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jueves, 12 de agosto de 2021

Aclaran el mecanismo que provoca las mutaciones desencadenadas por el sol en el melanoma

 

Aclaran el mecanismo que provoca las mutaciones desencadenadas por el sol en el melanoma

A diferencia de lo que se pensaba anteriormente, el estudio revela que la luz solar provoca alteraciones químicas específicas en el ADN que predisponen a las células a sufrir mutaciones durante su replicación.

Foto [iStock/Christoph Burgstedt]

La exposición a la radiación solar, en particular a los rayos ultravioleta (UV), es uno de los factores que más contribuyen al envejecimiento y al desarrollo de cáncer en la piel. El riesgo de sufrir un melanoma a lo largo de la vida se multiplica conforme aumenta la exposición sin protección a los rayos UV. Aunque el melanoma solo constituye el 1 % de los casos de cáncer de piel, este es, con diferencia el más peligroso, pues provoca la mayoría de muertes causadas por tumores cutáneos. Según la Sociedad Española de Oncología Médica (SEOM), cada año se diagnostican en España más de 6.000 nuevos casos de melanoma y cerca de un millar de personas fallecen cada año por esta causa.

Las células cancerosas que constituyen el melanoma, encargadas de la producción del pigmento melanina (melanocitos), se caracterizan por tener una especial habilidad para expandirse, invadir otros tejidos y provocar metástasis. Además, el melanoma destaca por ser uno de los tumores con mayor proporción de mutaciones, la absoluta mayoría de ellas causadas por alteraciones en el ADN desencadenadas por los rayos UV, sobre todo por los rayos UV B.

Hasta ahora, se desconocía a través de qué mecanismo específico la radiación solar terminaba provocando mutaciones en los melanocitos que generasen un tumor maligno. Se pensaba que ocurría por errores en la copia del ADN durante el proceso de replicación. Una reciente investigación desarrollada por científicos del Instituto Van Andel (Estados Unidos), cuyos resultados se publican en la revista Science Advances, aclara, por fin, los pasos intermedios que ocurren en dicho proceso.

La mayoría de los genomas de melanomas muestran mutaciones típicas localizadas en lugares con dos derivados de pirimidinas contiguos (como la citosina -C- o la timina -T-, dos de las cuatro «letras» que componen el ADN). En otras palabras, casi todas las mutaciones ocurren en lugares como TC, CC o CT y los genomas de melanomas pueden contener hasta miles de estas mutaciones tan características. Además, en el laboratorio, cuando se exponen las células a radiación UV se producen este mismo tipo de mutaciones. Estos cambios específicos en el ADN sugieren con fuerza que están provocados por un factor común: la radiación solar.

Los fotones de alta energía de los rayos UV provocan, con una elevada frecuencia, unas modificaciones químicas concretas, llamadas dímeros de pirimidina ciclobutano (CPD). Estos dímeros consisten en dos bases de pirimidina contiguas que se unen de forma anómala entre sí. Sin embargo, no se sabía con certeza si estas alteraciones químicas conducían a las mutaciones típicas de los melanomas. y los científicos barajaban dos hipótesis principales.

La razón principal por la que, hasta ahora, no se había podido averiguar este hecho se debía a las limitaciones propias de los métodos de secuenciación genómica completa actuales que no permitían identificar daños en bases nitrogenadas individuales del ADN, por no contar con una sensibilidad y una especificidad elevadas.

Los investigadores, para solventar este obstáculo, desarrollaron un método específico llamado «Secuenciación de daño circular» en el que emplearon enzimas de reparación de daño específicas. Esta técnica permite fragmentar el ADN justo en los lugares exactos en los que ocurre el daño provocado por la luz solar. Después el ADN se organiza de forma circular y se amplifica miles de veces mediante PCR (reacción en cadena de la polimerasa). A partir de grandes cantidades de ADN, se realiza una secuenciación avanzada en la que se identifican qué bases de ADN se encuentran en los lugares fragmentados.

Los autores comprobaron que, al irradiar células de la piel humanas con rayos UV y después analizar su ADN con la secuenciación de daño circular, los patrones de mutaciones localizadas en dímeros de pirimidinas (C, T) coincidían perfectamente con la eliminación de un grupo amino (desaminación) de la citosina en los CPD que se transformaba en uracilo (una base nitrogenada que no se encuentra en el ADN, sino en el ARN)

Esta desaminación es una alteración del ADN que se repara de forma lenta en la mayoría de regiones del genoma, por lo que las células de la piel pueden llegar a replicar su ADN incorporando mutaciones inducidas por esta alteración y multiplicarse, hasta que se produce el melanoma. En definitiva, estos hallazgos confirman que la desaminación de los CPD es el mecanismo que causa la mayoría de mutaciones que ocurren en el melanoma y que los CPD podrían considerarse «lesiones premutagénicas». Otros estudios anteriores ya sugerían este hecho. Por ejemplo, una investigación en ratones transgénicos en los que se reparaban los daños en su ADN en forma de CPD mediante enzimas de reparación específicas observó que estos animales tenían una elevada protección frente a cánceres de piel inducidos por los rayos UV B.

Los investigadores señalan que es difícil que esta alteración química (la desaminación en CPD) se pueda prevenir, pero sí podría investigarse la utilización de enzimas de reparación específicas del ADN para eliminar los CPD en las células de la piel.

 

Esther Samper

Referencia: «The major mechanism of melanoma mutations is based on deamination of cytosine in pyrimidine dimers as determined by circle-damage-seq», Seung-Gi Jin et al. en Science Advances, vol. 7, n.º31, 30 de julio de 2021.

 

miércoles, 11 de agosto de 2021

¿Qué virus animales amenazan a los humanos?

 

¿Qué virus animales amenazan a los humanos?

Un proyecto innovador predice el riesgo de zoonosis.

Virus de la rabia. [www.scientificanimations.comwiki-images_CC-BY-SA-4]

Mucho antes de que la COVID-19 apareciera, los científicos ya trabajaban en descubrir los virus animales con más probabilidades de afectar al ser humano. Fruto de esos esfuerzos, se ha elaborado una plataforma digital llamada SpillOver que clasifica el riesgo de que diversos virus consumen el salto entre especies. Sus creadores esperan que la nueva herramienta ayude a los especialistas en salud pública y a las autoridades competentes a evitar epidemias en el futuro.

Jonna Mazet, epidemióloga y ecóloga de enfermedades en la Universidad de California en Davis, ha dirigido la labor durante más de una década. Todo comenzó con el proyecto PREDICT, de la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID), con el que se pretendía ir más allá de los vigilados virus de la gripe y detectar otros patógenos emergentes que entrañasen riesgo para las personas. Miles de científicos peinaron 35 países en busca de virus animales, descubriendo muchos nuevos durante el proceso. Pero no todos los virus son igual de amenazantes, de modo que Mazet y sus colaboradores decidieron crear un esquema para interpretar sus resultados. «Queríamos pasar de la mera colección con fines científicos [el simple descubrimiento de los virus] a la evaluación y reducción real del riesgo», explica.

Al equipo le sorprendió la gran escasez de investigaciones dedicadas a la clasificación de los virus que en la actualidad afectan únicamente a animales pero que pertenecen a familias que probablemente causen enfermedades en el ser humano. Así que comenzaron desde cero e identificaron 32 factores pertenecientes a los virus animales (como la vía de contagio), a los hospedadores (como su número y variedad) y al ambiente (densidad de población humana, frecuencia de la interacción con los hospedadores, etcétera). Estos se resumen en una escala de riesgo de 155 puntos, en la que una mayor puntuación significa un mayor riesgo de zoonosis.

