La gota que rebalsó el virus
Un equipo de investigadoras demostró la centralidad de las gotas lipídicas intracelulares en el mecanismo de replicación del virus Junín. El hallazgo abre una puerta hacia nuevas alternativas terapéuticas contra el Arenavirus causante de la fiebre hemorrágica argentina.
Las gotas lipídicas son unas organelas involucradas en distintos mecanismos moleculares. De los muchos elementos del vasto universo intracelular “probablemente sean los menos ‘divulgados’”, como dice Cecilia Vázquez, bióloga molecular y hoy becaria posdoctoral del Laboratorio de Estrategias Antivirales.
Se sabía que participan del almacenamiento de lípidos y del mantenimiento de la homeostasis energética del organismo pero, desde hace un tiempo, se les está prestando más atención, y recientemente se ha comprobado que tienen otra importante función: las lipid droplets favorecen la replicación de diversos virus, aunque todavía resta explicar cómo lo hacen.
Un equipo de investigadoras del Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN, UBA – CONICET) acaba de dar un paso clave en esta línea de trabajo, de gran relevancia local y regional, demostrando la centralidad de las gotas lipídicas durante el ciclo de replicación del virus Junín, el Arenavirus causante de la fiebre hemorrágica argentina.
“Lo que vimos en cultivos infectados con virus Junín es que las gotas lipídicas disminuyen, y que esa reducción es causada por el virus como un mecanismo que le permite replicarse”.
“En la superficie de estas organelas se ubican muchas proteínas vinculadas con múltiples funciones que se han ido describiendo en los últimos años, desde el almacenamiento de lípidos y su liberación cuando son solicitados por la célula, hasta la interacción con otras organelas como la mitocondria o el retículo endoplasmático. Las gotas lipídicas también están involucradas en la respuesta inmune. Y se ha visto, por último, que muchos virus las usan para replicarse”, explica Vázquez.
Cuando en el IQUIBICEN se inició esta línea de investigación, hacia 2017, apenas se conocía el vínculo entre las gotas lipídicas y la replicación de Flaviviridae –como los virus del dengue, el zika o la hepatitis C– y Coronaviridae -neumonía, hepatitis, encefalomielitis-, y poco más sobre otras familias virales.
“En concreto, en este trabajo demostramos que las gotas lipídicas son esenciales para los virus de la familia Arenaviridae. Lo que vimos en cultivos infectados con virus Junín es que las droplets disminuyen, y que esa reducción es causada en parte por la acción de la nucleoproteína viral como un mecanismo que le permite replicarse”, puntualiza la primera autora del paper publicado en Journal of Cell Science, del que también participaron Sandra Cordo, directora del Laboratorio de Procesos Moleculares de la Interacción Virus-Célula, y Cybele García, quien dirige el Laboratorio de Estrategias Antivirales. Además, ellas son directora y co-directora, respectivamente, del proyecto de tesis que dio origen a esta investigación.
Sandra Cordo, Cecilia Vázquez y Cybele García. Foto: Luiza Cavalcante.
Centralmente, las investigadoras lograron identificar un conjunto de nucleoproteínas y ARN viral que se localiza en las proximidades de las gotas lipídicas, y que sugiere el papel que éstas desempeñan durante el ciclo de replicación viral. “Sabemos que son necesarias y que es el virus el que las lleva a su degradación activamente, y no la célula en respuesta al virus”, agrega Vázquez.
Cybele García destaca un hallazgo clave del estudio: “No solo se vio que hay una interacción específica entre la nucleoproteína viral, que es la principal proteína del virus Junín, y las gotas lipídicas. También se pudo documentar que el ARN viral se ubica muy cerca de estas organelas, en conjunto con la nucleoproteína, lo que nos permite asumir que la replicación viral se está produciendo en ese lugar”.
En las fluorescencias de la imagen microscópica que abre este artículo, en azul se ve el núcleo de la célula infectada; en celeste, las gotas lipídicas; en rojo, la nucleoproteína viral; y en amarillo, el ARN viral, muy próximo a las droplets. “Nuestra hipótesis es que, si bien la nucleoproteína es muy abundante, hay una parte de la nucleoproteína abocada a replicar al virus en conjunto con el ARN polimerasa viral, específicamente en esas organelas”.
