Novas variantes do coronavírus podem causar mais reinfecções e requerer vacinas atualizadas

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Parentes comparecem ao enterro de uma vítima da COVID-19 em Manaus, em 13 de janeiro. (Créditos: Michael Dantas/AFP via Getty Images)

Traduzido por Julio Batista
Original de Kai Kupferschmidt para a Science

Quando o número de casos de COVID-19 voltou a aumentar em Manaus, em dezembro de 2020, Nuno Faria ficou pasmo. O virologista do Imperial College London e professor associado da Universidade de Oxford tinha acabado de escrever com colegas um paper para a Science estimando que três quartos dos habitantes da cidade já haviam sido infectados com o SARS-CoV-2, o coronavírus pandêmico – mais do que suficiente, pelo que parecia, para a imunidade do rebanho se desenvolver. O vírus já deveria ter sido encurralado em Manaus. No entanto, os hospitais estavam lotando novamente. “Era difícil conciliar essas duas coisas”, disse Faria. Ele começou a procurar por amostras que pudesse sequenciar para descobrir se mudanças no vírus poderiam explicar o ressurgimento.

No dia 12 de janeiro, Faria e seus colegas postaram suas conclusões iniciais no site virological.org. Treze das 31 amostras coletadas em meados de dezembro em Manaus acabaram por fazer parte de uma nova linhagem viral que chamaram de P.1. São necessárias muito mais pesquisas, mas eles dizem que uma possibilidade é que, em algumas pessoas, a P.1 evite a resposta imunológica humana desencadeada pela linhagem que devastou a cidade no início de 2020.

Variantes emergentes do coronavírus têm estado nas notícias desde que os cientistas deram o alerta sobre a B.1.1.7, uma variante do SARS-CoV-2 que chamou a atenção dos cientistas pela primeira vez na Inglaterra em dezembro e que é mais transmissível do que os vírus que circulavam anteriormente. Mas agora, eles também estão se concentrando em uma nova ameaça potencial: variantes que poderiam acabar com a resposta imunológica humana. Esses “contornos imunológicos” podem significar que mais pessoas que tiveram COVID-19 permaneceriam suscetíveis à reinfecção e que as vacinas comprovadas podem, em algum momento, precisar de uma atualização.

Em reunião da Organização Mundial da Saúde (OMS) em 12 de janeiro, centenas de pesquisadores discutiram as questões científicas mais importantes levantadas pela onda de novas mutações. A OMS também convocou seu Comitê de Emergência da COVID-19 em 14 de janeiro para discutir o impacto das novas variantes e as restrições de viagens que muitos países estão impondo para contê-las. O comitê pediu um esforço global para sequenciar e compartilhar mais genomas do SARS-CoV-2 para ajudar a rastrear mutações. Eles também pediram aos países que apoiassem “os esforços globais de pesquisa visando entender melhor as sérias incógnitas sobre as mutações e as variantes específicas do SARS-CoV-2”.

A variante mais transmissível, B.1.1.7, já está se espalhando rapidamente no Reino Unido, Irlanda e Dinamarca, e provavelmente em muitos outros países. Os Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA divulgaram um estudo de modelagem na sexta-feira mostrando que a cepa pode se tornar a variante predominante nos Estados Unidos em março. Mas os cientistas também estão preocupados com a 501Y.V2, uma variante detectada na África do Sul. Algumas das mutações que ela carrega, incluindo as chamadas E484K e K417N, alteram sua proteína de superfície, a “spike”, e mostraram em laboratório reduzir a eficiência dos anticorpos monoclonais em combater o vírus. Em um paper pré-publicado no início deste mês, Jesse Bloom, um biólogo evolucionário do Instituto de Pesquisa do Câncer Fred Hutchinson, mostrou que E484K também reduziu a potência de soros convalescentes de alguns doadores em 10 vezes – embora ele tenha sido rápido em acrescentar que isso não significa necessariamente que a mutação iria fazer com que a imunidade das pessoas à nova cepa caia 10 vezes.