El virólogo Colin Parrish, de la Universidad Cornell, que no ha participado en el estudio, afirma que los factores examinados fueron importantes en saltos anteriores. Pero subraya que el riesgo de salto de una especie a otra puede agravarse por factores impredecibles que surjan después. «Es un poco como la bolsa», compara.

En el nuevo estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences USA, se clasifican 887 virus animales. Doce que son patógenos para el ser humano ocupan los primeros puestos, con el virus causante de la COVID-19 en segundo lugar, solo superado por el virus de Lassa, que infecta a las ratas. (Mazet puntualiza que la gripe encabezaría la lista si hubiera sido incluida, pero las variantes gripales ya son objeto de vigilancia por otras instituciones.) Parrish destaca que la lista tampoco incluye los virus transmitidos por insectos y por los animales domesticados.

SpillOver está abierta a la edición pública, y científicos de todo el mundo ya están haciendo aportaciones con sus resultados. Mazet espera que también capte la atención de los profesionales y las autoridades de salud pública. Afirma también que con acciones selectivas «podemos asegurarnos de que no surjan esas zoonosis. Pero si se producen, estaremos preparados porque estaremos vigilantes».

<p class="CrditoverticalAPUNTES">FUENTE: SPILLOVER (<a href="https://spillover.global/" target="_blank">HTTPS://SPILLOVER.GLOBAL</a>); DATOS DEL 7 DE ABRIL DE 2021. GRÁFICO DE AMANDA MONTAÑEZ

FUENTE: SPILLOVER (HTTPS://SPILLOVER.GLOBAL); DATOS DEL 7 DE ABRIL DE 2021. GRÁFICO DE AMANDA MONTAÑEZ

1-¿Qué sabemos de la variante Delta y cómo evitarla? 2- El aumento de la tasa de vacunación reduce el riesgo relativo de mutaciones del virus

 

¿Qué sabemos de la variante Delta y cómo evitarla?

La variante Delta o B.1.617.2 se identificó por primera vez en India en octubre de 2020. En cuestión de meses, se ha extendido a cerca de 100 países de todo el mundo, convirtiéndose en la variante dominante en más de una docena de ellos.

Las mutaciones en la proteína S de la variante Delta

Las mutaciones más significativas son las que afectan al dominio de unión al receptor (RBD) de la proteína S que se une directamente al receptor ACE2 humano. Delta tiene tres mutaciones en esa zona:

  • K417N: una sustitución de una lisina por una asparagina en la posición 417, está presente en algunas secuencias de la variante B.1.617.2, pero no en todas. Se ha asociado con cambios conformacionales de la proteína S, que pueden ayudar en el escape inmunológico.
  • L452R: una sustitución de una leucina por una arginina en la posición 452, que se ha asociado a un aumento de la afinidad por el receptor ACE2.
  • T478K: una sustitución de una treonina por una lisina en la posición 478 y que se ha relacionado con un aumento del potencial electrostático y el impedimento estérico, lo que puede aumentar aún más la afinidad de unión con el receptor ACE2 y permitir el escape inmunológico.

Cambios en los aminoácidos de la proteína S en las variantes preocupantes Alfa, Beta, Gamma y Delta. No todos los cambios aparecen en todas las secuencias de cada variante. Fuente: elaboración propia @microbioblog.

Además, la proteína S consta de una subunidad de unión al receptor (S1) y una subunidad de fusión (S2), que deben escindirse entre sí para posibilitar la fusión de la membrana y entrar en la célula. El sitio de corte por la proteasa furina es el lugar donde tiene lugar esta escisión. Delta contiene una sustitución de una prolina por arginina (también común en Alfa) en la posición 681 que hace que la secuencia sea menos ácida y que la furina reconozca y corte con mayor eficacia.

Es muy probable que todas estas mutaciones aumenten la infectividad y la transmisibilidad del virus.

Por otra parte, se han identificado regiones en el dominio N-terminal de la proteína S que son especialmente vulnerables al reconocimiento y ataque de los anticuerpos. Delta contiene una serie de mutaciones en esa zona: una sustitución de una treonina por una arginina en la posición 19, una sustitución de una glicina por un aspartato en la posición 142, deleciones en las posiciones 156 y 157 y una sustitución de una arginina por una glicina en la posición 158. Este acumulo de mutaciones en esa zona súper antigénica puede mejorar la capacidad del virus para evitar la detección inmunitaria.

Es más transmisible

En efecto, los datos indican que Delta es entre un 40-60% más transmisible que la variante Alfa. Los pacientes infectados con la variante Delta tiene significativamente más partículas virales en las vías respiratorias que los infectados por otras variantes: la carga viral puede ser 1.000 veces más alta. Además el periodo de contagio (tiempo en el que uno puede ser contagioso) es más largo. Esto supone que si con la variante original y la Alfa una persona infectada podría contagiar a 2-3 contactos estrechos, con la variante Delta este número puede llegar hasta 6-10 personas. Como la famosa inmunidad de grupo depende de la transmisibilidad del virus, esto supone que con la nueva variante será necesario tener más del 70% de la población vacunada para llegar a esa inmunidad de grupo (se calcula que puede ser necesario más del 85%).

No está claro todavía si es más grave 

Los síntomas de Delta parece que son un poco diferentes a los de otras variantes: fiebre, dolor de cabeza y de garganta, y secreción nasal son comunes, mientras que la tos y la pérdida del olfato no lo son. ¿Es más grave la infección por Delta? No está del todo claro, pero parece ser que la hospitalización es dos veces más probable en personas no vacunadas con Delta que en personas no vacunadas con Alfa. El número de casos y las hospitalizaciones están aumentando de nuevo en los países o regiones donde los porcentajes de vacunación son bajos y la variante Delta está aumentando. Aún así, es difícil determinar si Delta realmente está enfermando a las personas más que las variantes anteriores del virus o si simplemente está circulando entre poblaciones más vulnerables donde el número de casos es alto, las tasas de vacunación son bajas y el mayor estrés en los sistemas hospitalarios está afectando a la atención al paciente y a los resultados de la enfermedad.

Las vacunas protegen frente a Delta

Algunos estudios preliminares han mostrado que los niveles de neutralización de los sueros de personas que han pasado la COVID19 o han sido vacunadas son más bajos contra la variante Delta en comparación con otras variantes. Lo mismo parece ocurrir con algunos tratamientos basados en anticuerpos monoclonales. Pero eso no significa que las vacunas no protejan contra esta variante. La respuesta inmune es muy compleja y no solo depende de los anticuerpos neutralizantes. Se ha comprobado que algunas células del sistema inmunitario responde a más de 40 epítopos (o regiones antigénicas) de la proteína S del virus, por lo que es difícil que los pequeños cambios que generan las variantes actuales pueden conseguir evadir la respuesta vacunal. Mucho tendría que cambiar el virus para que se escapara de las vacunas y la capacidad de mutación del virus no es infinita: debe mantenerse en ese equilibrio de cambiar pero sin afectar a la función de la proteína S. Dicho de otro modo, se puede modificar la llave (la proteína S) para entrar de forma más eficiente en las células (más contagioso), pero muchos cambios a la vez puede hacer que la llave deje de ser eficaz y no encaje en la cerradura (y el virus deja de ser infeccioso).

