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La inmunología revela pistas clave sobre la gravedad de la COVID-19

Suele sorprenderme que a nadie parezca sorprenderle la existencia de los anticuerpos. Piénsenlo un momento: toda proteína que se produce en el cuerpo lleva sus instrucciones de fabricación previamente escritas en el genoma, que hemos heredado de nuestros padres, y ellos de los suyos. Y sin embargo, llega un virus nuevo que antes no existía, como el SARS-CoV-2 de la COVID-19, y el organismo es capaz de fabricar unas proteínas, los anticuerpos, ajustadas a la forma de las proteínas del virus, los antígenos, como esas protecciones de espuma van recortadas alrededor del objeto que protegen. Incluso si algún día descubriéramos microbios en Venus y pudieran infectarnos, generaríamos anticuerpos contra los antígenos de Venus.

¿Cómo lo hacemos? ¿Cómo es posible que nuestros genes puedan fabricar anticuerpos adaptados a la forma de antígenos que antes ni siquiera existían, con los que jamás ningún humano se había topado?

Este fue un enigma que torturó a los inmunólogos durante años, hasta que en los 70 lo resolvió el japonés Susumu Tonegawa. Y personalmente, fue la casi increíble solución la que me llevó a elegir la inmunología como especialidad de doctorado. Todos decían que el XXI sería el siglo del cerebro, y de hecho lo es; el encuentro entre neurociencias y computación aún nos reservará sorpresas alucinantes en las próximas décadas (por cierto, después de recibir el Nobel, Susumu se dedicó al cerebro). Muchos querían desentrañar los secretos del cáncer, la eterna lacra. Otros elegían la biotecnología vegetal por sus grandes posibilidades de desarrollo industrial.

Pero en cuanto a mí, no solo la respuesta a esa pregunta era la mayor maravilla de la naturaleza, sino que además la inmunología me parecía la cosa más importante del mundo. Porque es precisamente lo que nos protege del mundo.

Esta es la respuesta: en los linfocitos B, las células que producen los anticuerpos, los genes encargados de fabricar estas proteínas se reorganizan entre sí al azar, como cuando se utilizan las mismas piezas de Lego para hacer construcciones diferentes (esto se llama recombinación somática). En cada célula individual el resultado es distinto, y por ello cada célula produce un anticuerpo único, con una forma distinta. La consecuencia es que nuestro cuerpo está patrullado en todo momento por millones de células B preparadas para producir millones de anticuerpos distintos contra cualquier cosa, el polen de arizónica, la peste negra, el SARS-CoV-2, el antígeno venusiano o nada en particular.

Esto lo llevamos de fábrica; esas células ya existen previamente. Cuando el antígeno en cuestión nos invade, llega un momento en que casualmente se produce el encuentro entre él y su anticuerpo, y eso activa a la célula B correspondiente para multiplicarse y comenzar a inundar el torrente sanguíneo con millones y millones y millones de copias de esos anticuerpos concretos. La otra parte de la respuesta inmune adaptativa, los linfocitos T, utiliza también un mecanismo similar para colocar un receptor en su membrana que también reconoce los antígenos.

Imagen tomada con microscopio electrónico y coloreada del coronavirus SARS-CoV-2. Imagen de NIAID.

Imagen tomada con microscopio electrónico y coloreada del coronavirus SARS-CoV-2. Imagen de NIAID.

En estos tiempos se ha confirmado que, en efecto, la inmunología es la cosa más importante del mundo: en ella confiamos para que nos saque de esta, gracias a las vacunas. Y como inmunólogo, aunque ya no ejerciente, me llena de orgullo y satisfacción, como decía aquel, que sean mis colegas, y no Bruce Willis ni Will Smith, quienes vayan a salvar el mundo.

En los últimos meses han sido tan intensos los estudios inmunológicos sobre la COVID-19 que incluso han llegado a desvelar nuevos secretos sobre cómo funciona el sistema inmune. Una de las grandes incógnitas es cómo pararlo para que no sobreactúe; entre los inmunólogos suele decirse que la mitad del sistema inmune sirve para frenar a la otra mitad, ya que demasiada respuesta puede ser peor que ninguna respuesta.