A P.1 aumenta as preocupações porque parece ter atingido uma constelação semelhante de mutações e surgiu em um local com um alto nível de imunidade. “Sempre que você vê as mesmas mutações surgindo e começando a se espalhar várias vezes, em diferentes cepas virais em todo o mundo, isso é uma evidência realmente forte de que há alguma vantagem evolutiva para essas mutações”, diz Bloom.

Como a B.1.1.7, a variante identificada em Manaus já está circulando de forma ampla. Quando Faria estava terminando sua análise dos genomas brasileiros, um relatório foi publicado de uma variante detectada em viajantes que chegavam ao Japão vindos do Brasil – e acabou sendo a P.1.

Más companhias

As formas que essas novas variantes estão afetando o curso da pandemia ainda não estão claras. Em Manaus, por exemplo, a P.1 pode não ter nada a ver com o novo surto de infecções; a imunidade das pessoas pode simplesmente estar diminuindo, disse o epidemiologista de Oxford Oliver Pybus. Em uma conferência de imprensa hoje, Mike Ryan da OMS advertiu que as mudanças no comportamento humano ainda são a principal força motriz para o ressurgimento. “É muito fácil colocar a culpa nas variantes e dizer que foi o vírus que fez isso”, disse ele. “Infelizmente, também foi o que não fizemos que colaborou com isso.”

Mesmo que a variante desempenhe um papel crucial, ela pode estar impulsionando o aumento porque é transmitida com mais facilidade, como a B.1.1.7, e não porque pode contornar a resposta imunológica. “É claro que também poderia ser uma combinação desses fatores”, diz Pybus. Da mesma forma, em um recente estudo de modelagem, pesquisadores da Faculdade de Higiene e Medicina Tropical de Londres calcularam que a variante sul-africana 501Y.V2 poderia ser 50% mais transmissível, mas não mais eficiente para contornar a imunidade, ou poderia ser tão transmissível quanto as variantes anteriores, mas capaz de contornar a imunidade em uma em cada cinco pessoas previamente infectadas. “A realidade pode estar entre esses extremos”, escreveram os autores.

Ester Sabino, bióloga molecular da Universidade de São Paulo, está desenvolvendo um estudo para rastrear as reinfecções em Manaus que possam ajudar a decidir entre essas hipóteses para a P.1. Ela também está trabalhando para sequenciar mais amostras de Manaus a partir de janeiro para acompanhar a disseminação da variante. “Ainda não temos os dados, mas acho que agora será 100% de certeza”, disse ela. Estudos de laboratório investigando as variantes também estão em andamento. O Reino Unido lançou hoje um novo consórcio, G2P-UK (abreviação de “genotype to phenotype-UK” ou, na tradução livre, “genótipo para fenótipo-Reino Unido”), liderado por Wendy Barclay do Imperial College London, para estudar os efeitos de mutações emergentes no SARS-CoV-2. Uma ideia discutida na reunião da OMS de 12 de janeiro é a criação de um biobanco que ajudaria os estudos ao abrigar amostras de vírus, bem como o plasma daqueles que receberam vacinas e dos pacientes recuperados.

As interações entre as novas mutações podem tornar mais difícil descobrir seus efeitos. Todas as variantes do Reino Unido, África do Sul e Manaus compartilham uma mutação chamada N501Y, por exemplo, ou Nelly, como alguns pesquisadores a chamam. Mas a mutação, que afeta a proteína spike, também ocorre em algumas variantes que não se espalham mais rápido, sugerindo que a N501Y não opera sozinha, disse Kristian Andersen da Scripps Research: “Nelly pode ser inocente, exceto talvez quando ela está saindo com más companhias.”

Bloom acredita que nenhuma das mudanças irá permitir que o vírus contorne totalmente a resposta imunológica. “Mas eu esperaria que esses vírus tivessem alguma vantagem quando grande parte da população tivesse imunidade” – o que pode ajudar a explicar o aumento em Manaus.

