Se hizo la luz (sobre el virus)
Un equipo multidisciplinario de científicas argentinas pudo elaborar, por primera vez, un mapa de la movilidad de una proteína del virus de dengue que resulta clave para su replicación en las células. Para lograrlo tuvieron que desarrollar y aplicar técnicas de microscopía de fluorescencia de última generación a nivel global. El conocimiento obtenido constituye un insumo importante en el proceso de elaboración de fármacos y vacunas eficaces contra la enfermedad.
Mapa del flujo de cápside del virus del dengue dentro de una célula infectada. Imagen del trabajo publicado.
“Me gustaría resaltar que se trata de un trabajo hecho ciento por ciento en Argentina por un equipo de mujeres científicas que buscan dar una respuesta para un problema relevante y actual que enfrenta nuestro país, como es el dengue. Subrayo esta característica porque muchas veces, para hacer un trabajo de nivel, un grupo local debe resignarse a establecer asociaciones con grandes grupos de investigación del exterior. Nosotras apostamos a hacerlo acá y el resultado fue exitoso”.
Así, con dosis parecidas de alegría y orgullo, Laura Estrada se refiere al logro alcanzado junto con Manuela Gabriel, desde el Laboratorio de Electrónica Cuántica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA (Exactas UBA) y el IFIBA (UBA-CONICET), en el marco de un trabajo realizado en colaboración con el Laboratorio de Virología Molecular del Instituto Leloir, dirigido por Andrea Gamarnik. Del trabajo participaron Guadalupe Costa Navarro y Luana De Borba, miembros del grupo de Gamarnik, y Andrés Rossi, responsable del Servicio de Microscopía e Imágenes del Leloir.
Laura Estrada.
“La interdisciplina ha sido un factor central. Ninguno de los dos grupo lo podría haber logrado por sí solo. Se requerían expertises muy diversas y eso pudo plasmarse en esta conjunción de virólogas, biólogas y físicas que integramos el equipo”, destaca Estrada. Y, enseguida, recuerda los inicios del proceso de trabajo: “Al principio las reuniones eran una locura, pero finalmente las cosas decantaron y alcanzamos un lenguaje común. Tanto Manuela (Gabriel), como Guadalupe (Costa Navarro) hicieron un trabajo excelente”.
El logro conseguido, que tomó la forma de un paper recientemente publicado en la revista Scientific Reports, consiste en haber construido, por primera vez, mapas del flujo molecular de cápside del virus del dengue (el recubrimiento de proteínas que protege su material genético) dentro de una célula viva infectada. Esta información podrá ser utilizada para avanzar en el desarrollo de drogas antivirales para combatir la enfermedad.
Pero además, para alcanzar este resultado, las investigadoras tuvieron que utilizar técnicas de microscopía de última generación a partir del desarrollo de un microscopio que hicieron “a medida”, que no se consigue en el mercado y que, actualmente, tienen a su disposición no más de cinco países en todo el mundo.
Ahora bien, ¿cómo fueron los caminos que desembocaron en esta conclusión? La historia tiene mucho de trabajo, estudio y esfuerzo, pero también de militancia y casualidad.
Volver
Laura Estrada estudió física y se recibió en Exactas UBA. En 2009 viajó a Estados Unidos para hacer un posdoc en la Universidad de California, donde se especializó en el desarrollo de métodos e instrumentos aplicados a microscopías avanzadas, especialmente enfocados a problemas biológicos. Un año después fue designada como líder de grupo en el Laboratory for Fluorescence Dynamics dirigido por Enrico Gratton. Ese laboratorio contaba con un microscopio que tenía la capacidad de seguir a una única molécula durante mucho tiempo en el interior de una célula viva. Durante su estadía, Estrada ensambló un segundo microscopio de esas características que se instaló en ese mismo laboratorio.
“Volví repatriada a la Argentina en 2013 -cuenta Estrada-. Mi gran objetivo era traer esa metodología al país. Cuando regresé a la Facultad, el primer paso era poner en funcionamiento un instrumento de esas características en el Departamento de Física. Poco más de un año después el microscopio estaba en funcionamiento y Argentina pasó a ser una de las cinco naciones en el mundo que actualmente tiene un microscopio con esas capacidades”. Y destaca: “Esto fue posible gracias a la generosidad de Andrea Bragas, quien me abrió las puertas y me dio acceso prácticamente ilimitado al uso de los recursos del laboratorio”.