Comparación entre el número de casos detectados y el número de fallecimientos por COVID19 en España. La campaña de vacunación comenzó a finales de 2020.

Cada vez hay más estudios que demuestran que las dos dosis de las vacunas son eficaces para prevenir la hospitalización y la muerte. En este sentido, esta quinta ola en España hubiera sido una auténtica masacre si no hubieran estado gran parte de las personas mayores vacunadas. De lo que no hay duda es de que la mayoría de las hospitalizaciones y las muertes ocurren en personas no vacunadas o que todavía no tiene las dosis completas. Algunos han anunciado que “esto se está convirtiendo en una pandemia de personas no vacunadas”.

Pero todo esto tampoco significa que un vacunado no pueda contagiarse e incluso contagiar a otros. Las vacunas actuales no son esterilizantes, es decir, no evitan el contagio porque no estimulan la inmunidad a nivel de la mucosas (algo que si harían las vacunas intranasales, por ejemplo). Sin embargo, los vacunados tienen una menor probabilidad de infectarse, y el tiempo durante el que son contagiosos también es menor. Y, como hemos dicho, la probabilidad de que enfermen, de que acaben en la UCI, tengan una COVID19 grave o fallezcan también en mucho menor. La vacunación es la mejor arma en la lucha para frenar la transmisión del virus.

¿Necesitaremos tercera dosis?, ¿habrá que vacunar a los menores de 12 años?

De momento no tenemos datos que justifiquen una tercera dosis a la población general. La vacunación genera una respuesta robusta y duradera, una protección que, como hemos dicho, puede durar meses e incluso años. En personas que han pasado la COVID19 se han detectado células plasmáticas memoria de larga duración. Pero la duración de la respuesta inmune depende también de factores individuales. En algunos pacientes inmunodeprimidos (transplantados, por ejemplo) sí se ha comprobado que disminuye. En las personas mayores ocurre un deterioro gradual del sistema inmune provocado por el avance natural de la edad (lo que se conoce como inmunosenescencia). Quizá en estos grupos sea necesario una tercera dosis de refuerzo, pero todavía no sabemos cuándo, qué dosis e incluso si será mejor combinarlo con otra vacuna diferente a las primeras dosis (vacunación heteróloga). En Israel y en otros países han empezado con estas pautas, habrá que estar atentos a su experiencia.

Si, como hemos comentado, con la nueva variante Delta más transmisible será necesario vacunar a más gente para llegar a la inmunidad de grupo, ¿será necesario vacunar también a los menores de 12 años? El virus se va a “mover” donde le dejemos (las personas sin vacunar, principalmente), y quizá aumenten los casos en ese rango de edad, pero tampoco tenemos datos, habrá que estar vigilantes. Desde el punto de vista individual, de momento, no se justifica la vacunación por razones de riesgo-beneficio (el riego de la COVID19 en menores es muy bajo), tampoco está claro que los menores actúen como almacén o reservorio del virus, ni que sean superpropagadores. Incluso algunos han sugerido que la inmunidad natural frente a SARSCoV2 en niños pequeños puede llegar a ser beneficiosa en el futuro (protegerse de coronavirus futuros por exposición natural de muy bajo riego en la edad infantil, como ocurre con otros virus respiratorios). Por último, COVID19 es un problema global y antes es necesario proteger a personas mayores mucho más vulnerables en otros países en los que es más difícil que lleguen las vacunas.

¿Qué hacer frente a Delta?

Cuantas más infecciones haya, más posibilidades hay de que se produzcan mutaciones y, por tanto, es más probable que la selección natural enriquezca las mejores mutaciones para mejorar la transmisibilidad virus. Frente a Delta y otras posibles nuevas variantes no basta solo con vacunar, además hay que evitar el contagio y hacer el seguimiento de los infectados (rastreo, test y cuarentenas). Para evitar el contagio recordemos que este virus se transmite principalmente por aerosoles, al respirar el aire que expulsa una persona infectada. Eso ocurre especialmente cuando estamos cerca de un infectado o cuando coincidimos con él o ella en un lugar cerrado mal ventilado donde hay un efecto de concentración de las partículas virales. En ambas situaciones debemos seguir llevando mascarilla, mejor FFP2 bien ajustada, aunque estemos vacunados.

(Fuente: How Dangerous Is the Delta Variant (B.1.617.2)?)

https://theconversation.com/covid-19-que-sabemos-de-la-variante-delta-y-como-evitarla-165888?utm_medium=amptwitter&utm_source=twitter

 

El aumento de la tasa de vacunación reduce el riesgo relativo de mutaciones del virus (variantes). Un motivo más para promover la vacunación universal

Full vaccination suppresses SARS-CoV-2 delta variant mutation frequency

Ting-Yu Yeh, Gregory P. Contreras

Abstract

This study presents the first evidence that full vaccination against COVID-19 suppresses emergent mutations of SARS-CoV-2 delta variants. An evolution algorithm, Tajima D test with a threshold value as -2.50, can provide a promising tool to forecast new COVID-19 outbreaks.

Competing Interest Statement

The authors have declared no competing interest.

Clinical Trial

Not applicable

Funding Statement

No funding

Author Declarations

I confirm all relevant ethical guidelines have been followed, and any necessary IRB and/or ethics committee approvals have been obtained.

Yes

The details of the IRB/oversight body that provided approval or exemption for the research described are given below:

No patients were involved and no IRB was required in this study.

All necessary patient/participant consent has been obtained and the appropriate institutional forms have been archived.

Yes

I understand that all clinical trials and any other prospective interventional studies must be registered with an ICMJE-approved registry, such as ClinicalTrials.gov. I confirm that any such study reported in the manuscript has been registered and the trial registration ID is provided (note: if posting a prospective study registered retrospectively, please provide a statement in the trial ID field explaining why the study was not registered in advance).

Yes

I have followed all appropriate research reporting guidelines and uploaded the relevant EQUATOR Network research reporting checklist(s) and other pertinent material as supplementary files, if applicable.

Yes

Paper in collection COVID-19 SARS-CoV-2 preprints from medRxiv and bioRxiv

 

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.08.08.21261768v1

Risk for breakthrough infection is 9-fold for unvaccinated —The risk of an infection among fully vaccinated has increased 4.5-fold from 1 (pre-Delta) to 4.5 per 100,000 people —The absolute and relative benefit of vaccination has markedly increased during the Delta wave

 



Delta wave data in the US is hard to come by. Here is the latest from San Diego County —Unvaccinated 50:1 odds for hospitalization —The absolute rate has gone up for vaccinated with Delta —But far more for unvaccinated —Relative risk for unvaccinated has soared
Eric Topol
 

The CDC Said The Delta Variant Is As Contagious As Chickenpox. That's Not Accurate

 
La variante delta no es tan contagiosa como la varicela o el sarampión.
 

 
 https://www.npr.org/sections/goatsandsoda/2021/08/11/1026190062/covid-delta-variant-transmission-cdc-chickenpox?t=1628702086494
 
Las vacunas de Pfizer y de AstraZeneca son muy efectivas contra la variante Delta B.1.617.2 (Publicado en el New England Journal of Medicine).
 