Atualizações de vacinas

Até agora, o vírus não parece ter se tornado resistente às vacinas da COVID-19, disse o vacinologista Philip Krause, que preside um grupo de trabalho da OMS sobre vacinas da COVID-19. “A notícia não muito boa é que a rápida evolução dessas variantes sugere que, se é possível que o vírus evolua para um fenótipo resistente à vacina, isso pode acontecer mais cedo do que gostaríamos”, acrescenta. Essa possibilidade aumenta a urgência de colocar uma boa vigilância em vigor para rastrear tais variantes desde o início, disse a bioestatística Natalie Dean, da Universidade da Flórida (EUA). Mas também aumenta a urgência de vacinar as pessoas, disse Christian Drosten, virologista do Hospital Universitário Charité, em Berlim. “Temos que fazer tudo o que estiver ao nosso alcance para vacinar o máximo de pessoas o mais rápido possível, mesmo que isso signifique correr o risco de selecionar algumas variantes”, diz ele.

Se surgirem cepas de SARS-CoV-2 resistentes à vacina, pode ser necessário atualizar as vacinas. Várias vacinas podem ser facilmente alteradas para corresponder com as mutações mais recentes, mas as agências reguladoras podem hesitar em autorizá-las sem ver os dados atualizados de segurança e eficácia, disse Krause. Se novas variantes circularem com cepas mais antigas, vacinas multivalentes, eficazes contra várias linhagens, podem até ser necessárias. “Para ser claro: essas são considerações posteriores”, diz Krause. “O público não deve pensar que isso é iminente e que novas vacinas serão necessárias”. Mas Ravindra Gupta, pesquisador da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, diz que os fabricantes deveriam começar a produzir vacinas destinadas a gerar imunidade a versões mutantes da proteína spike, porque elas continuam surgindo. “Isso nos diz que devemos ter essas mutações em nossas vacinas, para que você feche uma das vias necessárias para o vírus avançar.”

Por enquanto, o aumento da transmissibilidade é a maior preocupação, disse a virologista Angela Rasmussen, da Universidade de Georgetown (EUA). “Estou intrigada por que [isso] não tem sido tratado como uma parte importante da conversa”, disse ela. O sistema hospitalar dos EUA, disse ela, “está lotado em muitos lugares e aumentos adicionais na transmissão podem nos levar ao limite onde o sistema entra em colapso. Então começaremos a ver aumentos potencialmente enormes na mortalidade.”

Cientistas descobriram uma maneira totalmente nova das cobras se moverem

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(Créditos: Cell Press/YouTube)

Por Peter Dockrill
Publicado na ScienceAlert

Os cientistas identificaram um modo inteiramente novo de locomoção das cobras. O comportamento de escalada recentemente documentado é algo difícil de ser realizado, mas permite que as cobras subam de forma impressionante em cilindros grandes e lisos.

Os pesquisadores a apelidaram de ‘locomoção do laço’, porque a cobra sobe em postes laçando seu corpo ao redor das estruturas cilíndricas, prendendo-as firmemente em um laço do tronco à cauda.

O fenômeno, que expande o conhecido repertório de escalada de cobras, parece permitir que a cobra-arbórea-marrom (Boiga irregularis) suba por cilindros lisos muito maiores do que em qualquer comportamento de escalada conhecido anteriormente – e pode constituir a primeira forma inteiramente nova de movimento de cobra identificada na história recente.

“Por quase 100 anos, toda a locomoção de cobras foi tradicionalmente categorizada em quatro modos: retilíneo, ondulação lateral, enrolamento lateral e sanfona”, explica uma equipe de pesquisa liderada pela bióloga conservacionista Julie Savidge da Universidade do Estado de Colorado (EUA) no novo paper.

(Créditos: Savidge et al., Current Biology, 2020)

Outro tipo de movimento de cobra, o deslizamento, também é reconhecido por alguns na comunidade científica como uma forma distinta de locomoção e ocorre em superfícies planas. Além disso, alguns sugeriram que as categorizações existentes deveriam ser mais diversas do que as previamente reconhecidas.

Em qualquer caso, a locomoção do laço é bastante diferente de todas as formas reconhecidas de movimento de cobra, e foi uma descoberta casual feita durante um projeto de conservação em Guam, onde a cobra-arbórea-marrom – uma espécie invasora acidentalmente introduzida no território insular dos EUA em meados do século 20 – devastou as populações de pássaros locais (e muito mais).