Manuela Gabriel. Foto: Archivo Exactas UBA.
Poco tiempo después de su regreso, Estrada participó en un evento convocado para visibilizar el trabajo de las mujeres científicas e intercambiar experiencias sobre los obstáculos que el sistema les presenta para avanzar en sus carreras. Allí, por casualidad, se encontró con Andrea Gamarnik, hablaron de sus respectivos trabajos y se dieron cuenta de que una colaboración entre sus grupos podía ser muy fructífera.
Para poder avanzar en esta conjunción, por un lado, el grupo de Estrada tenía que terminar la puesta a punto del microscopio; en tanto que el de Gamarnik debía dominar la técnica de marcar la proteína de la cápside del virus del dengue con moléculas fluorescentes que irradian luz de un color particular al ser iluminadas adecuadamente. “Contar con una variante fluorescente de cápside nos abrió la posibilidad de observar y seguir el movimiento de la proteína a lo largo de todo el ciclo viral utilizando las técnicas que desarrollamos”, explica Estrada, que también es profesora del Departamento de Física de Exactas UBA.
Sobre estas bases, todo estaba listo para comenzar el trabajo conjunto.
Problema de millones (de personas)
El dengue es la enfermedad viral humana más importante transmitida por mosquitos a nivel mundial. Estimaciones recientes calculan que casi 400 millones de personas por año resultan infectadas en todo el planeta. Además, la incidencia de infecciones ha aumentado con fuerza en la última década, especialmente, en países de América Latina.
En Argentina, cada año, miles de personas sufren esta enfermedad, cuyo vector, el Aedes aegypti, puede trasmitir además Zika y chikunguña. Particularmente, en 2020, nuestro país se encuentra atravesando un brote muy fuerte. De acuerdo con información consignada en el Boletín Epidemiológico del Ministerio de Salud de la Nación, en las primeras 19 semanas de este año se confirmaron 41.349 casos de dengue en todo el país, el mayor número registrado hasta este momento en Argentina. Por encima del pico anterior correspondiente a 2016.
A pesar de la gravedad que tiene este problema para la salud pública, todavía no se ha desarrollado una vacuna efectiva, ni agentes terapéuticos, debido, en gran medida, a la falta de conocimiento acerca del virus.
“Si bien el dengue está cada vez más extendido, muchos de los países desarrollados que tienen un fuerte financiamiento para ciencia no tienen este enfermedad. Entonces, es un tema que tenemos que estudiar nosotros”, detalla Estrada. Y define: “El motor que nos impulsó a realizar este trabajo fue tratar de aportar a la solución de un problema urgente y relevante para el país”.
Siga a esa proteína
En la actualidad existen distintos enfoques para el desarrollo de antivirales. Uno de ellos consiste en utilizar componentes propios del virus. En los últimos tiempos está comenzando a cobrar fuerza la idea de usar proteínas estructurales virales como un blanco adecuado para el ataque con agentes antivirales. Esta estrategia ofrece una alternativa al uso de las enzimas del virus.
El microscopio utilizado en la investigación es, por sus características, único en América Latina. Foto: Archivo Exactas UBA.
“De allí que la caracterización profunda de proteínas virales es el primer paso para proponer una vacuna segura y específica basada en proteínas del virus como blanco antiviral”, precisa Estrada.
La cápside es una cubierta proteica externa que encierra y protege al genoma viral. Se ha determinado que las proteínas de la cápside del virus del dengue juegan un papel fundamental en el proceso de replicación y propagación del virus en las células.
Hasta el momento la metodología utilizada para estudiar la dinámica de la cápside solo permitía seguir los pasos de la proteína durante los primeros minutos del proceso de infección del virus en la célula.
Pero mejorar estos resultados implicaba la necesidad de superar varios problemas. La proteína de cápside es muy pequeña, tiene un tamaño aproximado de entre uno y dos nanómetros, es decir, la millonésima parte de un milímetro. Además, la medición debía realizarse en células vivas e infectadas, lo que representaba un enorme desafío que incluía “ver” algo in vivo cuyo tamaño no es técnicamente posible de “ver” con los instrumentos existentes que se comercializan en el mercado.
“Metodológicamente, el proyecto era muy ambicioso y requería de un grupo constituido por personas de diferente formación con muy diversas experiencias que iban desde la manipulación del virus, el ensamblado de un microscopio ‘a medida’, la adquisición cuidadosa de los datos y la escritura de código para el análisis de grandes volúmenes de información”, describe Estrada.
