El análisis de aguas residuales ofrece una nueva forma de monitorear el VIH en las comunidades

La detección del virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1 (VIH-1) en aguas residuales ofrece un enfoque novedoso para monitorear el virus en las comunidades. Investigadores del Baylor College of Medicine y sus colegas informan en Nature Communications que su método, denominado secuenciación genética por captura híbrida, les permite analizar en detalle los genomas virales e identificar específicamente señales virales provenientes de las aguas residuales comunitarias.

El análisis de sitios con datos clínicos disponibles mostró que las señales de VIH en aguas residuales coincidían estrechamente con el número de personas conocidas por vivir con VIH en esa comunidad, lo que proporciona evidencia de que estas señales pueden utilizarse para seguir la carga del VIH.

“El VIH-1 es un retrovirus que ha infectado a 90 millones de personas y provocado más de 40 millones de muertes,” dijo el Dr. Thomas Giordano, coautor del trabajo y jefe de la sección de enfermedades infecciosas y profesor de medicina en Baylor. “A pesar de los avances en diagnósticos, medidas preventivas y tratamientos, el VIH-1 continúa propagándose; hubo 1,3 millones de nuevos diagnósticos a nivel mundial en 2023. Controlar el VIH es difícil porque resulta complicado identificar a las personas que no han sido diagnosticadas o que no reciben atención médica de manera constante; estos grupos representan el 80 % de las nuevas transmisiones”.

Los métodos actuales de vigilancia del VIH dependen en gran medida de los diagnósticos clínicos y de los informes de carga viral, lo que requiere que las personas accedan a la atención médica. Como resultado, quienes no buscan atención médica o retrasan hacerlo permanecen en gran medida invisibles para los sistemas de salud pública.

“Existe una necesidad urgente de una estrategia complementaria de vigilancia capaz de detectar infecciones no diagnosticadas o no tratadas,” dijo el Dr. Anthony Maresso, coautor y profesor de virología molecular y microbiología en Baylor. “En este estudio mostramos que el análisis de aguas residuales puede ofrecer la posibilidad de identificar áreas geográficas con VIH no tratado. Esto ayudaría a identificar comunidades donde los recursos para la prevención y el tratamiento del VIH deben estar presentes o incrementarse”.

El análisis de aguas residuales fue desarrollado por primera vez en Baylor para la vigilancia del poliovirus a mediados del siglo XX. Durante la pandemia de COVID-19, Baylor y sus colaboradores fueron pioneros en el uso de la vigilancia de aguas residuales para rastrear el virus SARS-CoV-2 a nivel poblacional y comunitario, reflejando con éxito las tasas de casos, prediciendo hospitalizaciones y permitiendo la detección temprana de nuevas variantes virales.

Desde mayo de 2022, el grupo Texas Wastewater and Environmental Biomonitoring (TexWEB) ha implementado la secuenciación viral semanal y mensual de aguas residuales en las principales ciudades de Texas. Este programa ha detectado más de 400 virus humanos y animales en aguas residuales, ha permitido monitorear y detectar tempranamente brotes virales, incluidos los de influenza aviar, mpox y sarampión, y ha generado un panel de seguimiento basado en secuenciación para la elaboración de informes de salud pública.

“En el estudio actual, utilizamos este enfoque para analizar aguas residuales recolectadas en 40 sitios de 15 ciudades de Texas desde mediados de 2022 hasta finales de 2024. En lugar de utilizar pruebas que buscan únicamente secuencias genéticas cortas y específicas del VIH, empleamos un método avanzado de secuenciación que nos permitió detectar material genético del VIH y examinar qué secciones del genoma viral estaban presents,” dijo el Dr. Justin Clark, autor lider del Proyecto y profesor asistente de virología molecular y microbiología en Baylor.

El material genético del VIH se detectó repetidamente en más de 2.000 muestras de aguas residuales, aunque en niveles bajos, lo que demuestra que el VIH puede encontrarse en aguas residuales de forma consistente y medible. “Es importante señalar que es muy poco probable que las señales de VIH en aguas residuales representen virus infecciosos,” dijo Giordano. “Los protocolos de descontaminación en los laboratorios y en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales descomponen cualquier virus que termine en las aguas residuales”.

Resultados inesperados

“Cuando analizamos detalladamente algunas de las señales de VIH que detectamos, las secuencias parecían provenir de cepas de laboratorio no circulantes, en lugar de virus que circulaban en la comunidad, lo que sugería contaminación,” dijo Clark. “Pero lo interesante es que no trabajamos con VIH en nuestro laboratorio. Eso significaba que cualquier ‘contaminación’ tenía que haber ocurrido antes de que recibiéramos las muestras de aguas residuals.”

A continuación, el equipo investigó de dónde provenían estas secuencias y descubrió que estaban concentradas cerca de centros médicos y de investigación.

“Lo vimos como una pista,” dijo Clark. “Determinadas secuencias de VIH pertenecientes a variantes que circularon en la década de 1980 han sido desarrolladas como herramientas de investigación llamadas vectores lentivirales. Estos no son virus vivos, sino fragmentos de su material genético que se utilizan en muchos tipos de investigación. Nuestro análisis detallado de las secuencias de VIH en aguas residuales sugiere que la contaminación por vectores lentivirales derivada de actividades de investigación estaba confundiendo los datos. Para filtrar este factor de confusión, desarrollamos un enfoque que clasifica las secuencias de VIH como circulantes (derivadas de la comunidad) o no circulantes (derivadas de vectores). Investigaciones anteriores no habían buscado ni filtrado estas otras señales”.

Una vez que los investigadores eliminaron este factor de confusión, descubrieron una asociación significativa entre las señales de VIH en aguas residuales y los casos diagnosticados de VIH en las comunidades.

“Nuestro estudio también aborda la necesidad de mantener el anonimato de los sitios, lo cual es importante para la vigilancia del VIH dado el estigma y la criminalización que aún persisten,” dijo Giordano. “Tenemos otro componente de este estudio: acercarnos a grupos focales, comunidades, individuos y defensores para asegurarnos de tomar en consideración sus puntos de vista”.

“Este estudio establece una base para la vigilancia del VIH en aguas residuales basada en secuenciación y destaca la contaminación por vectores lentivirales como un factor de confusión pasado por alto que debe abordarse en futuros esfuerzos de monitoreo del VIH-1 y de otros microbios causantes de enfermedades que tienen contrapartes sintéticas,” dijo Maresso.

Los siguientes autores también contribuyeron a este trabajo: Dylan Chirman, Harihara Prakash, Austen Terwilliger, Matt Ross, Mike Tisza, Sara J. Javornik Cregeen, Jason T. Kimata y Faith E. Fletcher, todos del Baylor College of Medicine. Marlene McNeese y Loren Hopkins pertenecen al Houston Health Department. Jennifer Deegan, Catherine L. Troisi, Eric Boerwinkle, Kristina Mena y Fuqing Wu están afiliados al University of Texas Health Science Center at Houston, y Marc Johnson y Devon Gregory pertenecen a la University of Missouri School of Medicine.

Este trabajo fue financiado por las subvenciones de los NIH R01DA059394 y P30AI161943, por la S.B. 1780, 87.ª Legislatura, Sesión Ordinaria de 2021 (Texas 2021), Baylor College of Medicine, el Alkek Foundation Seed Fund y la Cátedra de la Fundación MD Anderson.

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