En todo el mundo, cuatro de cada cinco adultos están infectados con el virus del herpes simple VHS, dicen los investigadores. Pero la mayoría de los infectados no muestran síntomas como herpes labial porque la infección del virus es "latente" o "silenciosa" - durmiendo -- dentro del sistema nervioso, donde permanece durante toda la vida de su huésped.
Si bien muchos investigadores de virus están interesados en comprender qué causa que estos virus del sueño se despierten o reactiven, los científicos de Princeton están tratando de comprender qué impide que la infección se duerma en primer lugar.
Para descubrir cómo las infecciones por el virus del herpes se vuelven silenciosas y qué desencadena el escape del silenciamiento, varios investigadores han intentado crear sistemas modelo in vitro simplificados utilizando células neuronales que se cultivan en placas de Petri e infectadas con virus.
Desafortunadamente, las infecciones de virus in vitro casi siempre están en su fase productiva, despiertas, por lo que para inducir la latencia, los investigadores han utilizado métodos duros, explicó Orkide Ozge Koyuncu, un investigador asociado en biología molecular. El enfoque típico requiere disociar elcélulas objetivo y dosificarlas con interferón o un inhibidor de replicación antes de la infección por el virus.
A medida que avanzan los estudios del sueño, es como aporrear a los sujetos y luego esperar que los cuerpos en el piso se despierten normalmente.
Pero Koyuncu encontró un enfoque más suave, más parecido a cantarles una canción de cuna, que le permitió adormecer a los virus para dormir en neuronas cultivadas sin el uso de inhibidores.
Junto con sus colegas Margaret MacGibeny, estudiante de doctorado / doctorado, entonces investigador postdoctoral Ian Hogue, y Lynn Enquist, investigadora principal del laboratorio y profesora Henry L. Hillman en biología molecular, Koyuncu ha utilizado esta latencia únicasistema modelo para revelar componentes celulares y virales específicos que pueden evitar que la infección se vaya a dormir. Sus resultados aparecen en patógenos PLoS .
Este nuevo enfoque "representa un avance importante", dijo Felicia Goodrum Sterling, directora del programa de posgrado en inmunología del Centro de Cáncer de la Universidad de Arizona, que no participó en la investigación.
"En la comprensión de la latencia del virus del herpes, los sistemas modelo lo son todo", explicó Goodrum Sterling. "Un objetivo importante y general del campo es desarrollar sistemas de cultivo utilizando células primarias con mínima manipulación ex vivo [externa] ... Este es elprimer sistema modelo que no requiere tratamiento farmacológico para establecer la latencia "
Koyuncu y sus colegas usan un sistema de tres compartimentos para cultivar neuronas que conserva la estructura básica, la "arquitectura", de los nervios a los que atacan estos virus. En los humanos, los nervios individuales pueden ser sorprendentemente largos, con el funcionamiento más prolongadodesde los dedos de los pies hasta la columna vertebral. En un extremo, los nervios alcanzan las células de la piel donde recopilan información sensorial, y en el otro extremo está el cuerpo celular, que contiene el núcleo y la información genética de la neurona. Estos cuerpos celulares neuronales están protegidos profundamentedentro del cuerpo. En el medio se encuentra el axón, el camino en forma de autopista a lo largo del cual se transporta la información entre los tejidos periféricos y el sistema nervioso.
Parte de lo que hace que los virus del herpes sean tan interesantes es su capacidad para atravesar esta carretera axonal, dijo Koyuncu. La infección ocurre en los tejidos periféricos, luego las partículas del virus entran en los axones y se acercan al núcleo celular distante, donde la información genética viral puede volverse latente, durmiendo durante días o incluso años. Cuando los genomas "se despiertan", se forman nuevas partículas de virus que pueden viajar a lo largo del axón hacia el tejido periférico, lo que crea herpes labial que puede transmitir la infección a los nuevos huéspedes.casos, las partículas de virus pueden viajar al cerebro y causar encefalitis.
Cuando las neuronas se disocian, que ha sido el enfoque estándar para estudiar la latencia hasta ahora, los cuerpos celulares con sus axones se mezclan, lo que hace imposible imitar la ruta natural de la invasión del sistema nervioso a través de axones aislados.
En el enfoque de Koyuncu, una cámara celular dividida llamada tricámara Campenot modificada permite a los investigadores mantener separados los axones y los cuerpos celulares. "Este es un sistema simplificado", dijo. "Me gusta porque no solo puedes controlar el"dosis viral que infecta axones pero también puede monitorear cada paso, desde el transporte en los axones hasta la expresión en el núcleo, mediante microscopía de células vivas".
Una vez que las neuronas, sembradas en un lado de la cámara, desarrollaron axones en las otras dos cámaras, Koyuncu introdujo una pequeña cantidad de partículas de virus en los axones aislados. Este paso es suficiente para calmar naturalmente la infección para dormir en los núcleos de la cámara.cuerpos celulares sin la necesidad de interferón o inhibidores de la replicación viral. Los cuerpos celulares reconocen que están infectados y activan un sistema de defensa para silenciar la información genética viral entrante.