Para llevar adelante este trabajo, el grupo combinó imágenes rápidas de microscopía de fluorescencia con algoritmos matemáticos para su procesamiento e interpretación. “Somos de los pocos laboratorios en el mundo que utilizamos esta técnica. De hecho, los estudios originales fueron realizados en el laboratorio en el que yo estuve en Estados Unidos, y tienen poco más de un año. Creo que es la primera vez que se usa aplicada a un virus. Y seguro que somos los primeros en hacerlo con dengue”, se entusiasma Estrada.
Esta verdadera proeza científica permitió establecer por primera vez mapas del flujo molecular de cápside dentro de una célula viva infectada con el virus, aun cuando la proteína de cápside tiene un tamaño que está muy por debajo del límite de resolución de un microscopio óptico convencional.
En relación con el producto final que se publica en el artículo, la investigadora trae a colación una imagen para facilitar su comprensión: “Es como si vos pudieras tener una imagen de las entradas y salidas de Buenos Aires y vieras por qué calles circulan más autos, por cuáles no circula ninguno, en qué dirección va cada uno. Se trata del flujo molecular. Por qué lugares se trasladan las moléculas y de qué manera, porque lo que demuestran nuestros mapas es que en algunos lugares el movimiento es muy desordenado, pero hay regiones donde el movimiento es muy organizado. Eso es muy significativo para nosotras”.
Las investigadoras lograron demostrar que la proteína de cápside se comporta de manera muy diferente dependiendo de la región dentro de la célula en la que se encuentre. También pudieron medir la velocidad a la que difunde (aproximadamente a unos 20 micrones cuadrados por segundo) y cómo esta velocidad se modifica con el tiempo transcurrido desde el comienzo de la infección.
El nuevo conocimiento generado en este trabajo -consideran las científicas- es un aporte importante para comenzar a diseñar estrategias antivirales contra dengue, basados en interrumpir las funciones de la cápside.
Pero esta historia no culmina con este paper, la colaboración entre estos grupos continúa y ya se encuentran trabajando en el estudio de la cápside de Zika. “Por suerte tenemos un montón de mediciones ya realizadas y ahora estamos aprovechando el aislamiento para analizar datos. Además, este año se sumaron al grupo dos nuevos estudiantes, Ignacio Sallaberry y Alexis Luszczak, para trabajar en este proyecto”.
Para finalizar, Estrada aprovecha la ocasión para convocar a los investigadores de todo el país a que se acerquen a utilizar este microscopio que es único en el país. “Me encantaría que este instrumento fuera mucho más utilizado por los científicos argentinos. Que estuviera ocupado ocho o diez horas por día. Por eso los convoco a que se acerquen a través del Sistema Nacional de Láseres. Está disponible para todos aquellos grupos que lo necesiten”, cierra.
Investigadora y paciente
Como una más de las curiosas paradojas a las que nos suele someter el destino, Laura Estrada se enfermó de dengue en el marco de la cuarentena por COVID-19 y cuando todavía estaba contestando los referatos de la publicación. Aquí su relato: “Los síntomas comenzaron hacia fines de marzo, principios de abril. Empecé con fiebre y dolores corporales. Me comunicaba diariamente con el médico para que me controlara. Hasta que me dijo que era necesario que fuera a un hospital para hacerme un examen de sangre. Yo no tenía tos, ni dolor de garganta, ningún síntoma específico de COVID-19 pero pasé momentos de muchos nervios. Por suerte, el médico que me atendió vio todo clarísimo. Me dijo: ‘Quedate tranquila, vos tenés dengue. Acá tenemos diez casos nuevos por día de dengue’. Yo vivo en Ramos Mejía, todos estábamos preocupados por el coronavirus pero no sabíamos que también nos teníamos que preocupar por del dengue. Y, efectivamente, me picó un mosquito en mi casa. En concreto, estuve 15 días bastante mal y otros 15 días recuperándome de a poco. El inicio de cuatrimestre requirió de mí muchísimo esfuerzo pero hora ya estoy ciento por ciento recuperada”. No está confirmado pero resulta altamente probable que después de haberlo sufrido en carne propia, Estrada tenga un incentivo extra para eliminar el virus de la faz de la Tierra.