Ao revisar as filmagens de vídeo de estruturas defletoras de metal experimentais – projetadas para proteger os pássaros evitando que as cobras alcancem as caixas protegidas onde eles estavam – a equipe percebeu algo único.

“Tínhamos assistido cerca de quatro horas de vídeo e, de repente, vimos essa cobra formar o que parecia um laço em volta do cilindro e balançar seu corpo para cima”, explica o pesquisador de medicina selvagem Thomas Seibert .

“Assistimos a essa parte do vídeo cerca de 15 vezes. Foi um choque. Nada que eu já tenha visto se compara a isso.”

 

No movimento observado, as cobras escalaram cilindros lisos e verticais usando a postura corporal distinta em forma de laço, com a cabeça e o pescoço orientados acima da alça corporal posterior que circunda e agarra o cilindro.

Embora a técnica permita que a cobra-arbórea-marrom suba em cilindros com o dobro do diâmetro daqueles onde foram estudados os outros métodos, como o movimento da sanfona – que também envolve agarramento por fricção e é usada para subir árvores e estruturas – não é fácil fazer esse movimento.

“Velocidades lentas, escorregões, pausas frequentes e respiração pesada durante essas pausas sugerem que a locomoção do laço é algo que exige muito esforço”, escreveram os pesquisadores.

“Mesmo que elas possam escalar usando esse modo, elas estão se esforçando bastante”, disse o biólogo Bruce Jayne, da Universidade de Cincinnati (EUA). “As cobras param por longos períodos para descansar.”

(Créditos: Thomas Seibert)

Agora que sabemos sobre a locomoção por laço, os pesquisadores esperam tornar o esforço ainda mais desafiador para as cobras, com novos tipos de barreiras e obstruções projetadas especificamente para conter essa forma inesperada de movimento vertical.

Isso pode soar cruel, mas tudo isso é para dar às populações de pássaros em declínio de Guam – junto com outros membros do ecossistema que dependem deles – uma esperança de sobrevivência em face de uma ameaça mortal que pode rastejar de maneiras que a gente não conhece.

“A maioria das aves nativas da floresta sumiram em Guam”, disse Savidge.

“Esperamos que o que descobrimos ajude a restaurar os estorninhos e outras aves ameaçadas de extinção, já que agora podemos projetar defletores que as cobras não podem enfrentar. Ainda é um problema bastante complexo.”

Os resultados são relatados na Current Biology.

Raro DNA de 4 fitas foi observado em ação pela primeira vez

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Reconstrução do telômero humano do DNA quadrúplex. (Créditos: Thomas Splettstoesser/Wikimedia Commons)

Por Nicoletta Lanese
Publicado na Live Science

Duas fitas finas enroladas em uma hélice espiralada: esta é a forma icônica de uma molécula de DNA. Mas, às vezes, o DNA pode formar uma rara hélice quádrupla, e essa estrutura estranha pode desempenhar um papel em doenças como o câncer.

Não se sabe muito sobre esses DNA de quatro fitas, conhecidos como quadrúplexes-G – mas agora, os cientistas desenvolveram uma nova maneira de detectar essas moléculas estranhas e observar como elas se comportam nas células vivas.

Em um novo estudo, publicado em 8 de janeiro na revista Nature Communications, a equipe descreveu como certas proteínas fazem com que o quadrúplex-G se desfaça; no futuro, seu trabalho pode levar a novas drogas que agarram no DNA de hélice quádrupla e interrompem sua atividade.

As drogas podem intervir, por exemplo, quando o DNA estranho contribui para o crescimento do tumor cancerígeno.

“Há evidências de que quadrúplexes-G desempenham um papel importante em uma ampla variedade de processos vitais para a vida e em uma série de doenças”, disse o autor do estudo Ben Lewis, do Departamento de Química do Imperial College London, em um comunicado.

Em geral, os quadrúplexes-G surgem nas células cancerosas em taxas muito maiores do que as células saudáveis, de acordo com o comunicado.