Una vez que la infección pudo ser arrullada de manera confiable, Koyuncu abordó una nueva pregunta: ¿pueden los virus "escapar" de este destino de silenciamiento inicial? ¿Qué procesos o vías permiten que los genomas del virus permanezcan en un modo de infección productiva donde los genomas se expresan y se vuelven virales¿Se producen proteínas y nuevas partículas de virus?
Cuando los virus del herpes invaden el sistema nervioso, el ADN viral se reconoce como extraño. Las células neuronales interrumpen la expresión de genes virales para proteger el sistema nervioso, pero el material genético del virus invasor permanece, esperando silenciosamente en las neuronas un disparador para despertarse y producirvirus más activo.
Hasta ahora, Koyuncu y sus colegas han identificado dos formas para que los virus del herpes destinados a ser silenciados escapen del silenciamiento: una ruta lenta mediada por el estrés que es iniciada por la neurona y una ruta rápida que se activa por el tegumento viralproteínas: un tegumento viral, también conocido como matriz viral, es el grupo de proteínas que recubre la envoltura que rodea el núcleo del virus del herpes.
El proceso lento es iniciado por las neuronas cuando el huésped experimenta estrés, como quemaduras solares, cambios hormonales o trauma físico. Las neuronas comienzan a producir proteínas para protegerse. Una vez que mueren, una neurona no puede ser reemplazada.
Las señales de estrés despiertan la infección del virus silencioso, que comienza a producir algunas nuevas proteínas virales, pero no lo suficiente como para ser considerada una infección productiva, explicó Enquist.
"Estas proteínas virales son necesarias, pero no suficientes, para iniciar de manera confiable una infección productiva", dijo. Se necesitaba algo más: el proceso rápido que descubrieron Koyuncu y sus colegas.
El proceso rápido depende de un conjunto de proteínas virales que los investigadores creen que "sobrealimentan" la activación de la información viral silenciosa. Koyuncu descubrió esto cuando infectó axones aislados con una pequeña cantidad de partículas de virus, que normalmente viajarían a la célulacuerpos y ser silenciados, mientras se exponen simultáneamente los cuerpos celulares a una gran cantidad de partículas de virus inactivadas que han sido dosificadas con radiación ultravioleta UV.
Esto tuvo el efecto de verter un balde de agua helada sobre virus somnolientos para mantenerlos despiertos una vez que alcanzan el núcleo.
Aunque la radiación ultravioleta hace que el genoma viral no pueda reproducirse, los investigadores descubrieron que estas partículas irradiadas, que aún contienen proteínas del tegumento y genomas rotos, eran suficientes para mantener el virus despierto.
Este fue su primer gran momento "¡ajá!", Hace casi dos años, Koyuncu recordó: "Al infectar los cuerpos celulares con partículas de virus que fueron inactivadas por los rayos UV e infectar simultáneamente los axones con virus que normalmente se silenciarían, vi uninfección productiva en tres días, lo cual fue realmente rápido. Le dije: 'OK, ¡ahora tenemos un sistema robusto para estudiar las señales de sueño / vigilia!' "
"Esto fue sorprendente", dijo Enquist, "pero la pregunta era entonces, '¿Cuáles son los componentes virales que promueven el escape del silenciamiento?'" Una hipótesis popular, explicó MacGibeny, fue que una gran cantidad de genomas virales podrían saturar elsilenciando la maquinaria en el núcleo, esencialmente "inundando el sistema de defensa de la neurona".
Pero ella y Koyuncu infectaron los cuerpos celulares con lo que llamaron "partículas ligeras", partículas de virus que se habían vaciado, dejando las proteínas de envoltura y tegumento pero sin genoma ni núcleo, y descubrieron que podían lograrel mismo escape del silenciamiento. "Estos experimentos con las 'partículas de luz', sin genomas, sugieren que no se requiere un exceso de genomas para escapar del silenciamiento, mientras que las proteínas del tegumento viral son críticas", dijo.
El equipo de Princeton también descubrió que cuando las proteínas del tegumento viral están presentes en el cuerpo celular, el escape del silenciamiento no requiere señales de estrés previamente identificadas.
Como estudiante de medicina, MacGibeny analiza la investigación a través de una lente menos teórica que sus colegas. "Si puede comprender los mecanismos moleculares subyacentes a cómo se establece la latencia y cómo los genomas virales pueden escapar del silenciamiento, entonces puede comenzar a identificar algunosobjetivos terapéuticos particulares que eventualmente podríamos perseguir [con medicamentos] "
Enquist estuvo de acuerdo y dio la conclusión: "Identificamos la clase de proteínas virales que sobrealimentan la respuesta de estrés neuronal para despertar a los genomas del virus del herpes para dormir".
El trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud otorga RO1 NS33506 y NS060699 a LWE y el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares F30 NS090640 Fellowship a MM.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :