La detección del virus de inmunodeficiencia humana 1 (VIH-1) en aguas residuales ofrece un enfoque novedoso para monitorear el virus en las comunidades. Investigadores del Baylor College of Medicine y colegas de instituciones colaboradoras informan en Nature Communications que su método, llamado secuenciación genética por captura híbrida, les permite analizar genomas virales en detalle e identificar específicamente señales virales provenientes de aguas residuales comunitarias. El análisis de los sitios con datos clínicos disponibles mostró que las señales de VIH en las aguas residuales coincidían fuertemente con el número de personas que se sabía que vivían con VIH en esa comunidad, lo que proporciona evidencia de que las señales de VIH en las aguas residuales pueden rastrear la carga del VIH.

El VIH-1 es un retrovirus que ha infectado a 90 millones de personas y ha causado más de 40 millones de muertes. A pesar de los avances en el diagnóstico, las medidas preventivas y el tratamiento, el VIH-1 continúa propagándose – en 2023 hubo 1,3 millones de nuevos diagnósticos a nivel mundial. Controlar el VIH es un desafío porque es difícil identificar a las personas que no han sido diagnosticadas o que no reciben atención constante; estos grupos representan el 80% de las nuevas transmisiones”

Dr. Thomas Giordano, coautor correspondiente, jefe  de sección de enfermedades infecciosas y profesor de medicina en Baylor

Los métodos actuales de vigilancia del VIH dependen en gran medida de los diagnósticos clínicos y de los informes de carga viral, que dependen del acceso de las personas a la atención. Como resultado, las personas que no buscan o retrasan la búsqueda de atención médica siguen siendo en gran medida invisibles para los sistemas de salud pública.

«Existe una necesidad urgente de una estrategia de vigilancia complementaria capaz de detectar infecciones no diagnosticadas o no tratadas», dijo el coautor correspondiente, el Dr. Anthony Maresso profesor de virología molecular y microbiología en Baylor. «En el estudio actual, demostramos que el análisis de aguas residuales puede ofrecer la posibilidad de encontrar ubicaciones geográficas con VIH no tratado. Esto ayudaría a identificar comunidades donde es necesario contar o aumentar los recursos para la prevención y el tratamiento del VIH»

El análisis de aguas residuales se desarrolló 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 de Biomonitoreo Ambiental y de Aguas Residuales de Texas (TexWEB) ha implementado una secuenciación viral semanal a mensual de aguas residuales en las principales ciudades de Texas. Este programa ya ha detectado más de 400 virus humanos y animales en aguas residuales, ha permitido el seguimiento y la detección temprana de brotes virales, incluidos el virus de la influenza aviar, el mpox y el sarampión, y ha generado un panel de seguimiento basado en secuenciación para informes de salud pública.

En el estudio actual, utilizamos este enfoque para analizar las aguas residuales recolectadas en 40 sitios en 15 ciudades de Texas desde mediados de 2022 hasta fines de 2024. En lugar de utilizar pruebas que buscan sólo secuencias genéticas específicas cortas del VIH, utilizamos un enfoque de secuenciación avanzado que nos permitió detectar material genético del VIH y examinar qué secciones del genoma del VIH estaban presentes», dijo el primer autor, el Dr. Justin Clark profesor asistente de virología molecular y microbiología en Baylor.

En más de 2.000 muestras de aguas residuales, se detectó material genético del VIH repetidamente, aunque en niveles bajos, lo que demuestra que el VIH puede encontrarse en las aguas residuales de una manera consistente y mensurable. «Es importante señalar que es muy poco probable que las señales del VIH en las aguas residuales representen un virus infeccioso», dijo Giordano. Los protocolos de descontaminación en laboratorios e instalaciones de aguas residuales descomponen cualquier virus que acabe en las aguas residuales

Resultados inesperados

«Cuando analizamos de cerca algunas de las señales del VIH, detectamos que las secuencias parecían provenir de cepas de laboratorio que no circulaban, en lugar del virus que circulaba en la comunidad, lo que sugería contaminación», dijo Clark. «Pero lo interesante es que no trabajamos con el VIH en nuestro laboratorio. Eso significaba que cualquier “contaminación” tenía que haber ocurrido antes de que recibiéramos las muestras de aguas residuales”

Luego, el equipo analizó de dónde provenían estas secuencias y las encontró concentradas cerca de centros médicos y de investigación.

«Vimos esto como una pista», dijo Clark. «Ciertas secuencias del VIH pertenecientes a variantes del VIH que circularon en la década de 1980 se han convertido en herramientas de investigación llamadas vectores lentivirales. No se trata de virus vivos sino de secciones 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 lentiviral derivada de la actividad de investigación estaba confundiendo los datos. Para filtrar este factor de confusión, desarrollamos un enfoque que clasifica las secuencias del 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 el factor de confusión, descubrieron una asociación significativa entre las señales del VIH en las aguas residuales y el VIH diagnosticado en las comunidades.

«Nuestro estudio también aborda la necesidad de mantener el anonimato del sitio, lo cual es importante para la vigilancia del VIH dado el estigma y la criminalización constantes», dijo Giordano. «Tenemos otro componente de este estudio: llegar a grupos focales, comunidades, individuos y defensores para asegurarnos de que tomamos en consideración los puntos de vista de las personas»

«Este estudio establece las bases para la vigilancia de aguas residuales del VIH 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 otros microbios causantes de enfermedades con 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 en el Baylor College of Medicine. Marlene McNeese y Loren Hopkins están en el Departamento de Salud de Houston. Jennifer Deegan, Catalina L. Troisi, Eric Boerwinkle, Kristina Mena y Fuqing Wu están afiliados al Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston, y Marc Johnson y Devon Gregory están en la Facultad de Medicina de la Universidad de Missouri.

Este trabajo fue apoyado por las subvenciones del NIH R01DA059394 y P30AI161943, de SB. 1780, 87.a Legislatura, 2021 Reg. Sess. (Texas 2021), Baylor College of Medicine y el Fondo Semilla de la Fundación Alkek y la Cátedra de la Fundación MD Anderson.