El trabajo analizó las distintas vías que llevan a la disminución de las gotas lipídicas, entre ellas, el rol que cumple la lipofagia y cómo operan los ácidos grasos que se liberan durante el proceso, en busca de una mejor comprensión de los mecanismos que vinculan droplets y replicación viral.
Contribuir al conocimiento de los cambios metabólicos que este tipo de virus provoca en sus huéspedes es fundamental para el diseño de nuevas alternativas terapéuticas.
“No hay una única relación entre virus y droplets –advierte Sandra Cordo–, en cada familia viral se han descrito diferentes procesos, algunos virus se replican degradando las gotas lipídicas y otros, estimulándolas. Si bien es un área en la que se ha avanzado mucho, todavía falta describir en detalle los mecanismos involucrados. Claramente tienen una función y es relevante, porque si no están, el virus se ve afectado de forma negativa”.
Contribuir al conocimiento de los cambios metabólicos que este tipo de virus provoca en sus huéspedes es fundamental para el eventual diseño de nuevas alternativas terapéuticas.
Hoy el diagnóstico de la fiebre hemorrágica argentina se realiza sobre todo con pruebas de PCR. Pero se trata, como en la mayoría de las enfermedades que están dentro del espectro de sintomatología inespecífica –fiebre, dolores–, de un diagnóstico difícil, en el que debe mediar alguna sospecha del médico, asociada al domicilio del paciente en una zona donde el virus es endémico, o a su trabajo, por lo general en ámbitos rurales, un hábitat que lo haya puesto en contacto con el ratón vector. Lógicamente, habiendo influenzas y otro tipo de virus circulantes, las PCR de virus Junín rara vez son la primera opción.
Otro problema de este Arenavirus es que, aparte de la vacuna Candid #1, que se produce en el Instituto Nacional de Enfermedades Virales Humanas “Julio Maiztegui”, en Pergamino, las únicas herramientas terapéuticas que hoy existen están muy acotadas en el tiempo. El tratamiento con plasma de convalecientes –por lo demás, de escasa disponibilidad– debe administrarse en los primeros ocho días desde el inicio de la infección.
La interacción entre los dos laboratorios nos permite comprender la biología del virus y eventualmente, identificar un posible blanco terapéutico.
“Lo que aquí buscamos son respuestas de ciencia básica para el diseño de un tratamiento antiviral, alternativo al plasma, que podría ser previo si uno supiera que se contagió con el virus, algo complejo por las dificultades en el diagnóstico, o posterior, si ya pasó el período en que el plasma es efectivo –explica Cordo–. Un antiviral para esta infección, que aún no existe, sería un gran logro”.
“Precisamente –agrega–, la interacción entre los dos laboratorios nos permite comprender la biología del virus y eventualmente, identificar un posible blanco terapéutico. Son estudios que tienen un doble propósito: por un lado, seguir describiendo el virus, y por el otro, descubrir sus talones de Aquiles, por decirlo así”.
“Al avanzar en la comprensión de las vías metabólicas que intervienen en el ciclo de multiplicación del virus, podemos, por ejemplo, identificar alguna droga con la cual podamos afectar ese mecanismo, y desacoplar el ciclo –añade Vázquez–. De hecho, quizás ya existen fármacos disponibles que específicamente inhiben esas vías metabólicas, y esa intervención farmacológica se puede refuncionalizar con fines antivirales”.
El estudio también permitió comparar la dinámica de las droplets en los Arenavirus del Nuevo Mundo y en los del Viejo Mundo. Entre estos últimos está el virus Lassa, endémico en África Occidental. “Pudimos analizar el fenotipo y vimos, que sorprendentemente, es el opuesto: en lugar de producirse una disminución de las gotas lipídicas, en Lassa hay un aumento”, señala la primera autora del paper.
Aquí, en el Nuevo Mundo, otro aporte de gran relevancia de este trabajo es la posibilidad de trasladar sus resultados a otros modelos virales de la región. “Los Arenavirus causan fiebres hemorrágicas que son enfermedades endémicas en distintos países de Sudamérica. En Bolivia, el país más afectado, circulan los virus Machupo y Chapare. En Venezuela, el Guanarito. Y el virus Sabiá en Brasil –enumera García–. Son todos países que tienen, de alguna manera, su propio virus Junín, endémico en cada región. El único que hasta el momento tiene una vacuna es Junín. Podemos pensar que nuestros hallazgos pueden ser trasladables al tratamiento de esos virus, que son de la misma familia y causan patologías similares”.
