Los investigadores desarrollan una transmisión en vivo de virus para estudiar las infecciones virales

Competencia entre virus y células huésped

Captura en vivo de células infectadas por virus. Después de la infección de una célula huésped, un virus intenta replicarse (puntos verdes) e intenta evitar que la célula huésped interfiera con la replicación viral atacando el núcleo de la célula huésped (azul) y deteniendo la producción de proteínas de la célula huésped (rojo ). Crédito: Sanne Boersma © Instituto Hubrecht

Investigadores del Instituto Hubrecht y la Universidad de Utrecht desarrollaron una técnica avanzada que permite monitorear en vivo una infección por virus. Los investigadores de los grupos de Marvin Tanenbaum y Frank van Kuppeveld esperan que la técnica se pueda utilizar para estudiar una amplia variedad de virus, incluidos SARS-CoV-2 – el virus responsable de la pandemia actual. La técnica denominada VIRIM (‘imágenes en tiempo real de infección por virus’) es, por lo tanto, muy valiosa para obtener conocimientos sobre la infección por virus en el cuerpo humano. Eventualmente, esto puede conducir a tratamientos más específicos para la infección viral. Los resultados se publicaron en la revista científica líder Cell el 13 de noviembre.

Los virus tienen un gran impacto negativo en la sociedad. Esto queda demostrado una vez más por las enormes consecuencias del actual brote mundial de SARS-CoV-2 para nuestra salud física y mental y para la economía.

Entrometerse

ARN-los virus representan un gran grupo de virus, que llevan su información genética en forma de ARN: una molécula que es similar a ADN, el material genético de los humanos. Después de la infección de una célula huésped, un virus de ARN secuestra muchas de las funciones de la célula huésped y la convierte en una fábrica productora de virus. De esta manera, el intruso puede replicarse rápidamente dentro de las células del cuerpo. Las nuevas partículas de virus se liberan posteriormente a través del tracto respiratorio y pueden infectar a otras personas. Entre los ejemplos de virus de ARN se incluyen los coronavirus, el virus de la hepatitis C, el virus del zika y los enterovirus, un grupo de virus que incluye rinovirus, que causan el resfriado común, los coxsackievirus, que son una causa importante de meningitis y encefalitis virales, y el poliovirus, que causa poliomielitis paralítica.


Tras la infección de una célula huésped, solo está presente una única molécula de ARN viral (mancha al inicio de la infección). Durante la replicación, el virus replica la molécula de ARN (aumento de manchas). VIRIM (imágenes en tiempo real de infección por virus) permite el análisis de la replicación directamente desde el inicio de la infección. Crédito: Sanne Boersma © Instituto Hubrecht

Transmisión en vivo

Hasta ahora, las técnicas disponibles solo podían proporcionar una instantánea de las células infectadas por virus. En otras palabras, los investigadores pudieron ver las células infectadas en un momento determinado, pero no fue posible monitorear el proceso de infección por virus de principio a fin. La tecnología de microscopio recientemente desarrollada VIRIM (‘imágenes en tiempo real de infección por virus’) cambia eso: investigadores de los grupos de Marvin Tanenbaum (Hubrecht) y Frank van Kuppeveld (Universidad de Utrecht) desarrollaron este método avanzado con el que se desarrolla todo el curso de una infección por virus se puede visualizar en el laboratorio con gran precisión. “Este nuevo método nos permite abordar muchas preguntas importantes sobre los virus”, dice Sanne Boersma, primer autor del estudio.

Virus fluorescente

El método utiliza SunTag, una tecnología desarrollada previamente por Tanenbaum, en un enterovirus, un grupo de virus en el que Van Kuppeveld tiene una amplia experiencia. El SunTag se introduce en el ARN del virus y marca las proteínas virales con una etiqueta fluorescente muy brillante. Usando esta etiqueta fluorescente, las proteínas virales se pueden ver usando un microscopio, lo que permite a los investigadores ver cuándo, dónde y qué tan rápido un virus produce proteínas y se replica en su célula huésped. VIRIM es mucho más sensible que otros métodos: se puede detectar la producción de proteínas a partir de un solo ARN viral. Esto permite a los investigadores seguir el curso de la infección desde el principio.


Tras la infección de una célula huésped, solo está presente una única molécula de ARN viral (mancha al inicio de la infección). En esta célula huésped, el virus no se replica, ya que no se puede detectar un aumento de manchas. Crédito: Sanne Boersma © Instituto Hubrecht

Competencia

Los componentes básicos de nuestro cuerpo, las células, tienen su propio sistema de defensa para detectar y eliminar un virus tras la infección. Una vez que un virus entra en una célula, surge una competencia entre el virus y la célula huésped: el virus tiene como objetivo secuestrar la célula para replicarse, mientras que el huésped se esfuerza mucho por evitarlo. Con VIRIM, los investigadores pudieron ver el resultado de esta competencia. Descubrieron que en un subconjunto de células, la célula huésped ganó la competencia. Boersma: “Estas células huésped fueron infectadas por un virus, pero el virus no pudo replicarse”. Esto despertó la curiosidad de Boersma y sus colegas y condujo a un nuevo experimento.

Talón de Aquiles del virus

Los investigadores ayudaron a las células huésped al impulsar su sistema de defensa. Al final resultó que, la primera replicación viral a menudo fallaba en las células que habían recibido el refuerzo, lo que impedía que el virus se apoderara del anfitrión. “El primer paso en el proceso de replicación es el talón de Aquiles de este virus: este momento determina si el virus puede propagarse más”, explica Boersma. “Si la célula huésped no logra eliminar el virus al comienzo de una infección, el virus se replicará y ganará la competencia”. Boersma y sus colegas utilizaron un virus picorna para el desarrollo de VIRIM. Los miembros de esta familia de virus pueden causar enfermedades que van desde el resfriado común hasta enfermedades graves como la poliomielitis.

Amplia variedad de virus

VIRIM permite la identificación de las fases vulnerables de una amplia variedad de virus. Los investigadores esperan que la técnica sea valiosa para la investigación de muchos virus potencialmente mortales, incluido el SARS-CoV-2. Boersma explica: “Comprender la replicación y propagación viral puede ayudarnos a determinar el talón de Aquiles de un virus. Este conocimiento puede contribuir al desarrollo de tratamientos, por ejemplo, un tratamiento que interviene durante un momento vulnerable en la vida del virus. Eso nos permite crear terapias más eficientes y, con suerte, mitigar el impacto de los virus en la sociedad ”.

Referencia: “Dinámica de traducción y replicación de virus de ARN simple” por Sanne Boersma, Huib H. Rabouw, Lucas JM Bruurs, Tonja Pavlovic, Arno LW van Vliet, Joep Beumer, Hans Clevers, Frank JM van Kuppeveld y Marvin E. Tanenbaum, 13 Noviembre 2020, Célula.
DOI: 10.1016 / j.cell / 2020.10.019

Pilar Benegas es una reconocida periodista con amplia experiencia en importantes medios de USA, como LaOpinion, Miami News, The Washington Post, entre otros. Es editora en jefe de Es de Latino desde 2019.