Estudio retrospectivo de variantes de SARS-CoV-2 circulantes en Guatemala entre abril y agosto 2021 mediante la detección de siete mutaciones en el gen S de la proteína de espícula

Abstract

La pandemia de COVID-19 fue causada por el virus SARS-CoV-2, un virus de ARN. Desde su descubrimiento en 2019. SARS-CoV-2 ha demostrado que sufre mutaciones de manera espontánea durante la replicación. La frecuencia en la que se observan mutaciones en una población viral es un reflejo de la variación genética que depende de procesos como selección natural, deriva genética aleatoria y recombinación. La tasa de mutación depende de la replicación, el daño y la edición y su capacidad de reparación del contenido genético. Debido al alto número de casos, el virus ha tenido múltiples oportunidades para replicarse, lo que se traduce a una mayor cantidad de eventos de mutación, dando como resultado una amplia gama de variantes con diferentes características. Asimismo, hay un incremento el número de eventos de cambios de nucleótidos en el genoma respecto a la replicación viral, transmisión y evasión del sistema inmune debido a selección natural en la población. Existen mutaciones que influyen sobre la forma en la que interactúa el receptor con la proteína de espícula, dado que afectan las características fisicoquímicas como las interacciones en el dominio de unión al receptor, por ejemplo. Estas pueden incrementar la avidez entre el receptor de la célula hospedera y la proteína S, facilitando la entrada del virus a la célula. Asimismo, las mutaciones en la proteína S pueden aportar a la capacidad del virus de evadir el sistema inmune, reducir la eficacia de la neutralización por anticuerpos adquiridos por infecciones previas, vacunación y/o suero de pacientes convalecientes. Con el surgimiento de mutaciones que promueven la evasión del sistema inmune, las células T generadas mediante exposición previa o vacunación no reconocen las variantes, por lo que deben generar nuevas poblaciones de memoria. Las variantes han sido clasificadas en variantes de preocupación y variantes de interés según sus mutaciones y las características que adquiere el virus con dichas mutaciones. En Guatemala, se han hecho monitoreos de las variantes de SARS-CoV-2, dirigidos principalmente por el Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social. No obstante, el enfoque ha sido restringido al reporte de las variantes disponibles y ha habido poco enfoque en las mutaciones observadas, pese a ser, en gran proporción, una de las razones por las cuales incrementa la transmisibilidad, evasión del sistema inmune, entre otros factores. Este estudio busca identificar las variantes y mutaciones de SARS CoV-2 circulantes en Guatemala entre abril y agosto 2021. El estudio es de naturaleza retrospectiva y se realiza con el fin de proveer información sobre cómo se distribuyeron las variantes circulantes en cada mes y la frecuencia de las mutaciones durante el período mencionado, bajo el contexto de Guatemala. Entre abril y agosto de 2021, se estudiaron 161 muestras de pacientes ambulantes de Guatemala. En ellas se identificó la presencia destacada de las variantes Delta y Épsilon. Aunque la edad y el sexo no influyeron significativamente sobre las variantes observadas; sin embargo, sí se observó una diferencia significativa según el mes de obtención de la muestra. No obstante, el análisis gráfico demostró que podrían existir factores sociales no considerados que podrían causar la alta frecuencia observada en ciertos grupos de edad. Asimismo, respecto al sexo biológico, se resalta que podrían haber diferencias en los cuadros clínicos y se recomienda que en futuras instancias la vigilancia genómica mediante secuenciación se complemente con Las mutaciones P681R y L452R en estas variantes tienen implicaciones importantes, como un aumento en la infectividad y la evasión de respuestas inmunológicas. El estudio subraya la importancia de la vigilancia genómica y el beneficio de complementar la secuenciación genómica con estrategias como el monitoreo de mutaciones mediante RT-qPCR y métodos de extracción de bajo costo en Guatemala.

The COVID-19 pandemic was caused by the RNA virus SARS-CoV-2. Since its discovery in 2019, SARS-CoV-2 has demonstrated that it undergoes spontaneous mutations during replication. The frequency at which mutations are observed in a viral population reflects the genetic variation that depends on processes such as natural selection, random genetic drift, and recombination. The mutation rate depends on replication, damage, editing, and the virus’s capacity to repair its genetic material. Due to the high number of cases, the virus has had multiple opportunities to replicate, which translates into a greater number of mutation events, resulting in a wide range of variants with different characteristics.

Likewise, there has been an increase in the number of nucleotide change events in the genome associated with viral replication, transmission, and immune system evasion due to natural selection within the population. Certain mutations influence the way the receptor interacts with the spike protein, as they affect physicochemical properties such as interactions within the receptor-binding domain, for example. These mutations can increase the affinity between the host cell receptor and the S protein, facilitating viral entry into the cell. Similarly, mutations in the S protein can contribute to the virus’s ability to evade the immune system, reducing the effectiveness of neutralization by antibodies acquired through previous infections, vaccination, and/or convalescent serum. With the emergence of mutations that promote immune evasion, T cells generated through prior exposure or vaccination may fail to recognize the variants, requiring the generation of new memory cell populations.

Variants have been classified as variants of concern or variants of interest according to their mutations and the characteristics conferred to the virus by those mutations. In Guatemala, monitoring of SARS-CoV-2 variants has been carried out primarily by the Ministry of Public Health and Social Assistance. However, the focus has been limited to reporting the variants detected, with little attention given to the observed mutations, which are, to a large extent, among the main factors driving increased transmissibility and immune evasion, among other effects. This study aims to identify circulating SARS-CoV-2 variants and mutations in Guatemala between April and August 2021. The study is retrospective in nature and seeks to provide information on how the circulating variants were distributed each month and the frequency of mutations during the specified period in the Guatemalan context. Between April and August 2021, 161 samples from outpatient Guatemalan patients were analyzed. The Delta and Epsilon variants were found to be the most prevalent. Although age and sex did not significantly influence the observed variants, a significant difference was observed according to the month of sample collection. However, graphical analysis suggested that unconsidered social factors might explain the high frequency observed in certain age groups. Regarding biological sex, the study highlights that differences in clinical manifestations may exist, and it is recommended that future genomic surveillance through sequencing be complemented with other analytical approaches.

The P681R and L452R mutations found in these variants have important implications, such as increased infectivity and immune evasion. The study underscores the importance of genomic surveillance and the benefit of complementing genomic sequencing with strategies such as RT-qPCR mutation monitoring and low-cost extraction methods in Guatemala.