 
Eficacia de seis meses de la vacuna BNT162B2 mRNA COVID-19 en un gran sistema de salud integrado de Estados Unidos: Un estudio de cohorte retrospectivo 
 
  • https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3909743&fbclid=IwAR398n9Oenb277GTCp-eqZTc44SPDmC2s25PDZc6gmCJ9X1KbL_4dCsk6Zg 

 La evidencia indica que las vacunas:

  -Previenen la infección sintomática en más del 75%. 
-  Previenen de la hospitalización y muerte en más del 90% 
 - Reducen la transmisión en al menos un 50%. 
-  Mejoran la sintomatología de los que sufren COVID19 larga.

Steven Weinberg 1933 - 2021

 

Hace unos días falleció Steven Weinberg, uno de los grandes físicos teóricos del siglo XX, premio nóbel y uno de los principales arquitectos del modelo estándar de la física de partículas.
En 1967, en un artículo de tan solo 2,5 páginas, Weinberg formuló la base de la teoría electrodébil: el modelo que explicaba por qué el electromagnetismo y la interacción nuclear débil son en realidad dos manifestaciones de la misma fuerza de la naturaleza. Dicho trabajo es una de las claves de la física de partículas moderna y uno de los artículos de la disciplina más citados de la historia.
Weinberg escribió libros memorables con los que han estudiado generaciones de físicos, como 'The Quantum Theory of Fields' y 'Gravitation and Cosmology'.
Su libro divulgativo 'The First Three Minutes' (1977) es una obra maestra y un clásico de la divulgación científica.
No deja de ser extraño que, a pesar de haber trabajado con ella toda su vida, en los últimos años Weinberg mostrase reticencias con la mecánica cuántica. Así que, polémico o no, a modo de homenaje dejamos en ABIERTO este artículo suyo de 2017. (Para descargarlo entero => clic en "Descargar artículo en PDF")

El problema de la mecánica cuántica

El debate sobre su interpretación sigue ocupando a los físicos. ¿Es necesario modificar la teoría?

La mecánica cuántica predice la probabilidad de encontrar un resultado u otro en un experimento. Sin embargo, la evolución de la función de onda queda gobernada por una ecuación determinista. ¿De dónde surgen entonces las probabilidades?

La postura instrumentalista, heredera de la interpretación de Copenhague, postula que la función de onda no es más que una mera herramienta para calcular probabilidades. Ello impide una formulación de las leyes físicas ajena al observador.

La postura realista interpreta la función de onda como una descripción fidedigna de la realidad. Sin embargo, eso parece implicar la existencia de muchos universos, así como la de algunos aspectos no locales de la realidad.

Tales problemas podrían estar indicando la necesidad de modificar las ecuaciones de la mecánica cuántica. Las leyes más generales para describir la evolución relativista de las probabilidades permiten, en principio, dichas modificaciones.

[Este artículo forma parte de la serie «La interpretación de la mecánica cuántica». Fue publicado originalmente en The New York Review of Books bajo el título «The trouble with quantum mechanics».]

El desarrollo de la mecánica cuántica, en las primeras décadas del siglo XX, supuso una conmoción para muchos físicos. Hoy, a pesar de sus numerosos éxitos, continúa el debate sobre su significado y sobre su futuro.

La primera sorpresa llegó en forma de desafío para las nítidas categorías a las que se habían acostumbrado los físicos hacia el año 1900. Había partículas (átomos, electrones y núcleos) y campos (condiciones del espacio que impregnaban aquellas zonas en las que se ejercían fuerzas eléctricas, magnéticas o gravitatorias). Las ondas de luz se interpretaban con claridad como oscilaciones autosostenidas de campos eléctricos y magnéticos. Sin embargo, para entender ciertas propiedades de la luz emitida por los cuerpos calientes, Albert Einstein encontró en 1905 que las ondas de luz debían describirse como una corriente de partículas sin masa, más tarde llamadas fotones.

En los años veinte, según las teorías desarrolladas por Louis de Broglie y Erwin Schrödinger, parecía que los electrones, a los que siempre se había considerado partículas, se comportaban en ocasiones como ondas. Para poder explicar las energías de los estados estables de los átomos, los físicos tuvieron que abandonar la idea de que los electrones actuaban como pequeños planetas newtonianos en órbita alrededor del núcleo. Un electrón en un átomo quedaba mucho mejor descrito en términos de ondas, las cuales se acomodaban en torno al núcleo de modo análogo a como las ondas sonoras se adecúan a la longitud del tubo de un órgano (un fenómeno que solo permite que aparezcan ciertas notas o, en el caso del átomo, limita las energías posibles de los estados). Las distintas categorías del mundo habían quedado mezcladas de manera irremediable.

Peor aún: las ondas de los electrones no eran ondas de materia electrónica, al modo en que las olas del océano son ondas de agua. Antes bien, como advirtiera Max Born, la onda del electrón es una onda de probabilidad. Cuando un electrón choca contra un átomo, resulta imposible predecir en qué dirección rebotará. Tras el encuentro, la onda correspondiente se dispersa en todas direcciones, al igual que ocurre con una ola en un arrecife. Pero, como comprendió Born, eso no quiere decir que el electrón en sí se esparza. Tomará una dirección bien definida, pero no una que podamos predecir. Resulta más probable que rebote en una dirección en la que la onda es más intensa, pero cualquier dirección es posible.

La probabilidad no era algo ajeno a los físicos de los años veinte. No obstante, se pensaba que esta simplemente reflejaba un conocimiento incompleto del sistema bajo estudio, no un indeterminismo intrínseco a las leyes de la física. Las teorías de Newton sobre el movimiento y la gravitación habían establecido el estándar de las leyes deterministas: si conocemos razonablemente bien la posición y la velocidad de cada uno de los cuerpos del sistema solar en un momento dado, las leyes de Newton nos permitirán determinar con buena precisión dónde se encontrarán todos ellos mucho tiempo después. En la física newtoniana, la probabilidad solo aparece cuando nuestro conocimiento es imperfecto; como, por ejemplo, cuando ignoramos los detalles del lanzamiento de un dado
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https://www.investigacionyciencia.es/files/28490.pdf 
  • Cuanto más comprensible parece el universo, tanto más sin sentido parece también”. ...
  • El esfuerzo para comprender el universo es una de las pocas cosas que eleva la vida humana por encima del nivel de la farsa y le imprime algo de la elevación de la tragedia.

 https://www.investigacionyciencia.es/revistas/investigacion-y-ciencia/el-multiverso-cuntico-711/el-problema-de-la-mecnica-cuntica-15495?utm_medium=Social&utm_campaign=fb&utm_source=Facebook&fbclid=IwAR2UEhlY7q7cNEFFmjvqhkq_zxzfv9IVlheMIP2iIJ3XDGjavv0W4KZke0c#Echobox=1628599042

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Muere Steven Weinberg, uno de los padres de la Física moderna

Durante su vida, realizó importantes aportaciones al Modelo Estándar de la Física, que le valieron el premio Nobel

 

Steven Weinberg, uno de los grandes nombres de la Física de este siglo, murió el pasado 23 de julio en su residencia de Austin, Texas, a la edad de 88 años. Allí, en Austin, en cuya Universidad fue profesor de física y astronomía desde la pasada década de los 80, el físico pasó la mayor parte de su vida. Nacido en Nueva York en 1933, al principio de su carrera Weinberg fue investigador en las universidades de Columbia, California en Berkeley, Harvard y el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Científico agudo y excelente divulgador, sin él nuestra comprensión de la naturaleza íntima de la realidad no sería ni sombra de lo que es. Su trabajo resultó de excepcional importancia para consolidar el Modelo Estándar de la Física de Partículas, la gran teoría que describe una a una las diminutas piezas de las que está hecha la realidad y las cuatro grandes fuerzas que las gobiernan (electromagnetismo, gravedad, fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil).

