoys” that bind up antibiotics and protect bacteria from certain death, and deliver compounds to host cells that cause disease and trigger an immune response. To this end, scientists have sought to exploit the immune-stimulating power of OMVs to generate vaccines that help protect people from bacterial infections. Thus, OMVs may be small, but they could be a mighty weapon to help us keep bacterial pathogens at bay.

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Epigenetics: An Unconventional Take on Cancer

Written By: Christine Lu

Edited By: Christina Del Greco, Peijin Han, and Emily Glass

When you think about cancer, what pops into mind? Likely pain, disease, death, or even a family member who has been affected by cancer. In terms of the cause of cancer, we most likely think of genetic mutations. Very few of us will think about epigenetics. Yet, this does not diminish the fact that epigenetics takes on an equally important role in cancer progression. To understand the role of epigenetics in cancer, we must first appreciate what epigenetics is.

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Dr. Brenda Bass: Distinguishing self and non-self dsRNA in vertebrates and invertebrates

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Live Blogger: Chloe Rybicki-Kler

Editor: Emily Glass

Welcome to Dr. Brenda Bass, a senior professor of Biochemistry at the University of Utah. Dr. Bass worked with Dr. Cheque on enzymatic binding sites during her PhD and will be talking to us about self- and non-self detection of mRNA.

When Dr. Brenda Bass began studying long double-stranded RNA (ldsRNA) during her post-doc, it was known that the only time that cells contain dsRNA was after viral infection. After infection, binding proteins attach to viral dsRNA, forming an “SOS”-like signal that initiates an immune response.

Dr. Bass and others had stumbled on some but not all dsRNAs, and thus began compiling the LONG dsRNAome. The self-sequences were found primarily in introns and UTRs (untranslated regions) of protein-coding genes.

Three -omes were considered in the thinking through of the self/non-self identification question – mouse, human, and C. elegans. Later, Drosophila would replace C. elegans as the invertebrate model due to difficulties transitioning from in vivo to in vitro studies of invertebrate dsRNA detection machinery.

Even now, we don’t know the function of many of these ldsRNAs, but we do know that if cells don’t pay attention to these sequences there are consequences for the immune response to viral infection.

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Dr. Tracy Johnson: RNA Splicing, Chromatin Modification, and the Coordinated Control of Gene Expression

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Live Blogger: Emily Glass

Editor: Zoe Yeoh

Tracy Johnson, Ph.D., a researcher at the University of California – Los Angeles, uses yeast (S. cerevisiae) to study gene regulation and expression with a focus on the spliceosome. The spliceosome is a dynamic cellular machine made up of 5 ribonucleoprotein subunits that is responsible for creating mature messenger RNA (mRNA). During precursor mRNA (pre-mRNA) splicing, the spliceosome removes the many non-coding sequences (introns) that eukaryotic DNA produces in protein-encoding genes during transcription and splices together the coding sequences (exons) to allow for mature mRNA production. 

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Dr. Christopher Lima: Control of RNA degradation in the exosome

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Live blogger: Logan Walker

Editor: Alyse Krausz

Over the last two days, we have heard talks all about how RNA is a key building block in myriad biochemical processes, both natural and artificial. But, with all of this RNA floating around, we are left with a simple question: what happens to the RNA molecules once our cells are “done” with them? The answer turns out to be a constellation of proteins that work together to detect incorrect sequences, turnover old RNA molecules, perform post-translational modifications, and remove invasive sequences, such as viral RNA molecules. In the case of RNA turnover, much of this processing is performed by the RNA exosome complex, making it an important target of study for diseases where it is dysregulated, such as multiple myeloma, pulmonary fibrosis, and many subtypes of cancer.

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Dr. Feng Zhang: Harnessing Biological Diversity for COVID-19 Diagnostics

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Editor: Logan Walker

CRISPR-Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) is well-known as “molecular scissors” that enables scientists to edit DNA. But there’s more to CRISPR technology than just cutting and pasting DNA! In bacteria, the many CRISPR-Cas systems provide a defense system against viral infections, and viruses use DNA or RNA as their genetic material. Nature has evolved some CRISPR-Cas systems that target DNA, such as CRISPR-Cas9, and others that target RNA, such as CRISPR-Cas13. Dr. Feng Zhang, a Professor of Brain and Cognitive Sciences and of Biological Engineering at MIT, and his lab have discovered and developed the CRISPR-Cas13a system for use as a diagnostic tool. Their lab has harnessed CRISPR-Cas13a as a biotechnology to create a molecular detection platform called SHERLOCK (Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing) capable of detecting RNA or DNA with high sensitivity and specificity.   

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Dr. Kevin Weeks: a MaP of RNA structural landscapes

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Editor: Alyse Krausz

Recently, RNA has risen to the forefront of nucleic acid research due to its newly characterized, integral roles in cellular regulation. Many of the secrets in RNA regulation lie in its ability to form complex secondary and tertiary structures that relate to its function. However, many of these structure-function relationships are poorly characterized due to a lack of rigorous tools used to study them. Dr. Kevin Weeks and his group at University of North Carolina-Chapel Hill have developed “novel chemical microscopes that reveal quantitative structure and function interrelationships for RNA” to study these complex RNA structures and answer important biological questions.

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