Outbreak report of SARS-CoV-2 infection by airborne transmission: Epidemiologic and molecular evidence / Reporte de un brote de infección por SARS-CoV-2 por transmisión aérea: evidencia epidemiológica y molecular

Introduction: It has been shown that the transmission of SARS-CoV-2 occurs mainly by air, and the risk of infection is greater in closed spaces. Objective: To describe the epidemiology, virology and molecular characterization of a COVID-19 outbreak at a closed vaccination point during the third wave of SARS-CoV-2 in Colombia. Materials and methods: Diagnostic tests, interviews, sampling, cell cultures and viral sequencing were carried out, the latter being molecular characterization and lineage identification. Results: Seven workers were positive for SARS-CoV-2; among these, 3 samples were analyzed, plus an additional sample belonging to the mother of the presumed index case; all samples were identified with lineage B.1.625, with a maximum of 2 nucleotides difference between them. Conclusions: Variant B.1.625 was identified as the cause of the COVID-19 outbreak, and a co-worker was also identified as the index case. Unexpectedly, attending a vaccination day became a risk factor for acquiring the infection.

Introducción. Se ha demostrado que la transmisión de SARS-CoV-2 se produce principalmente por vía aérea y el riesgo de infección es mayor en espacios cerrados con alta concentración de personas; este último factor se presentó en algunos de los puestos de vacunación de la ciudad de Medellín. Objetivo. Describir la epidemiología, virología y caracterización molecular de un brote de COVID-19 en un punto de vacunación cerrado durante la tercera ola de SARS-CoV-2 en Colombia. Materiales y métodos. Se realizaron test diagnósticos, entrevistas, toma de muestras, aislamiento viral y secuenciación genómica. Con esta última, se hizo la caracterización molecular y se identificó el linaje. Resultados. Siete trabajadores fueron positivos para SARS-CoV-2, y de estos, tres muestras fueron secuenciadas, más una muestra adicional perteneciente a la madre del presunto caso índice. Todas las muestras fueron identificadas con el linaje B.1.625, con un máximo de dos nucleótidos de diferencia entre ellas. Conclusiones. Se identificó la variante B.1.625 como la causante del brote de COVID-19, y también un compañero de trabajo fue identificado como el caso índice. De forma imprevista, asistir a una jornada de vacunación se convirtió en un factor de riesgo para adquirir la infección.

Immune characterization of a Colombian family cluster with SARS-CoV-2 infection / Caracterización inmunológica de un grupo familiar colombiano con infección por SARS-CoV-2

Abstract | Introduction: Immunological markers have been described during COVID-19 and persist after recovery. These immune markers are associated with clinical features among SARS- CoV-2 infected individuals. Nevertheless, studies reporting a comprehensive analysis of the immune changes occurring during SARS-CoV-2 infection are still limited. Objective: To evaluate the production of proinflammatory cytokines, the antibody response, and the phenotype and function of NK cells and T cells in a Colombian family cluster with SARS-CoV-2 infection. Materials and methods: Proinflammatory cytokines were evaluated by RT-PCR and ELISA. The frequency, phenotype, and function of NK cells (cocultures with K562 cells) and T-cells (stimulated with spike/RdRp peptides) were assessed by flow cytometry. Anti-SARS-CoV-2 antibodies were determined using indirect immunofluorescence and plaque reduction neutralization assay. Results: During COVID-19, we observed a high proinflammatory-cytokine production and a reduced CD56bright-NK cell and cytotoxic response. Compared with healthy controls, infected individuals had a higher frequency of dysfunctional CD8+ T cells CD38+HLA-DR-. During the acute phase, CD8+ T cells stimulated with viral peptides exhibited a monofunctional response characterized by high IL-10 production. However, during recovery, we observed a bifunctional response characterized by the co-expression of CD107a and granzyme B or perforin. Conclusion: Although the proinflammatory response is a hallmark of SARS-CoV-2 infection, other phenotypic and functional alterations in NK cells and CD8+ T cells could be associated with the outcome of COVID-19. However, additional studies are required to understand these alterations and to guide future immunotherapy strategies.