Como ya he contado aquí, en muchos de los pacientes más graves de cóvid –sucede también con otras infecciones– lo que les mata no es el virus, sino la reacción exagerada de su cuerpo contra el virus. El sistema inmune sobreactúa y sume al organismo en un grave estado de inflamación generalizada sin que sus mecanismos de control puedan impedirlo (se llama Síndrome de Liberación de Citoquinas o tormenta de citoquinas, o, de forma más general, Síndrome de Respuesta Inflamatoria Sistémica; esto incluye una complicación de la cóvid que ocurre de forma rara en niños). Y los enfermos mueren del éxito de su propia respuesta inmune.

Un nuevo estudio ha encontrado el porqué, o al menos uno de los más importantes porqués, aunque el cómo detenerlo llevará más tiempo. Un grupo de investigadores de la Universidad de Pittsburgh, el centro médico Cedars-Sinai de Los Ángeles y la Universidad Martin Luther de Alemania ha descubierto que la proteína Spike del SARS-CoV-2, la que el virus utiliza como llave para entrar en las células (y su principal antígeno; los test de anticuerpos detectan anticuerpos contra Spike, y los test de antígenos utilizan anticuerpos contra Spike para detectar si la persona tiene esa Spike, lo que revela la presencia del virus), tiene un trocito similar a un conocido superantígeno presente en algunas bacterias.

Un superantígeno es lo que su nombre indica: un antígeno capaz de provocar una superrespuesta. Y esa superrespuesta es mala; sume al cuerpo en esa vorágine inflamatoria que puede resultar fatal. En este caso, los científicos han encontrado en la proteína Spike una parte de estructura y secuencia muy similares a la enterotoxina B del estafilococo, un conocido superantígeno, y que no está presente en otros coronavirus parecidos como el del SARS original.

Este superantígeno se une directamente –este “directamente” es importante, porque es lo que hace a un antígeno “súper”– a los receptores de las células T mencionados arriba de forma no específica, provocando una estimulación de céluas que no están destinadas a responder contra ese patógeno, pero cuya sobreactivación lleva a la hiperinflamación. En bacterias, ese superantígeno produce el llamado Síndrome de Shock Tóxico (SST), una enfermedad que se hizo popular porque en algunos casos venía provocada por tampones demasiado absorbentes que se utilizaban durante demasiado tiempo; las bacterias crecían en los tampones y provocaban la enfermedad.

Los investigadores han comprobado también que, en las personas con cóvid grave y síntomas de hiperinflamación, ese presunto superantígeno efectivamente está funcionando como tal: en estos pacientes se ha encontrado una abundancia de células T con un repertorio concreto de receptores en sus membranas que revela una activación por el superantígeno.

Esta no es ni mucho menos la única pista que la inmunología está aportando en la lucha contra la pandemia. En los últimos meses se han publicado numerosos estudios que revelan cómo el sistema inmune responde a la infección del coronavirus, y cómo las personas con un determinado perfil inmunológico pueden tener mayor riesgo de padecer enfermedad grave. En particular, dos estudios recientes han encontrado que hasta un 14% de los pacientes graves –una minoría, pero importante– tiene una avería en su sistema de interferón I.

Los interferones son nuestros principales antivirales naturales, moléculas que produce nuestro propio organismo en respuesta a una infección viral para luchar contra el virus. Los humanos tenemos más de veinte, clasificados en tres tipos, I, II y III. En concreto, los investigadores han descubierto que ese grupo de pacientes tiene, o bien un defecto genético innato que afecta al funcionamiento de su interferón de tipo I, o bien anticuerpos que bloquean su interferón de tipo I.

Tener anticuerpos contra componentes de nuestro propio organismo es raro, pero no excepcional. En condiciones normales, nuestro sistema inmune sabe distinguir entre lo que es nuestro y lo que no: produce anticuerpos y células T contra los antígenos extraños, pero aprende a tolerar nuestras propias proteínas; por eso es clave la compatibilidad en los trasplantes, para que el organismo no rechace el órgano nuevo como algo ajeno. Sin embargo, a veces esa regulación no funciona bien y el sistema nos ataca a nosotros mismos, provocando enfermedades autoinmunes como el lupus, la esclerosis múltiple, la artritis reumatoide y otras. En el caso de ese grupo de pacientes de cóvid, se ha observado que producen anticuerpos contra su interferón de tipo I. En condiciones normales, probablemente esto no les produce ningún trastorno, pero les dificulta luchar contra el virus en caso de infección.