Vários estudos relacionaram a presença de DNA de quatro fitas à rápida divisão das células cancerosas, um processo que leva ao crescimento dos tumores; então os cientistas levantaram a hipótese de que alvejar o estranho DNA com uma droga desenvolvida com essa finalidade poderia retardar ou interromper essa divisão celular desenfreada. Alguns estudos já corroboram essa ideia.

“Mas o elo que faltava era imaginar essa estrutura diretamente nas células vivas”, disse Lewis. Em outras palavras, os cientistas precisavam de uma maneira melhor de observar essas moléculas de DNA em ação.

O novo estudo começa a preencher esse conhecimento que falta.

Os quadrúplexes-G podem se formar quando uma molécula de DNA de fita dupla se dobra sobre si mesma ou quando várias fitas de DNA se ligam em um único ácido nucleico, conhecido como guanina – um dos blocos de construção do DNA, de acordo com a Discover Magazine.

Para detectar esse DNA estranho nas células, a equipe usou uma substância química chamada DAOTA-M2, que emite uma luz fluorescente quando se liga a quadrúplexes-G. Em vez de apenas medir o brilho da luz, que varia dependendo da concentração de moléculas de DNA, a equipe também rastreou por quanto tempo a luz brilhou.

Rastrear por quanto tempo a luz durou ajudou a equipe a ver como diferentes moléculas interagiam com o DNA de quatro fitas em células vivas.

Quando uma molécula se prendia à fita de DNA, ela deslocava o DAOTA-M2 brilhante, fazendo com que a luz se apagasse mais rápido do que se a substância química tivesse permanecido no local. Usando esses métodos, a equipe identificou duas proteínas, chamadas helicases, que desenrolam as fitas do DNA de quatro fitas e dão início ao processo de quebrá-las.

Eles também identificaram outras moléculas que se ligam ao DNA; estudos futuros sobre essas interações moleculares podem ajudar os cientistas a desenvolver drogas que se ligam ao DNA.

“Muitos pesquisadores têm se interessado no potencial das moléculas de ligação do quadrúplex-G como drogas potenciais para doenças como o câncer”, disse Ramon Vilar, professor de química inorgânica medicinal do Imperial College, no comunicado.

“Nosso método ajudará a progredir em nossa compreensão dessas potenciais novas drogas.”

Lobos-terríveis podem ter sido os únicos sobreviventes de uma linhagem antiga

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(Créditos: Mauricio Antón)

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

O antigo e extinto lobo-terrível pode ter estado entre os lobos mais solitários – tão geneticamente distinto de seu parente lobo mais próximo que não podia mais cruzar, forçando-o a um beco sem saída evolutivo quando morreu há 13.000 anos.

Essa é a descoberta baseada em um novo estudo, a análise aprofundada de DNA recuperado de antigos ossos de lobo-terrível de toda a América do Norte. Uma vez que os lobos-terríveis (Canis dirus) divergiram dos lobos cinzentos milhões de anos atrás, eles parecem nunca mais se misturarem.

Na verdade, sua linhagem genética é tão diferente de outros canídeos que a equipe de pesquisa propõe que lobos-terríveis sejam colocados em outro gênero completamente diferente – mais especificamente, que eles sejam reclassificados como Aenocyon dirus, como foi proposto pela primeira vez em 1918.

“Lobos-terríveis às vezes são retratados como criaturas míticas – lobos gigantes rondando paisagens congeladas e isoladas – mas a realidade acaba sendo ainda mais interessante”, disse o paleobiólogo Kieren Mitchell, da Universidade de Adelaide, na Austrália.

“Apesar das semelhanças anatômicas entre lobos cinzentos e lobos-terríveis – sugerindo que eles talvez possam estar relacionados da mesma forma que os humanos modernos e os neandertais – nossos resultados genéticos mostram que essas duas espécies de lobo são muito mais parecidas com primos distantes, como humanos e chimpanzés.”

Restos de lobos-terríveis podem ser encontrados no registro fóssil de 250.000 a cerca de 13.000 anos atrás, e parecem ter dominado a cena carnívora durante a última Idade do Gelo no que hoje é a América do Norte.