Resumen | Introducción. Se han descrito diferentes marcadores inmunológicos durante la COVID-19, los cuales persisten incluso después de la convalecencia y se asocian con los estadios clínicos de la infección. Sin embargo, aún son pocos los estudios orientados al análisis exhaustivo de las alteraciones del sistema inmunológico en el curso de la infección. Objetivo. Evaluar la producción de citocinas proinflamatorias, la reacción de anticuerpos, y el fenotipo y la función de las células NK y los linfocitos T en una familia colombiana con infección por SARS-CoV-2. Materiales y métodos. Se evaluaron las citocinas proinflamatorias mediante RT-PCR y ELISA; la frecuencia, el fenotipo y la función de las células NK (en cocultivos con células K562) y linfocitos T CD8+ (estimulados con péptidos spike/RdRp) mediante citometría de flujo, y los anticuerpos anti-SARS-CoV-2, mediante inmunofluorescencia indirecta y prueba de neutralización por reducción de placa. Resultados. Durante la COVID-19 hubo una producción elevada de citocinas proinflamatorias, con disminución de las células NK CD56 bright y reacción citotóxica. Comparados con los controles sanos, los individuos infectados presentaron con gran frecuencia linfocitos T CD8+ disfuncionales CD38+HLA-DR-. Además, en los linfocitos T CD8+ estimulados con péptidos virales, predominó una reacción monofuncional con gran producción de IL-10 durante la fase aguda y una reacción bifuncional caracterizada por la coexpresión de CD107a y granzima B o perforina durante la convalecencia. Conclusión. Aunque la reacción inflamatoria caracteriza la infección por SARS-CoV-2, hay otras alteraciones fenotípicas y funcionales en células NK y linfocitos T CD8+ que podrían asociarse con la progresión de la infección. Se requieren estudios adicionales para entender estas alteraciones y guiar futuras estrategias de inmunoterapia.

Aislamiento y caracterización de una cepa temprana de SARS-CoV-2 durante la epidemia de 2020 en Medellín, Colombia / Isolation and characterization of an early SARS-CoV-2 isolate from the 2020 epidemic in Medellín, Colombia

Introducción. El nuevo coronavirus causante de un brote de enfermedad respiratoria aguda en China en diciembre de 2019 se identificó como SARS-CoV-2. La enfermedad, denominada COVID-19, fue declarada pandemia por la Organización Mundial de la Salud (OMS). El primer caso de COVID-19 en Colombia se reportó el 6 de marzo de 2020; en este estudio se caracterizó un aislamiento temprano del virus SARS-CoV-2 de una muestra recolectada en abril de 2020. Objetivos. Describir y caracterizar una cepa temprana a partir de un aislamiento de SARS-CoV-2 durante la pandemia en Colombia. Materiales y métodos. Se obtuvo una muestra de un paciente con COVID-19 confirmada por qRT-PCR; la muestra fue inoculada en diferentes líneas celulares hasta la aparición del efecto citopático. Para confirmar la presencia de SARS-CoV-2 en el cultivo, se utilizó la qRT-PCR a partir de los sobrenadantes, la inmunofluorescencia indirecta (IFI) en células Vero-E6, así como microscopía electrónica y secuenciación de nueva generación (next-generation sequencing). Resultados. Se confirmó el aislamiento de SARS-CoV-2 en células Vero-E6 por la aparición del efecto citopático tres días después de la infección, así como mediante la qRT-PCR y la IFI positiva con suero de paciente convaleciente positivo para SARS-CoV-2. Además, en las imágenes de microscopía electrónica de trasmisión y de barrido de células infectadas se observaron estructuras compatibles con viriones de SARS-CoV-2. Por último, se obtuvo la secuencia completa del genoma, lo que permitió clasificar el aislamiento como linaje B.1.5. Conclusiones. La evidencia presentada en este artículo permite confirmar el primer aislamiento de SARS-CoV-2 en Colombia. Además, muestra que esta cepa se comporta en cultivo celular de manera similar a lo reportado en la literatura para otros aislamientos y que su composición genética está acorde con la variante predominante en el mundo. Finalmente, se resalta la importancia que tiene el aislamiento viral para la detección de anticuerpos, para la caracterización genotípica y fenotípica de la cepa y para probar compuestos con potencial antiviral.