Entre sus colegas, gozó siempre de un enorme prestigio y respeto. De hecho, muchos le consideran como uno de los mejores pensadores que ha dado la ciencia en más de cien años. En 1979, Weinberg fue galardonado con el Nobel de Física (junto a Abdus Salam y Sheldon Lee Glashow) por ayudar a los físicos a unificar dos de esas cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza. El electromagnetismo y la fuerza nuclear débil (responsable de la desintegración radiactiva de los átomos) son, en efecto, tal y como supuso Weinberg, manifestaciones diferentes de una única fuerza 'electrodébil'. Esa fue su mayor aportación al Modelo Estándar, una teoría tan exitosa a la hora de explicar los resultados experimentales que ha servido de guía a los físicos de todo el mundo durante más de medio siglo.

«Cuanto más comprensible parece el Universo –dijo Weinberg en una ocasión– menos sentido parece tener». Con su mítico libro 'Los tres primeros minutos del Universo', publicado en 1977, consiguió acercar al gran público los más difíciles conceptos de la Física. Quien lo haya leído habrá descubierto un mundo fascinante, vibrante, oculto y fundamental, la historia del 'todo', desde el momento mismo del Big Bang hasta unos pocos minutos después, toda una eternidad durante la que el Universo fue adquiriendo las características que conocemos y que hicieron posible que se convirtiera en lo que es en la actualidad. «El profesor Weinberg –ha dicho Jay Hartzell, presidente de la Universidad de Texas– desveló los misterios del Universo para millones de personas, enriqueciendo el concepto de naturaleza de la humanidad y nuestra relación con el mundo».

En otra de sus obras, 'Sueños de una teoría final', publicada en 1992, Weinberg mostraba sus esperanzas de que la física estuviera cerca de encontrar una única gran teoría capaz de explicar por completo la realidad, desde lo más grande a lo más pequeño. Una teoría que logre unificar las predicciones contradictorias de la relatividad y la Mecánica Cuántica, ambas acertadas pero incompatibles entre sí. Weinberg sabía que él no estaría presente para verlo, e incluso se planteó la posibilidad que nadie vería nunca esa teoría. «Es posible que los humanos no sean lo suficientemente inteligentes –dejó escrito en su libro 'Para explicar el mundo', en 2015– como para comprender las leyes realmente fundamentales de la física».

A lo largo de su vida, Weinberg también buscó, junto a otros muchos, la forma de completar el Modelo Estándar con la última de las fuerzas de la Naturaleza que aún se nos resiste: la gravedad. Nadie aún, en efecto, ha conseguido 'cuantificar' la gravedad, averiguar si, como en el resto de las fuerzas de la Naturaleza, también existe una partícula (un cuanto, llamado 'gravitón') que transporte la unidad mínima de la fuerza gravitatoria. «El esfuerzo para comprender el Universo, dijo en cierta ocasión, es una de las pocas cosas que eleva la vida humana por encima del nivel de la farsa y le imprime algo de la elevación de la tragedia».

Apasionado por la filosofía y la Historia de la Ciencia, Weinberg declaró su ateísmo en numerosas ocasiones: «La ciencia no hace imposible creer en Dios, solo hace posible no creer en Dios». Pero entre sus frases más célebres a este respecto, sin duda la más citada es esta: «Sin religión, habría gente buena haciendo el bien y gente mala haciendo el mal, pero para que gente buena haga el mal, se necesita la religión».

 

martes, 10 de agosto de 2021

Investigadores del MIT han ideado una forma de programar memorias en células bacterianas reescribiendo su ADN

 

Investigadores del MIT han ideado una forma de programar memorias en células bacterianas reescribiendo su ADN 
 
La técnica para editar genomas bacterianos puede registrar interacciones entre células, puede ofrecer una manera de editar genes en el microbioma humano.
Los ingenieros biológicos del MIT han diseñado una nueva forma de editar eficientemente genomas bacterianos y programas memorias en células bacterianas reescribiéndoles su ADN. Usando este enfoque, diversas formas de información espacial y temporal pueden ser almacenadas permanentemente durante generaciones y recuperadas secuenciando el ADN de las células.
La nueva técnica de escritura de ADN, que los investigadores llaman HiSCRIBE, es mucho más eficiente que los sistemas desarrollados previamente para editar el ADN en bacterias, que tuvo una tasa de éxito de sólo 1 en 10,000 células por generación. En un nuevo estudio, los investigadores demostraron que este enfoque podría usarse para almacenar memoria de interacciones celulares o ubicación espacial.
 
Program Memories Into Bacterial Cells by Rewriting Their DNA

MIT researchers have devised a way to program memories into bacterial cells by rewriting their DNA more efficiently. Credit: MIT News, iStockphoto

Technique for editing bacterial genomes can record interactions between cells, may offer a way to edit genes in the human microbiome.

La técnica de edición de genomas bacterianos puede registrar las interacciones entre las células y podría ofrecer una forma de editar los genes del microbioma humano.

Los ingenieros biológicos del MIT han ideado una nueva forma de editar eficazmente los genomas bacterianos y programar memorias en las células bacterianas reescribiendo su ADN. Con este método, se pueden almacenar permanentemente varias formas de información espacial y temporal durante generaciones y recuperarlas mediante la secuenciación del ADN de las células.

La nueva técnica de escritura del ADN, que los investigadores denominan HiSCRIBE, es mucho más eficaz que los sistemas desarrollados anteriormente para editar el ADN de las bacterias, que sólo tenían una tasa de éxito de aproximadamente 1 de cada 10.000 células por generación. En un nuevo estudio, los investigadores demostraron que este método podría utilizarse para almacenar la memoria de las interacciones celulares o la localización espacial.

Según los investigadores, esta técnica también podría permitir editar, activar o silenciar genes de forma selectiva en determinadas especies de bacterias que viven en una comunidad natural como el microbioma humano.

"Con este nuevo sistema de escritura del ADN, podemos editar con precisión y eficacia los genomas bacterianos sin necesidad de ninguna forma de selección, dentro de ecosistemas bacterianos complejos", afirma Fahim Farzadfard, antiguo postdoctorado del MIT y autor principal del artículo. "Esto nos permite llevar a cabo la edición del genoma y la escritura del ADN fuera de los entornos de laboratorio, ya sea para la ingeniería de las bacterias, la optimización de los rasgos de interés in situ, o el estudio de la dinámica evolutiva y las interacciones en las poblaciones bacterianas."

Timothy Lu, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática y de ingeniería biológica del MIT, es el autor principal del estudio, que se publicó el 5 de agosto de 2021 en Cell Systems. Nava Gharaei, ex estudiante de posgrado de la Universidad de Harvard, y Robert Citorik, ex estudiante de posgrado del MIT, también son autores del estudio.
Escritura del genoma y grabación de memorias

Durante varios años, el laboratorio de Lu ha estado trabajando en formas de utilizar el ADN para almacenar información, como la memoria de eventos celulares. En 2014, él y Farzadfard desarrollaron una forma de emplear las bacterias como una "grabadora genómica", diseñando E. coli para almacenar recuerdos a largo plazo de eventos como una exposición química.