Somente nos famosos poços de piche de La Brea, os lobos-terríveis escavados superam em número o ligeiramente menor lobo cinzento (Canis lupus) mais de cem vezes.

Mas como eles divergiram, evoluíram e, por fim, foram extintos no final do Último Período Glacial, cerca de 11.700 anos atrás, tem sido um desafio descobrir. Assim, uma equipe internacional de cientistas começou a trabalhar em uma das únicas pistas que temos: ossos.

“Lobos-terríveis sempre foram uma representação icônica da última era glacial nas Américas, mas o que sabemos sobre sua história evolutiva se limita ao que podemos ver pelo tamanho e formato de seus ossos”, disse a arqueóloga Angela Perri, de Universidade de Durham (Reino Unido).

Mas às vezes os vestígios paleontológicos podem conter outras informações dentro: DNA suficientemente bem preservado para ser sequenciado. E foi isso que a equipe investigou.

Eles obtiveram cinco amostras de DNA de lobo-terrível de mais de 50.000 anos a 12.900 anos atrás, de Idaho, Ohio, Wyoming e Tennessee, e as sequenciaram.

Em seguida, eles as compararam com dados genômicos de oito canídeos que vivem hoje, obtidos de um banco de dados genômico: lobo cinzento, coiote (Canis latrans), lobo-dourado-africano (Canis lupaster), cão-selvagem-asiático (Cuon alpinus), lobo-etíope (Canis simensis), cão-selvagem-africano (Lycaon pictus), raposa-andina (Lycalopex culpaeus) e raposa-cinzenta (Urocyon cinereoargenteus).

Eles também geraram novas sequências de genoma para o lobo cinzento, o chacal-de-dorso-negro (Canis mesomelas) e o chacal-listrado (Canis adustus).

Eles descobriram que, ao contrário de outros lobos que migraram entre as regiões, o lobo-terrível permaneceu onde estava, nunca se afastando da América do Norte.

E, o que é fascinante, embora eles tenham compartilhado espaço com coiotes e lobos cinzentos por pelo menos 10.000 anos, eles nunca parecem ter cruzado com eles para produzir híbridos.

“Quando começamos este estudo, pensamos que os lobos-terríveis eram apenas lobos cinzentos grandões, então ficamos surpresos ao saber como eles eram geneticamente diferentes, tanto que provavelmente não poderiam ter cruzado”, disse o geneticista molecular Laurent Frantz da Universidade de Munique Ludwig-Maximilians na Alemanha e Queen Mary Universidade de Londres no Reino Unido.

“Isso deve significar que lobos-terríveis estiveram isolados na América do Norte por um longo tempo para se tornarem geneticamente distintos.”

Na verdade, de acordo com a análise da equipe, os lobos-terríveis e lobos cinzentos devem ter divergido de um ancestral comum há mais de 5 milhões de anos. Quando você considera que cães e lobos divergiram entre 15.000 e 40.000 anos atrás, isso é realmente muito tempo.

O cruzamento entre espécies de canídeos cujos territórios se sobrepõem é bastante comum. O híbrido de coiote e lobo é tão comum que tem um nome – coylobo – e os híbridos de cachorro-lobo também são conhecidos (embora criá-los como animais de estimação seja extremamente controverso nos Estados Unidos). Portanto, o fato dos lobos-terríveis terem passado tanto tempo em proximidade com canídeos sem cruzar é algo altamente incomum.

E, embora a equipe não tenha explorado essa possibilidade, o isolamento genético pode ter contribuído para a extinção da antiga fera, já que ela era incapaz de se adaptar a um mundo em mudança e com novas características.

“Embora os humanos antigos e os neandertais pareçam ter cruzado, assim como os lobos cinzentos e coiotes modernos, nossos dados genéticos não forneceram evidências de que lobos-terríveis cruzaram com qualquer espécie canina viva”, disse Mitchell. “Todos os nossos dados apontam para o lobo-terrível sendo o último membro sobrevivente de uma linhagem antiga distinta de todos os caninos vivos.”

A pesquisa foi publicada na Nature.