Introduction: SARS-CoV-2 has been identified as the new coronavirus causing an outbreak of acute respiratory disease in China in December, 2019. This disease, currently named COVID-19, has been declared as a pandemic by the World Health Organization (WHO). The first case of COVID-19 in Colombia was reported on March 6, 2020. Here we characterize an early SARS-CoV-2 isolate from the pandemic recovered in April, 2020. Objective: To describe the isolation and characterization of an early SARS-CoV-2 isolate from the epidemic in Colombia. Materials and methods: A nasopharyngeal specimen from a COVID-19 positive patient was inoculated on different cell lines. To confirm the presence of SARS-CoV-2 on cultures we used qRT-PCR, indirect immunofluorescence assay, transmission and scanning electron microscopy, and next-generation sequencing. Results: We determined the isolation of SARS-CoV-2 in Vero-E6 cells by the appearance of the cytopathic effect three days post-infection and confirmed it by the positive results in the qRT-PCR and the immunofluorescence with convalescent serum. Transmission and scanning electron microscopy images obtained from infected cells showed the presence of structures compatible with SARS-CoV-2. Finally, a complete genome sequence obtained by next-generation sequencing allowed classifying the isolate as B.1.5 lineage. Conclusion: The evidence presented in this article confirms the first isolation of SARS-CoV-2 in Colombia. In addition, it shows that this strain behaves in cell culture in a similar way to that reported in the literature for other isolates and that its genetic composition is consistent with the predominant variant in the world. Finally, points out the importance of viral isolation for the detection of neutralizing antibodies, for the genotypic and phenotypic characterization of the strain and for testing compounds with antiviral potential.

Haplotypes in CCR5-CCR2 , CCL3 and CCL5 are associated with natural resistance to HIV-1 infection in a Colombian cohort / Los haplotipos en CCR5-CCR2 , CCL3 y CCL5 se asocian con resistencia natural a la infección por el HIV-1 en una cohorte colombiana

RESUMEN Introduction: Variants in genes encoding for HIV-1 co-receptors and their natural ligands have been individually associated to natural resistance to HIV-1 infection. However, the simultaneous presence of these variants has been poorly studied. Objective: To evaluate the association of single and multilocus haplotypes in genes coding for the viral co-receptors CCR5 and CCR2, and their ligands CCL3 and CCL5, with resistance or susceptibility to HIV-1 infection. Materials and methods: Nine variants in CCR5-CCR2, two SNPs in CCL3 and two in CCL5 were genotyped by PCR-RFLP in 35 seropositive (cases) and 49 HIV-1-exposed seronegative Colombian individuals (controls). Haplotypes were inferred using the Arlequin software, and their frequency in individual or combined loci was compared between cases and controls by the chi-square test. A p' value <0.05 after Bonferroni correction was considered significant. Results: Homozygosis of the human haplogroup (HH) E was absent in controls and frequent in cases, showing a tendency to susceptibility. The haplotypes C-C and T-T in CCL3 were associated with susceptibility (p'=0.016) and resistance (p'<0.0001) to HIV-1 infection, respectively. Finally, in multilocus analysis, the haplotype combinations formed by HHC in CCR5-CCR2, T-T in CCL3 and G-C in CCL5 were associated with resistance (p'=0.006). Conclusion: Our results suggest that specific combinations of variants in genes from the same signaling pathway can define an HIV-1 resistant phenotype. Despite our small sample size, our statistically significant associations suggest strong effects; however, these results should be further validated in larger cohorts.

ABSTRACT Introducción. Algunas variantes en genes que codifican los correceptores del HIV-1 y sus ligandos se han asociado individualmente a la resistencia natural frente a dicha infección. Sin embargo, su presencia simultánea ha sido poco estudiada. Objetivo. Evaluar la asociación de haplotipos individuales y multilocus en genes que codifican los correceptores virales CCR5 y CCR2 y sus ligandos CCL3 y CCL5 con la resistencia o la propensión a la infección por el HIV-1. Materiales y métodos. Nueve variantes en CCR5-CCR2, dos en CCL3 y dos en CCL5 fueron genotipificadas mediante reacción en cadena de la polimerasa de polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (Restriction Fragment Length Polymorphism-PCR-RFLP) en 35 individuos seropositivos (casos) y 49 seronegativos expuestos (controles) de Colombia. Los haplotipos se infirieron utilizando el programa Arlequín, y su frecuencia individual o combinada se comparó en los casos y los controles mediante la prueba de ji al cuadrado. Se consideró significativo un valor de p'<0,05 después de la corrección de Bonferroni. Resultados. La homocigosis del haplogrupo humano (HH) E estaba ausente en los controles y era frecuente en los casos, es decir, con tendencia hacia la propensión. Los haplotipos C-C y T-T en CCL3 se asociaron con la propensión (p'=0,016) y la resistencia (p'<0,0001), respectivamente. Por último, en el análisis multilocus, el haplotipo combinado formado por HHC en CCR5-CCR2, T-T en CCL3 y G-C en CCL5 se asoció con la resistencia (p'=0,006). Conclusión. Los resultados de este estudio sugieren que ciertas combinaciones específicas de variantes en los genes de una misma vía de señalización pueden definir un fenotipo resistente al HIV-1. Aunque el tamaño de la muestra era pequeño, las asociaciones estadísticamente significativas sugieren un efecto considerable; sin embargo, estos resultados deben validarse en cohortes de mayor tamaño.

Participación de la vitamina D en la patogénesis de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1 / Vitamin D involvement in the pathogenesis of human immunodeficiency virus type 1

La vitamina D (VitD), además de su papel en el metabolismo mineral, tiene funciones inmunomoduladoras y podría participar activamente en la fisiopatogénesis de la infección por el VIH-1; sin embargo, la evidencia científica en este campo es limitada y controvertida. La VitD tiene propiedades antiinflamatorias que podrían disminuir la hiperactivación inmunológica, reduciendo el daño asociado a este fenómeno; además, promueve la expresión de péptidos con actividad anti-VIH-1, sustentando su papel protector. En contraste, la VitD activa el promotor del VIH-1 y podría potenciar la replicación del virus; adicionalmente, algunas variantes alélicas en el gen del receptor de la VitD, que aumentan su función, se han asociado con susceptibilidad al VIH-1. Esta revisión presenta evidencia científica sobre el efecto de la vía de la VitD en la patogénesis de la infección por el VIH-1, dada las implicaciones de este tópico en la identificación de nuevos blancos terapéuticos en esta infección.

Beyond its role in mineral metabolism, vitamin D (VitD) has immunomodulatory functions and can actively participate in the physiopathogenesis of HIV-1 infection; however, scientific evidence in this field is limited and controversial. VitD has anti-inflammatory properties that can reduce immune hyperactivation, decreasing the damage associated with this phenomenon. It also promotes the expression of antimicrobial peptides with anti-HIV-1 activity, supporting its protective role. In contrast, VitD activates the HIV-1 promoter and can increase viral replication. Furthermore, a number of allelic variants in the vitamin D receptor gene, which increase its function, have been associated with susceptibility to HIV-1 infection. Given the implications of this topic for the identification of new therapeutic targets in HIV infection, this review presents scientific evidence on the effect of the VitD pathway in HIV-1 pathogenesis.

Participación de las células Th17 en la patogenia de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana de tipo 1 / Th17 cells involvement in the pathogenesis of the human immunodeficiency virus type 1

La infección por el VIH-1 se caracteriza por la eliminación de linfocitos T CD4+, particularmente en la mucosa gastrointestinal, que favorece la traslocación microbiana y la hiperactivación inmunitaria, principal mecanismo patogénico en esta infección. Las células Th17 son una subpoblación proinflamatoria de linfocitos CD4+, que producen IL-17, IL-21 e IL-22, y son importantes en la respuesta antimicrobiana, principalmente en el sistema gastrointestinal, donde promueven la restauración de la mucosa. Aunque su eliminación se ha asociado con progresión de la infección por el VIH-1 y por el virus de la inmunodeficiencia de los simios, y han sido descritas como deletérea en autoinmunidad. Su papel en la patogenia de la infección por el VIH-1 no está claramente establecido. Considerando su capacidad funcional, las células Th17 podrían tener un impacto dual, dependiendo de la fase de la infección en que se encuentre el individuo. Actualmente, hay más información que sugiere que estas células tienen un papel benéfico al promover la recuperación de la mucosa intestinal y disminuir la traslocación microbiana, así como la hiperactivación inmunitaria. Sin embargo, su papel patogénico, particularmente promoviendo la replicación viral mediante la producción de citocinas proinflamatorias, no debe descartarse. En esta revisión, se presentan los datos científicos disponibles del efecto de las células Th17 en la patogenia de la infección por el VIH-1.