Para conseguirlo, los investigadores diseñaron las células para que produjeran una enzima transcriptasa inversa llamada retron, que produce un ADN monocatenario (ssDNA) cuando se expresa en las células, y una enzima recombinasa, que puede insertar ("escribir") una secuencia específica de ADN monocatenario en un lugar determinado del genoma. Este ADN sólo se produce cuando se activa por la presencia de una molécula predeterminada u otro tipo de entrada, como la luz. Una vez producido el ADN, la recombinasa lo inserta en un lugar preprogramado, que puede estar en cualquier parte del genoma.

Esta técnica, que los investigadores llamaron SCRIBE, tenía una eficacia de escritura relativamente baja. En cada generación, de cada 10.000 células de E. coli, sólo una adquiría el nuevo ADN que los investigadores intentaban incorporar a las células. Esto se debe, en parte, a que las E. coli tienen mecanismos celulares que impiden que el ADN monocatenario se acumule e integre en sus genomas.

En el nuevo estudio, los investigadores trataron de aumentar la eficacia del proceso eliminando algunos de los mecanismos de defensa de E. coli contra el ADN monocatenario. En primer lugar, desactivaron unas enzimas llamadas exonucleasas, que descomponen el ADN monocatenario. También eliminaron los genes que intervienen en un sistema denominado reparación de desajustes, que normalmente impide la integración del ADN monocatenario en el genoma.

Con esas modificaciones, los investigadores pudieron lograr la incorporación casi universal de los cambios genéticos que intentaban introducir, creando una forma inédita y eficiente de editar genomas bacterianos sin necesidad de selección.

"Gracias a esa mejora, pudimos realizar algunas aplicaciones que no podíamos hacer con la generación anterior de SCRIBE o con otras tecnologías de escritura de ADN", afirma Farzadfard.


Biological engineers at MIT have devised a new way to efficiently edit bacterial genomes and program memories into bacterial cells by rewriting their DNA. Using this approach, various forms of spatial and temporal information can be permanently stored for generations and retrieved by sequencing the cells’ DNA.

The new DNA writing technique, which the researchers call HiSCRIBE, is much more efficient than previously developed systems for editing DNA in bacteria, which had a success rate of only about 1 in 10,000 cells per generation. In a new study, the researchers demonstrated that this approach could be used for storing memory of cellular interactions or spatial location.

This technique could also make it possible to selectively edit, activate, or silence genes in certain species of bacteria living in a natural community such as the human microbiome, the researchers say.

“With this new DNA writing system, we can precisely and efficiently edit bacterial genomes without the need for any form of selection, within complex bacterial ecosystems,” says Fahim Farzadfard, a former MIT postdoc and the lead author of the paper. “This enables us to perform genome editing and DNA writing outside of laboratory settings, whether to engineer bacteria, optimize traits of interest in situ, or study evolutionary dynamics and interactions in the bacterial populations.”

Timothy Lu, an MIT associate professor of electrical engineering and computer science and of biological engineering, is the senior author of the study, which was published on August 5, 2021, in Cell Systems. Nava Gharaei, a former graduate student at Harvard University, and Robert Citorik, a former MIT graduate student, are also authors of the study.

Genome writing and recording memories

For several years, Lu’s lab has been working on ways to use DNA to store information such as memory of cellular events. In 2014, he and Farzadfard developed a way to employ bacteria as a “genomic tape recorder,” engineering E. coli to store long-term memories of events such as a chemical exposure.

To achieve that, the researchers engineered the cells to produce a reverse transcriptase enzyme called retron, which produces a single-stranded DNA (ssDNA) when expressed in the cells, and a recombinase enzyme, which can insert (“write”) a specific sequence of single-stranded DNA into a targeted site in the genome. This DNA is produced only when activated by the presence of a predetermined molecule or another type of input, such as light. After the DNA is produced, the recombinase inserts the DNA into a preprogrammed site, which can be anywhere in the genome.

That technique, which the researchers called SCRIBE, had a relatively low writing efficiency. In each generation, out of 10,000 E. coli cells, only one would acquire the new DNA that the researchers tried to incorporate into the cells. This is in part because the E. coli have cellular mechanisms that prevent single-stranded DNA from being accumulated and integrated into their genomes.

In the new study, the researchers tried to boost the efficiency of the process by eliminating some of E. coli’s defense mechanisms against single-stranded DNA. First, they disabled enzymes called exonucleases, which break down single-stranded DNA. They also knocked out genes involved in a system called mismatch repair, which normally prevents integration of single-stranded DNA into the genome.

With those modifications, the researchers were able to achieve near-universal incorporation of the genetic changes that they tried to introduce, creating an unparalleled and efficient way for editing bacterial genomes without the need for selection.

“Because of that improvement, we were able to do some applications that we were not able to do with the previous generation of SCRIBE or with other DNA writing technologies,” Farzadfard says.

Cellular interactions

In their 2014 study, the researchers showed that they could use SCRIBE to record the duration and intensity of exposure to a specific molecule. With their new HiSCRIBE system, they can trace those kinds of exposures as well as additional types of events, such as interactions between cells.

As one example, the researchers showed that they could track a process called bacterial conjugation, during which bacteria exchange pieces of DNA. By integrating a DNA “barcode” into each cell’s genome, which can then be exchanged with other cells, the researchers can determine which cells have interacted with each other by sequencing their DNA to see which barcodes they carry.

This kind of mapping could help researchers study how bacteria communicate with each other within aggregates such as biofilms. If a similar approach could be deployed in mammalian cells, it could someday be used to map interactions between other types of cells such as neurons, Farzadfard says. Viruses that can cross neural synapses could be programmed to carry DNA barcodes that researchers could use to trace connections between neurons, offering a new way to help map the brain’s connectome.

“We are using DNA as the mechanism to record spatial information about the interaction of bacterial cells, and maybe in the future, neurons that have been tagged,” Farzadfard says.

The researchers also showed that they could use this technique to specifically edit the genome of one species of bacteria within a community of many species. In this case, they introduced the gene for an enzyme that breaks down galactose into E. coli cells growing in culture with several other species of bacteria.

This kind of species-selective editing could offer a novel way to make antibiotic-resistant bacteria more susceptible to existing drugs by silencing their resistance genes, the researchers say. However, such treatments would likely require several years more years of research to develop, they say.

The researchers also showed that they could use this technique to engineer a synthetic ecosystem made of bacteria and bacteriophages that can continuously rewrite certain segments of their genome and evolve autonomously with a rate higher than would be possible by natural evolution. In this case, they were able to optimize the cells’ ability to consume lactose consumption.

“This approach could be used for evolutionary engineering of cellular traits, or in experimental evolution studies by allowing you to replay the tape of evolution over and over,” Farzadfard says.

Reference: “Efficient retroelement-mediated DNA writing in bacteria” by Fahim Farzadfard, Nava Gharaei, Robert J. Citorik and Timothy K. Lu, 5 August 2021, Cell Systems.
DOI: 10.1016/j.cels.2021.07.001

The research was funded by the National Institutes of Health, the Office of Naval Research, the National Science Foundation, the Defense Advanced Research Projects Agency, the MIT Center for Microbiome Informatics and Therapeutics, the NSF Expeditions in Computing Program Award, and the Schmidt Science Fellows Program.

