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What we need to find out about Zika and pregnancy

18 Feb, 2016

Researchers across the world are urgently studying the virus to understand more about its effects on unborn babies

Until a few months ago, Zika virus had done little to attract attention since it first emerged in Uganda in 1947. Now, it is the centre of an international health emergency and has highlighted the weaknesses in the infrastructure we have to respond to epidemics.

Since it reached South America, Zika has spread rapidly. For almost everyone infected, the effects are short-lived. But among the babies born to infected women, there has been a surge in microcephaly, a condition where they have unusually small heads and sometimes associated brain abnormalities. So what do – and don’t – we know about Zika and pregnancy? And what are scientists doing to find out more?

In many ways, says Professor Laura Rodrigues from the London School of Hygiene & Tropical Medicine, we are starting from scratch. “We don’t have a vaccine, we don’t have a treatment, and we have very little immunological knowledge.”

Because Zika was such a mild disease and microcephaly was so uncommon, little effort was made to monitor them. Zika is so short-lived and often so mild that some people do not even realise they are infected, and there is no reliable test for past infection. As for microcephaly, there isn’t even a standardised definition (the World Health Organization is currently convening experts to come up with one).

Recife, Brazil

Aerial view of Olinda and Recife in Pernambuco, Brazil

This is why Rodrigues, who leads collaborations between the London School and her native Brazil, has flown to Pernambuco, the Brazilian state at the centre of the epidemic, to help carry out three studies. The first takes detailed measurements of newborns with microcephaly, comparing them with a control group, to get a proper understanding of the causes of the condition. The second follows pregnant women who become infected with Zika, to assess the risk of microcephaly at each stage of pregnancy. The third follows the babies themselves, to see how they develop.

Guillain-Barre syndrome

Still taken from animation of Guillain-Barré Syndrome. Credit: Doctor Jana

Scientists are also trying to unpick Zika on a molecular level, and to discover what other effects it might have. It is possible, for example, that these include Guillain–Barré syndrome, a disease caused by damage to the nervous system. Researchers are also investigating Zika’s pattern of transmission – primarily by the Aedes mosquito – as well as mapping its geographical spread and investigating whether previous infection provides immunity (which would suggest a vaccine should work).

Already many theories have been advanced – for example, that microcephaly might be triggered not by Zika alone, but by some interaction with pre-existing antibodies to dengue. A key question, according to Professor Tom Solomon, director of the Institute of Infection and Global Health at the University of Liverpool, is whether Zika manifests in the same way wherever it occurs, or whether its effects differ between places: “Does [microcephaly] in some way relate to the population, to the high levels of dengue antibodies [in Brazil], or yellow fever vaccinations? Or is this just what this virus does?”

In answering such questions, scientists have useful road maps to guide them. Zika, like dengue and yellow fever, is a flavivirus, a group of well-studied viruses. “Although Zika is newly emerged, there’s a whole range of other flaviviruses which cause various degrees of neurological disease, so we do have some approaches to follow,” says Solomon. For example, he predicts, based on previous experience, that Zika may also cause encephalitis.

The virus can also be compared with a group of others that affect unborn babies, including toxoplasmosis, rubella, cytomegalovirus and herpes. Zika seems to share some of their properties, but not all: for example, Zika is the only one to be transmitted by mosquito.

Several studies have now found Zika virus in the brains of fetuses or newborns with microcephaly, including one whose mother is thought to have been infected with Zika at the end of her first trimester. Something we don’t know, according to Rodrigues, is why some viruses that cross the placenta and cause malformations at birth but others don’t.

“We know that once Zika crosses the placenta it multiplies in the brain of the fetus,” says Rodrigues. “It’s certainly the cortical function of the brain that’s affected: attention, reasoning, language.” But what we don’t understand is how the virus has these effects on the cortex (the folded outer layers of the brain)  – for example, does it cause direct damage, or does it make other cells migrate there?

Dean Calma, IAEA

Aedes aegypti. Credit: Dean Calma/ IAEA

The Zika research seeks to understand how the virus spreads and causes disease, to control the mosquito that carries it, and, ideally, to develop a vaccine. Yet there is an ethical stumbling block. Pregnant women, or those planning to be pregnant, have traditionally been excluded from medical trials, because of the risks to the baby and the fact that pregnant bodies work differently from other women’s. But this means that, in an emergency, we have little idea of which drugs or vaccines pregnant women can safely use.

This situation is changing. “Normally the default would be that pregnant women shouldn’t be included [in research] and you’d have to justify including them,” says Dr Annette Rid, a senior lecturer in bioethics at King’s College London. “Now it’s increasingly recognised that you need to give a reason to exclude them.”