HIV-1 infection is characterized by a gradual decrease of the immunological competence and a massive depletion of CD4+ T cells, particularly in gut-associated lymphoid tissue, which leads to microbial translocation, contributing to immune hyperactivation, the main pathogenic mechanism during HIV-1 infection. Th17 cells are a proinflammatory CD4+ T cell subset, which produce IL-17, IL-21 and IL-22 and play a pivotal role in host defense, mainly in the gastrointestinal tissue, where they promote antimicrobial responses and gut mucosa restoration. Although Th17 depletion is a hallmark of the progression of the simian and human immunodeficiency viral infections and they have been involved in the pathogenic process in some autoimmune diseases, the role of these cells during HIV-1 infection is not completely understood. Considering their functional potential, Th17 cells could have a dual role, depending on the stage of HIV infection a patient has reached. Currently, most evidence suggests that Th17 cells have a beneficial role by promoting gut mucosa recovery, preventing microbial translocation and decreasing immune hyperactivation. However, the pathogenic role of these cells, particularly, increasing viral replication through the production of inflammatory cytokines should not be ruled out. In this review, scientific evidence regarding the role of Th17 on the pathogenesis of HIV infection is discussed.

Expresión diferencial en placenta de beta-defensinas humanas y detección de variantes alélicas en el gen DEFB1 de madres positivas para VIH-1 / Differential expression of human beta defensins in placenta and detection of allelic variants in the DEFB1 gene from HIV-1 positive mothers

Introduction. Low infection rates in neonates born to HIV-1-seropositive mothers highlight the existence of natural defense mechanisms in the maternal-fetal interface. Human beta defensins (HBDs) inhibit HIV-1 replication in vitro and their variants are associated with HIV-1 resistance/susceptibility. Objective. Levels of HBD mRNA expression in placentas were obtained from seropositive and healthy mothers to determine whether HIV-1 infection induces anti-viral factors. Materials and methods. HBD-1, -2 and -3 transcripts were quantified by real time RT-PCR, and A692G/G1654A/A1836G variants in the DEFB1 gene were evaluated by sequencing. Results. Transcript levels of HBD-1 were significantly higher, and those of HBD-3 were lower in placenta from seropositive mothers compared to controls. Additionally, simultaneous presence of the A692G A/G and A1836G G/G genotypes was associated with high expression of HBD-1 in all populations and the A692G variant in babies born to seropositive mothers was in Hardy-Weinberg disequilibrium. Conclusion. Contrasting results in levels of HBDs were probably due to viral stimuli and suggest that HIV-1 induce a differential expression of HBDs in placenta and these proteins could be involved in protecting against HIV-1 at least early in pregnancy. However, it was not possible to associate these findings directly with protection against HIV-1 vertical transmission since none of the newborn infants became infected.

Introducción. Las bajas tasas de infección en neonatos nacidos de madres seropositivas para el VIH-1 resaltan la existencia de mecanismos de defensa natural en la interfase materno-fetal. Las beta-defensinas humanas inhiben la replicación del VIH-1 in vitro y sus polimorfismos están asociados con la resistencia o susceptibilidad al VIH-1. Objetivo. Comparar los niveles de expresión de ARNm de beta-defensinas humanas en placentas de madres seropositivas y en seronegativas para determinar si la infección por VIH-1 induce factores antivirales que pudieran proteger a los bebés de la transmisión del VIH-1. Materiales y métodos. Los transcritos de HBD-1, 2 y 3 se cuantificaron por PCR en tiempo real y las variantes A692G/G1654A/A1836G del gen DEFB1 se evaluaron por secuenciación. Resultados. Los niveles de transcritos de HBD-1 fueron significativamente mayores, y los de HBD-3 fueron menores en placentas de madres seropositivas en comparación con los controles. Además, la presencia simultánea de los genotipos A692G A/G y A1836G G/G se asoció con alta expresión de HBD-1 en toda la población estudiada y la variante A692G estuvo en desequilibrio de Hardy-Weinberg en los bebés nacidos de madres seropositivas. Conclusión. Los resultados contrastantes de los niveles de HBD se deben, probablemente, a estímulos virales y sugieren que el VIH-1 induce una expresión diferencial de beta-defensinas humanas en placenta y que estas proteínas podrían estar involucradas en la protección contra el VIH-1, al menos, en las etapas tempranas del embarazo. Sin embargo, no fue posible asociar estos hallazgos con la protección contra la transmisión vertical del VIH-1, puesto que ninguno de los bebés adquirió la infección.