En la práctica, todos estos hallazgos aportan pistas que pueden ayudar a enfocar los tratamientos para salvar vidas. Dado que para los virus no existe una bala mágica como los antibióticos contra las bacterias, los tratamientos deben ser mucho más específicos, no ya dependiendo del virus concreto, sino de cómo afecta a cada perfil de paciente. Los pacientes con un defecto de interferón de tipo I podrían recibir una suplementación terapéutica de este antiviral que les falta; los que producen anticuerpos contra este interferón podrían beneficiarse de un tratamiento con interferón de otro tipo o con reactivos que bloqueen su autoanticuerpos. Y en general, saber qué perfiles inmunológicos son los más propensos a desarrollar una respuesta dañina puede informar a los médicos sobre qué tipo de inmunomoduladores utilizar en cada caso: esteroides, bloqueantes de la tormenta de citoquinas, inmunoglobulina intravenosa (que contiene anticuerpos contra el superantígeno del estafilococo)…

No, por desgracia, el antiviral único y milagroso que aparece en las películas (a veces erróneamente llamado antídoto) no existe en la realidad, y es dudoso que vaya a existir alguna vez. De todos los antivirales que ya se conocen y que se emplean contra distintos virus, no hay ninguno de eficacia equiparable a la de un antibiótico contra las bacterias. Los virus son bichos extremadamente duros de pelar; por algo son los organismos (sí, en mi opinión son seres vivos) más abundantes de la Tierra. Y por ello la clave para luchar contra ellos no está tanto en ellos como en nosotros, en aprender a domar nuestro propio sistema inmune para que luche contra el virus sin matarnos en la batalla.

Los murciélagos, superinmunes al ébola (¿y al lloviu?)

Esta semana escribía aquí sobre el lloviu, un primo cercano del ébola descubierto en cadáveres de murciélagos en una cueva asturiana. Contaba también la paradoja de cómo dos virus tan similares parecen afectar a especies distintas de manera muy diferente: el ébola nos mata pero es inocuo para los murciélagos, mientras que la hipótesis sobre el lloviu (todavía sin ninguna prueba) es que podría aniquilar a estos últimos.

El zorro volador negro, 'Pteropus alecto'. Imagen de Wikipedia.

El zorro volador negro, ‘Pteropus alecto’. Imagen de Wikipedia.

Sobre sus posibles efectos en humanos aún no se conoce absolutamente nada, salvo la ausencia de casos autóctonos de fiebre hemorrágica en España (sin que la ausencia de prueba sea prueba de ausencia). Es decir, que en España, Portugal y Francia, países donde se hallaron los miles de murciélagos muertos que motivaron el hallazgo del lloviu, no se sabe de nadie que haya enfermado gravemente después de visitar una cueva.

Muy oportunamente, esta misma semana la revista PNAS ha publicado un estudio que podría resolver esta paradoja y ayudarnos a comprender por qué los murciélagos son inmunes al ébola y a otro centenar de virus que transportan sin inmutarse, muchos de los cuales son letales para nosotros. Y de paso, este avance abre una nueva vía de estudio de los posibles efectos del lloviu.

Debo comenzar explicándoles qué es el interferón. Sin duda han oído hablar de que nuestro sistema inmunitario reacciona específicamente contra los patógenos que nos invaden, y guarda memoria de la identidad de estos atacantes. En esto se basa la eficacia de las vacunas: el organismo recuerda agresiones pasadas y mantiene un arsenal de reserva preparado y adaptado para responder de nuevo contra esos invasores si se les ocurre volver a aparecer.

Pero por delante de esta inmunidad específica, existe una primera línea de defensa llamada respuesta inmune innata. Esta es la fuerza de intervención rápida, la que se dispara de forma inmediata a una infección y que no es específica ni adaptada al patógeno concreto. Entre los mecanismos de este sistema innato se encuentra un grupo de moléculas llamadas interferones, cuya función es dar la señal de alarma y poner en marcha otra serie de respuestas, incluyendo las específicas.

Hay tres tipos de interferones, I, II y III, que a su vez tienen subtipos: los humanos tenemos cinco de tipo I, designados con las letras griegas alfa, beta, épsilon, kappa y omega. Y a su vez, tenemos hasta 12 o 13 interferones alfa; todo ello suma, que conozcamos hasta ahora, una veintena larga de interferones humanos.

Sin embargo, los murciélagos solo tienen tres interferones alfa, más o menos la cuarta parte que nosotros. De hecho, es el mamífero conocido hoy con menos variedad de interferones. Esto es lo primero que revela el nuevo estudio, en el que un grupo de investigadores de Australia y Singapur ha analizado el repertorio de interferones del zorro volador negro (Pteropus alecto), un murciélago frugívoro australiano.

Lo segundo que hemos sabido gracias al estudio es que estos tres interferones alfa de los murciélagos están activos siempre, haya o no infección, a diferencia de lo que ocurre en otras especies. Estos animales están en un continuo estado de guerra contra los virus. Y según los autores del estudio, esta superinmunidad podría ser la causa de que los murciélagos sean capaces de llevar dentro de sí virus peligrosos como el ébola sin sucumbir a ellos, manteniéndolos siempre a raya mediante comandos de interferón siempre desplegados sobre el terreno.

Hasta aquí, todo suena perfecto. Pero mi reacción al leer los resultados de este estudio fue de sorpresa, ya que precisamente el trabajo que comenté esta semana sobre el lloviu afirmaba que las proteínas de este virus y del ébola bloqueaban el interferón alfa en las células de murciélago. De hecho, sus autores escribían que “las proteínas VP35 del ébola y el marburgo inhiben la producción de interferón alfa/beta” y que “la VP35 del lloviu bloquea la producción de interferón alfa/beta”.

¿Dos estudios contradictorios? La solución llegó al releerme más detenidamente el primer trabajo. Los investigadores del Hospital Monte Sinaí de Nueva York dieron por hecho que la vía del interferón alfa estaba bloqueada porque las proteínas de los virus inhibían ciertos procesos que controlan la producción de este mediador inmunitario y otros que a su vez están controlados por él. Además, confirmaron que la infección anulaba la fabricación de interferón beta. Pero en cambio, no analizaron directamente la producción de interferón alfa, y por este pequeño agujero en el diseño experimental se les ha colado un error de bulto que no invalida sus experimentos, pero sí una de las conclusiones que extraen de ellos.

La codirectora del nuevo estudio, Michelle Baker, del CSIRO (el CSIC australiano), me confirma que esta es la explicación de la aparente discrepancia: los investigadores del Monte Sinaí “no incluyen datos que muestren la expresión de interferón alfa”, señala. Y en cuanto a los procesos controlados por este mediador, “solo atendieron a uno, y hay muchos otros que también podrían revelar pruebas de la actividad del interferón alfa”.

Baker resume: “Nuestros datos indican que al menos uno de los interferones alfa de P. alecto puede estar regulado de forma diferente que en otras especies”. Así, esta podría ser la causa de que los murciélagos sean resistentes al ébola y a otros muchos virus que transmiten. Pero ¿qué ocurre con el lloviu? El virus se halló en cadáveres de murciélagos sin signos de ninguna otra anomalía que justificara sus muertes. Pero lo cierto es que tampoco se ha demostrado una relación, y Baker se aferra a este hecho: “Dado que solo se obtuvieron secuencias virales, y no se ha aislado el virus de los murciélagos muertos en España, solo podemos especular que el virus fuera la causa”.

El siguiente paso sería entonces estudiar cómo afectan las proteínas del lloviu a la producción de interferón alfa en células de murciélago. Si el virus fuera capaz de tumbar la defensa innata de estos animales, apoyaría la posibilidad de que el lloviu fuera la causa de las muertes masivas. Pero aunque es arriesgado especular, sería raro que un virus tan similar al ébola lograra algo que el propio ébola no consigue. Y si el efecto de ambos sobre el interferón alfa de los murciélagos fuera el mismo, seguiríamos a oscuras sobre la relación entre el lloviu y las muertes.

Pero ¿y si…? Suponiendo que así fuera, y que el lloviu lograra desarticular la primera línea de defensa de los murciélagos, y que esta fuera la causa de las muertes, entonces estaríamos ante un supervirus más potente que el ébola, el coronavirus MERS o el hendra. Y desde luego, de un virus que matase a los murciélagos (y del que se sabe que infecta células humanas) no sería lógico esperar nada bueno. ¿Algún voluntario para mirar qué le pasa al interferón de los murciélagos con las proteínas del lloviu?