But even though the Council for International Organizations of Medical Sciences is updating its guidelines to reverse the presumption that “groups in need of special protection” should be excluded from clinical studies, the ethical concerns remain. “If someone has a bright idea for treating a woman who gets Zika in very early pregnancy, and there’s an intervention they want to try to treat her or prevent malformation, it’s at that stage that the tricky questions would come up,” says Rid.

Zika symptoms - Beth Herlin

Credit: Beth Herlin

This isn’t the only ethical issue with Zika. In the absence of a vaccine, health authorities are focusing on prevention. This includes targeting the mosquitoes that carry the virus and educating people on how to avoid becoming infected, especially while pregnant.

Some have argued that this should include promoting contraception and abortion. Yet Brazil is a Catholic country; while the former is legal, the latter is not. Creating an exemption for microcephaly is a decision for politicians, not doctors – as is how to divide funding between preventing Zika infection, researching cures and vaccines, and supporting the victims.

Today, the most urgent task for researchers is to get a clearer idea of the relationship between Zika and microcephaly: what the infection does, when the risks are highest and, ultimately, what we need to do to stop its spread within the Americas and across the rest of the world. “This is a massive challenge,” says Rodrigues. “The scientific community has only had four months to start studying and thinking. There are so many questions – and findings. There are new things happening all the time.”

Laura Rodrigues, Tom Solomon and Annette Rid have received funding from the Wellcome Trust.

by Robert Colvile

This article is published under a Creative Commons CC BY 4.0 licence and you are free to republish it under these terms.


El Zika y el embarazo: lo que debemos averiguar

Científicos de todo el mundo estudian con urgencia el virus para saber más sobre sus consecuencias en los fetos

Hasta hace unos meses apenas se había prestado atención al virus del Zika desde su aparición en Uganda en 1947. Ahora es el centro de una emergencia de salud mundial y ha puesto de relieve las deficiencias en la infraestructura para afrontar epidemias.

Tras alcanzar Sudamérica, el Zika se ha expandido rápidamente. Para la mayoría de los que lo padecen, los efectos son pasajeros. Pero entre los niños nacidos de madres infectadas se ha disparado la microcefalia, una condición que les hace tener cabezas excepcionalmente pequeñas, a veces acompañadas de anomalías cerebrales. Entonces, ¿qué sabemos – y qué no sabemos – sobre el Zika y el embarazo? ¿Y qué hacen los científicos para averiguar más?

En muchos sentidos, dice la Profesora Laura Rodrigues, de la Escuela de Higiene y Medicina Tropical de Londres, empezamos desde cero. “No disponemos de una vacuna, no disponemos de un tratamiento y tenemos muy poca información inmunológica”.

Como el Zika era una enfermedad muy leve y los casos de microcefalia eran tan raros, el seguimiento hasta ahora había sido mínimo. El Zika es tan efímero y sus efectos tan vagos que algunas personas ni siquiera saben que están infectadas, y no existe ninguna prueba fiable que demuestre el haberlo padecido. En cuanto a la microcefalia, ni siquiera hay una definición acordada (la Organización Mundial de la Salud está celebrando consultas con expertos para elaborar una).

Así que Rodrigues, que dirige la colaboración entre la Escuela de Londres y Brasil, su país natal, ha volado hasta Pernambuco, el estado Brasileño que está en el centro de la epidemia, para ayudar en el desarrollo de tres estudios. El primero hace mediciones detalladas de los recién nacidos con microcefalia, comparándolos con un grupo de control, para entender cabalmente las causas de su estado. El segundo estudio monitoriza a las mujeres embarazadas infectadas con el Zika, para evaluar el riesgo de microcefalia en cada fase del embarazo. El tercero examina a los propios bebés para ver cómo evolucionan.

Los científicos tratan también de descomponer el Zika en un nivel molecular y descubrir qué otros efectos podría tener. Es posible, por ejemplo, que entre ellos se encuentre el síndrome Guillain–Barré, una enfermedad provocada por daños en el sistema nervioso. Los científicos estudian asimismo el patrón de transmisión del Zika – principalmente a través del mosquito Aedes – trazan un mapa de su expansión geográfica e investigan si una infección anterior te hace inmune (lo que podría implicar la eficacia de una vacuna).

Se han aventurado ya muchas teorías: por ejemplo que la causa de la microcefalia sería no sólo el Zika sino una interacción con anticuerpos preexistentes del dengue. Un punto clave, según el catedrático Tom Solomon, director del Instituto de Infección y Salud Global de la Universidad de Liverpool, es si el Zika se manifiesta del mismo modo en todas partes, o si sus efectos difieren dependiendo del lugar. “¿Está de algún modo relacionada [la microcefalia] con la población, con los altos niveles de anticuerpos de dengue [en Brasil], o con las vacunas para la fiebre amarilla? ¿O sencillamente esos son los efectos del virus?”

Para responder a estas preguntas, los científicos disponen de mapas muy útiles para orientarse. El Zika, como el dengue y la fiebre amarilla, es un flavivirus, un grupo de virus muy estudiado. “Aunque el Zika es nuevo, hay una variedad de flavivirus que provocan diversos grados de enfermedades neurológicas, de modo que disponemos de algunos enfoques desde los que trabajar”, dice Solomon. Por ejemplo, predice, basándonos en la experiencia, el Zika también podría causar encefalitis.

El virus puede compararse también con otro grupo que afecta a los fetos, y en el que están la toxoplasmosis, la rubeola, el citomegalovirus y el herpes. El Zika parece compartir algunas de sus características, pero no todas. Por ejemplo, el Zika es el único que se transmite a través de un mosquito.

Hay diversos estudios que han hallado el virus del Zika en el cerebro de fetos o de recién nacidos con microcefalia, incluido un caso cuya madre podría haberse infectado con el virus al cabo de su primer trimestre de embarazo. Algo que no sabemos, según Rodrigues, es por qué algunos virus atraviesan la placenta y provocan malformaciones en el momento del nacimiento y otros no.

“Sabemos que una vez que el Zika atraviesa la placenta se multiplica en el cerebro del feto”, dice Rodrigues. “Es la función cortical del cerebro la que resulta afectada: la atención, el razonamiento, el lenguaje”. Pero lo que no entendemos es cómo el virus afecta al córtex (las capas exteriores del cerebro). ¿Causa una lesión directa o hace que otras células migren a esa zona?

Los estudios sobre el Zika tratan de entender cómo el virus se propaga y provoca la enfermedad, intentan controlar el mosquito que lo porta y, de ser posible, buscan desarrollar una vacuna. Pero hay un escollo ético. Las mujeres embarazadas, o las que planean quedarse embarazadas, han sido tradicionalmente excluidas de los ensayos clínicos por los riesgos para el bebé y por el hecho de que su cuerpo en ese momento funciona de un modo diferente al de otras mujeres. Esto significa que, en caso de emergencia, sabemos muy poco de los fármacos o las vacunas que pueden utilizarse sin riesgo en dichas mujeres.

La situación está cambiando. “Lo normal sería que, por defecto, las mujeres embarazadas quedaran excluidas [de un estudio], y que hubiera que justificar su inclusión”, dice la doctora Annette Rid, profesora de bioética en el King’s College de Londres. “Ahora es la exclusión de ese grupo lo que debe justificarse”.

Pero por más que el Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas esté revisando sus directrices para revocar el hecho de que “los grupos necesitados de una protección especial” deban quedar excluidos de los ensayos clínicos, el problema ético persiste. “Si alguien tiene una idea brillante para tratar a una mujer que ha contraído el Zika en los primeros meses de embarazo, y quiere llevar a cabo un experimento para tratarla o prevenir la malformación, se encontrará en esa fase en la que se plantea el problema sobre su conveniencia”, dice Rid.

No es el único problema ético que supone el Zika. A falta de una vacuna, las autoridades sanitarias se centran en la prevención. Esto incluye a los mosquitos que portan el virus y la educación para evitar que la gente se infecte, especialmente durante el embarazo.

Algunos sostienen que eso debería comprender la promoción de métodos anticonceptivos y del aborto. Pero Brasil es un país católico. Mientras que los primeros son legales, el aborto no lo es. Hacer una excepción para la microcefalia es una decisión que corresponde los políticos, no a los médicos, igula que lo es el reparto de los fondos destinados a la prevención del Zika, la investigación y las vacunas, y el apoyo a las víctimas.

La tarea más urgente hoy es alcanzar una idea clara de la relación entre el Zika y la microcefalia: lo que la infección supone, en qué momentos es mayor el riesgo y, en última instancia, qué hacer para evitar que se propague dentro de América y por el resto del mundo. “Este es un reto enorme”, dice Rodrigues. “La comunidad científica sólo ha tenido cuatro meses para empezar a investigar y a pensar. Hay tantas preguntas y tantos hallazgos. A cada momento ocurren cosas nuevas”.

Laura Rodrigues, Tom Solomon y Annette Rid han recibido financiación del Wellcome Trust.

Escrito por Robert Colvile

Este artículo se publica aquí bajo una Creative Commons.

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