 

https://scitechdaily.com/mit-researchers-devised-a-way-to-program-memories-into-bacterial-cells-by-rewriting-their-dna/

 

El mortal virus de Marburgo se encuentra en los murciélagos de Sierra Leona- Kat Kerlin December 20, 2018 -Se confirma en Guinea el primer caso de enfermedad por el virus de Marburgo en África Occidental

 

 

Deadly Marburg Virus Found in Sierra Leone Bats

First Time the Virus Has Been Identified in West Africa

Egyptian fruit bat or rousette
Scientists detected Marburg virus in five Egyptian fruit bats, like this one, in Sierra Leone. (Getty)

 Los científicos han descubierto el virus de Marburgo en murciélagos de la fruta en Sierra Leona. Es la primera vez que se encuentra el mortal virus en África Occidental. Cinco murciélagos frugívoros de raza egipcia han dado positivo en la infección activa por el virus de Marburgo. Los científicos capturaron los murciélagos por separado en tres distritos sanitarios: Moyamba, Koinadugu y Kono.

El virus se detectó antes de que se registraran casos de enfermedad en personas en Sierra Leona, y todavía no se han registrado casos de Marburgo en humanos en ese país. Sin embargo, la presencia del virus en los murciélagos significa que las personas que viven cerca podrían correr el riesgo de infectarse con el virus de Marburgo, un primo del virus del Ébola que causa una enfermedad similar en las personas.

El codescubrimiento del virus de Marburgo se produjo gracias a dos proyectos: uno del proyecto PREDICT, financiado por USAID y dirigido por la Universidad de California, Davis, y la Universidad de Makeni; y otro de los Centros de Control y Prevención de Enfermedades y la Universidad de Njala.

El hecho de que el descubrimiento se produjera en murciélagos antes de que se reconociera cualquier enfermedad o muerte humana conocida es exactamente lo que el enfoque de "Una Salud" de PREDICT para la vigilancia de la enfermedad y la creación de capacidad están diseñados para hacer", dijo Brian Bird, del Instituto de "Una Salud" de la UC Davis y líder global para Sierra Leona y las operaciones multinacionales de ébola para PREDICT-USAID.
Reservorio natural

Los científicos ya habían demostrado que el murciélago egipcio (Rousettus aegyptiacus) es el reservorio natural del virus de Marburgo, lo que significa que los murciélagos pueden ser portadores del virus a largo plazo y transmitirlo a animales o personas sin enfermar ellos mismos. La secuenciación del material genético del virus de los cinco murciélagos que dieron positivo en la prueba de Marburgo encontró múltiples cepas genéticamente diversas, lo que sugiere que el virus de Marburgo ha estado presente en estas colonias de murciélagos en Sierra Leona durante muchos años.

"Hace tiempo que sabemos que los murciélagos portadores del virus de Marburgo viven en África Occidental, así que tiene sentido que encontremos el virus en murciélagos de allí", dijo el ecólogo de los CDC Jonathan Towner, que dirigió el equipo de los CDC. "Este descubrimiento es un excelente ejemplo de cómo este tipo de trabajo de ecología puede ayudarnos a identificar una amenaza y advertir a la gente antes de que enferme".
Murciélagos en una cueva de Uganda
Miles de murciélagos frugívoros egipcios se posan en una cueva del Parque Nacional Queen Elizabeth de Uganda. (Getty)

Los murciélagos frugívoros egipcios viven en cuevas o minas subterráneas en gran parte de África. El virus de Marburgo se ha detectado en murciélagos fruteros egipcios capturados en el África subsahariana, principalmente en Uganda y la República Democrática del Congo, pero también en Gabón, Kenia y Sudáfrica. En África oriental y central, estos murciélagos pueden posarse en colonias de más de 100.000 animales.

Sin embargo, las colonias de murciélagos frugívoros egipcios identificadas en Sierra Leona hasta ahora han sido mucho más pequeñas, lo que puede explicar por qué no se han conocido brotes de la enfermedad del virus de Marburgo en personas en Sierra Leona como los encontrados en África oriental y central.
Se detectan por primera vez cepas angoleñas en murciélagos

Hasta la fecha, se han conocido 12 brotes del virus de Marburgo con vínculos directos con África, el más reciente en Uganda en 2017. El mayor y más mortífero brote del virus de Marburgo se produjo en Angola en 2005. Causó la muerte de 227 de los 252 casos, es decir, cerca del 90% de los infectados. Dos de las cuatro cepas identificadas entre los cinco murciélagos positivos a Marburgo en Sierra Leona son genéticamente similares a la cepa que causó el brote en Angola. Es la primera vez que los científicos detectan estas cepas angoleñas en los murciélagos.

Los murciélagos egipcios se alimentan principalmente de fruta. Cuando se infectan, los murciélagos eliminan el virus en su saliva, orina y heces. Se sabe que estos murciélagos rousette egipcios prueban la fruta, orinan y defecan donde comen, contaminando potencialmente la fruta u otras fuentes de alimento consumidas por otros animales como los monos o las personas, especialmente los niños. Debido a su gran tamaño, este tipo de murciélagos a veces también sirven de fuente de alimento para las poblaciones locales. Las personas pueden estar expuestas al virus de Marburgo a través de las mordeduras de los murciélagos al contagiarse.


Scientists have discovered Marburg virus in fruit bats in Sierra Leone. This is the first time the deadly virus has been found in West Africa. Five Egyptian rousette fruit bats tested positive for active Marburg virus infection. Scientists caught the bats separately in three health districts: Moyamba, Koinadugu and Kono.

The virus was found in advance of any reported cases of illness in people in Sierra Leone, and there remain no reported cases of Marburg in humans there. However, the virus’s presence in bats means people who live nearby could be at risk for becoming infected with Marburg virus, a cousin to Ebola virus that causes similar disease in people.

The Marburg virus co-discovery occurred through two projects — one by the USAID-funded PREDICT project led by University of California, Davis, and the University of Makeni; and another by Centers for Disease Control and Prevention and Njala University.

“That the discovery was made in bats before the recognition of any known human illnesses or deaths is exactly what PREDICT’s One Health approach to disease surveillance and capacity building are designed to do,” said Brian Bird from the UC Davis One Health Institute and global lead for Sierra Leone and Multi-Country Ebola operations for PREDICT-USAID.

Natural reservoir

Scientists had previously shown that the Egyptian rousette bat (Rousettus aegyptiacus) is the natural reservoir for Marburg virus, which means the bats can carry the virus long-term and pass it on to animals or humans without getting sick themselves. Sequencing of virus genetic material from the five Marburg-positive bats found multiple genetically diverse strains, suggesting Marburg virus has been present in these bat colonies in Sierra Leone for many years.

“We have known for a long time that the bats that carry Marburg virus live in West Africa, so it makes sense that we’d find the virus in bats there,” said CDC ecologist Jonathan Towner, who led the CDC team. “This discovery is an excellent example of how this type of ecology work can help us identify a threat and warn people before they get sick.”

bats in cave in Uganda
Thousands of Egyptian fruit bats roost in a cave in Uganda’s Queen Elizabeth National Park. (Getty)

Egyptian fruit bats live in caves or underground mines throughout much of Africa. Marburg virus has been detected in Egyptian rousette bats caught in sub-Saharan Africa, primarily in Uganda and the Democratic Republic of Congo, but also Gabon, Kenya and South Africa. In eastern and central Africa, these bats can roost in colonies of more than 100,000 animals.

However, the colonies of Egyptian fruit bats identified in Sierra Leone so far have been much smaller, which may explain why there haven’t been any known Marburg virus disease outbreaks in people in Sierra Leone like those found in eastern and central Africa.

Angolan strains detected in bats for first time

To date, there have been 12 known Marburg virus outbreaks with direct links to Africa, with the most recent in Uganda in 2017. The largest and deadliest Marburg virus outbreak occurred in Angola in 2005. It killed 227 of 252 cases, or about 90 percent of those infected. Two of the four strains identified among the five Marburg-positive bats in Sierra Leone are genetically similar to the strain that caused the outbreak in Angola. It is the first time scientists have detected these Angolan strains in bats.

Egyptian rousette bats primarily feed on fruit. When infected, the bats shed the virus in their saliva, urine and feces. These Egyptian rousette bats are known to test-bite fruits, urinate and defecate where they eat, potentially contaminating fruit or other food sources consumed by other animals like monkeys or people, particularly children. Due to their significant size, these types of bats sometimes serve as a food source for local populations, as well. People may be exposed to Marburg virus through bat bites as they catch the bats.

Community engagement

In Sierra Leone, researchers and government officials are in the process of meeting with local communities to present their findings, answer questions about Marburg virus, and address how to reduce people’s risk of exposure and live safely with bats.

Bats play important ecological and agricultural roles. Fruit bats pollinate important crops, and insect-eating bats eat thousands of insects each night, including mosquitoes, which helps control pests that transmit disease and damage crops.  

Scientists emphasize that people should not attempt to kill or eradicate bats in response to the discovery. Killing and coming into direct contact with bats can actually increase the risk of virus transmission, not halt it.

Finding viruses before they find us

The PREDICT team at UC Davis/University of Makeni and the team led by CDC/Njala both began work in Sierra Leone in 2016 following the massive Ebola outbreak in West Africa. They each sought to discover the Ebola reservoir, the animal that helps maintain the virus in nature by spreading it without getting sick.

The Marburg discovery and the PREDICT-team’s report earlier this year of the discovery of a new ebolavirus species, Bombali virus, illustrate the strengths and mission of USAID’s PREDICT project, which is to find viruses before they spill over into humans and become epidemics.

Media Resources

Brian Bird, UC Davis PREDICT and One Health Institute, 530-752-7544, bhbird@ucdavis.edu

Tracey Goldstein, UC Davis PREDICT and One Health Institute, 415-902-1486, tgoldstein@ucdavis.edu

Kat Kerlin, UC Davis News and Media Relations, 530-750-9195, kekerlin@ucdavis.edu

West Africa’s first-ever case of Marburg virus disease confirmed in Guinea

Se confirma en Guinea el primer caso de enfermedad por el virus de Marburgo en África Occidental 

Brazzaville/Conakry – Health authorities in Guinea today confirmed a case of Marburg virus disease in the southern Gueckedou prefecture. This is the first time Marburg, a highly infectious disease that causes haemorrhagic fever, has been identified in the country, and in West Africa.

Marburg, which is in the same family as the virus that causes Ebola, was detected less than two months after Guinea declared an end to an Ebola outbreak that erupted earlier this year. Samples taken from a now-deceased patient and tested by a field laboratory in Gueckedou as well as Guinea’s national haemorrhagic fever laboratory turned out positive for the Marburg virus. Further analysis by the Institut Pasteur in Senegal confirmed the result.

The patient had sought treatment at a local clinic in Koundou area of Gueckedou, where a medical investigation team had been dispatched to probe his worsening symptoms.

“We applaud the alertness and the quick investigative action by Guinea’s health workers. The potential for the Marburg virus to spread far and wide means we need to stop it in its tracks,” said Dr Matshidiso Moeti, World Health Organization (WHO) Regional Director for Africa. “We are working with the health authorities to implement a swift response that builds on Guinea’s past experience and expertise in managing Ebola, which is transmitted in a similar way.”

Gueckedou, where Marburg has been confirmed, is also the same region where cases of the 2021 Ebola outbreak in Guinea as well as the 2014–2016 West Africa outbreak were initially detected.

Efforts are underway to find the people who may have been in contact with the patient. As the disease is appearing for the first time in the country, health authorities are launching public education and community mobilization to raise awareness and galvanize support to help curb widespread infection.

Las autoridades sanitarias de Guinea han confirmado hoy un caso de enfermedad por el virus de Marburgo en la prefectura meridional de Gueckedou. Se trata de la primera vez que se identifica en el país, y en África Occidental, el Marburgo, una enfermedad altamente infecciosa que causa fiebre hemorrágica.

El Marburgo, que pertenece a la misma familia que el virus que causa el ébola, se detectó menos de dos meses después de que Guinea declarara el fin de un brote de ébola que estalló a principios de este año. Las muestras tomadas de un paciente ya fallecido y analizadas por un laboratorio de campo en Gueckedou, así como por el laboratorio nacional de fiebre hemorrágica de Guinea, dieron positivo para el virus de Marburgo. Los análisis posteriores realizados por el Instituto Pasteur de Senegal confirmaron el resultado.

El paciente había acudido a una clínica local de la zona de Koundou, en Gueckedou, donde se había enviado un equipo de investigación médica para sondear el empeoramiento de sus síntomas.

"Aplaudimos la alerta y la rápida acción investigadora de los trabajadores sanitarios de Guinea. La posibilidad de que el virus de Marburgo se extienda a lo largo y ancho significa que tenemos que detenerlo en seco", dijo el Dr. Matshidiso Moeti, Director Regional de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para África. "Estamos trabajando con las autoridades sanitarias para poner en marcha una respuesta rápida que aproveche la experiencia y los conocimientos de Guinea en la gestión del ébola, que se transmite de forma similar."

Gueckedou, donde se ha confirmado la presencia de Marburgo, es también la misma región donde se detectaron inicialmente los casos del brote de ébola de 2021 en Guinea, así como el brote de África Occidental de 2014-2016.

Se están realizando esfuerzos para encontrar a las personas que puedan haber estado en contacto con el paciente. Como la enfermedad está apareciendo por primera vez en el país, las autoridades sanitarias están poniendo en marcha la educación pública y la movilización de la comunidad para concienciar y galvanizar el apoyo para ayudar a frenar la infección generalizada.


An initial team of 10 WHO experts, including epidemiologists and socio-anthropologists is on the ground helping to investigate the case and supporting the national health authorities to swiftly step up emergency response, including risk assessment, disease surveillance, community mobilization, testing, clinical care, infection prevention as well as logistical support.

Cross-border surveillance is also being enhanced to quickly detect any cases, with neighbouring countries on alert. The Ebola control systems in place in Guinea and in neighbouring countries are proving crucial to the emergency response to the Marburg virus.

Marburg is transmitted to people from fruit bats and spreads among humans through direct contact with the bodily fluids of infected people, surfaces and materials.

Illness begins abruptly, with high fever, severe headache and malaise. Many patients develop severe haemorrhagic signs within seven days. Case fatality rates have varied from 24% to 88% in past outbreaks depending on virus strain and case management.

Although there are no vaccines or antiviral treatments approved to treat the virus, supportive care – rehydration with oral or intravenous fluids – and treatment of specific symptoms, improves survival. A range of potential treatments, including blood products, immune therapies and drug therapies, are being evaluated.

In Africa, previous outbreaks and sporadic cases have been reported in Angola, the Democratic Republic of the Congo, Kenya, South Africa and Uganda.

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https://www.afro.who.int/news/west-africas-first-ever-case-marburg-virus-disease-confirmed-guinea