Un equipo de inmunólogos y expertos en informática de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford ha identificado un patrón distintivo de expresión génica que distingue a las personas con una infección viral de aquellas con una infección bacteriana. El equipo también identificó un segundo patrón de expresión génica que esMás específico: puede distinguir la gripe de otras infecciones respiratorias.
Cuando los patógenos infectan las células del cuerpo, la infección desencadena una reacción en cadena que involucra el sistema inmune que cambia la expresión de cientos de genes. La expresión génica es el proceso mediante el cual las células extraen información de los genes y la convierten en moléculas deproteína o ARN. Las células tienen la capacidad de expresar más o menos de cada molécula, creando un patrón de expresión que cambia en respuesta a influencias externas, incluida la infección por virus.
Purvesh Khatri, PhD, profesor asistente de medicina, y un equipo de otros seis investigadores en Stanford identificaron 396 genes humanos cuya expresión cambia en un patrón consistente que revela la presencia de una infección viral. El patrón de cambios, que ellos llamanLa firma del metavirus se produce en una variedad de virus y es distinta del patrón de expresión génica en personas sanas o en personas con infecciones bacterianas. El patrón de firma del metavirus de la expresión génica también está presente incluso antes de que una persona tenga síntomas claros deinfección.
En su artículo, que se publicará el 15 de diciembre inmunidad , los autores también describieron un segundo patrón de expresión génica que señala cuándo una persona está infectada específicamente con el virus de la gripe. Este segundo patrón, la meta-firma de la influenza, consiste en un cambio en la expresión de solo 11 genes humanos. La influenzaEl patrón de meta-firma puede distinguir la gripe de otras infecciones virales, así como de infecciones bacterianas. También puede identificar una infección de gripe antes de que una persona tenga síntomas e incluso revelar si una persona está desarrollando inmunidad después de recibir la vacuna contra la gripe.
Khatri, una bioinformática, es la autora principal del artículo. La autoría principal es compartida por la estudiante de doctorado Marta Andres-Terre y la ex académica postdoctoral Helen McGuire, PhD.
Khatri dijo que su equipo estaba motivado por el objetivo a largo plazo de encontrar medicamentos antivirales de amplio espectro, al igual que los antibióticos de amplio espectro que han salvado a tantas personas de infecciones bacterianas mortales. Los antivirales de amplio espectro podrían usarse contra el denguey otros asesinos, dijo.
Ondeando una bandera roja de 'infección'
El primer paso de los investigadores fue buscar un cambio general en la expresión génica en respuesta a la infección por virus en general. Comenzaron observando los cambios en la expresión génica en un conjunto de datos disponibles públicamente. En muestras de sangre de 205 personas infectadas conun virus sincitial de gripe, resfriado o respiratorio, el equipo encontró 396 genes cuya expresión cambió de la misma manera durante los tres tipos de infecciones, con un aumento en la expresión de 161 genes y una disminución en la expresión de 235 genes.
El equipo luego encontró el mismo patrón en un grupo más grande de muestras de células sanguíneas y tisulares de 2,939 personas que consisten en controles sanos y aquellos infectados con una gran variedad de patógenos, incluidos virus como el coronavirus, enterovirus y adenovirus del SARS, así comobacterias como Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae y Salmonella. En el grupo más amplio, el equipo encontró el mismo patrón alterado de expresión en los mismos 396 genes entre pacientes con infecciones virales.
La firma del metavirus no solo identificó individuos con una infección viral activa, sino también aquellos que estaban incubando una. Al estudiar muestras de sangre tomadas con frecuencia, cada ocho horas durante cinco días, el equipo de Stanford descubrió la firma del metaviruspatrón que agita una bandera roja de "infección" hasta 24 horas antes de los primeros síntomas. "La firma de la expresión génica de un individuo cambió antes de enfermarse, por lo que podríamos predecir hasta 24 horas antes de quién iba a mostrar síntomas", dijo Khatri.
Los mismos datos de muestreo de alta frecuencia también revelaron que la señal de firma de metavirus, la que indica cualquier virus, comenzó primero. Luego, unas horas más tarde, la señal de meta-firma de influenza más específica comenzó en personas con gripe"Parece que cuando hay una infección viral, el sistema inmunitario activa una respuesta general a todos los virus, seguida de una respuesta específica del virus al virus en particular", dijo Khatri. "Puede imaginar un árbol de decisión donde el sistema inmunitarioel sistema pregunta: "¿Es bacteriano o viral?" Y si es viral, activa la respuesta de firma del metavirus. Y luego pregunta: "Si es viral, ¿qué virus es?" Y luego activa una respuesta especializada paraese virus "
Teóricamente, la firma del metavirus podría usarse clínicamente para distinguir las infecciones virales de las bacterianas para determinar si se debe recetar un antibiótico. El laboratorio de Khatri tiene fondos para desarrollar dicha prueba.
El trabajo del equipo es un ejemplo del enfoque de Stanford Medicine en la salud de precisión, cuyo objetivo es anticipar y prevenir enfermedades en los sanos y diagnosticar y tratar enfermedades en los enfermos.
¿Funciona la vacuna?
El trabajo también puede ayudar a determinar si alguien está respondiendo a la vacunación. "El objetivo de la vacunación es generar la misma respuesta inmune sin los síntomas", dijo. "Si la respuesta IMS es realmente específica del virus, deberíamos ver elmisma respuesta en la vacunación ". Y, de hecho, el equipo de Khatri descubrió que en tres estudios independientes de receptores de vacunas contra la gripe, todos los que se juzgó que habían respondido a la vacunación con otras medidas también mostraron la meta-firma de la gripe de 11 genes. Del mismo modo, los no encuestadosno mostró respuesta de meta-firma de influenza. En resumen, si ve la firma de expresión génica, sabe que la persona está respondiendo a la vacuna.
Hasta ahora, dijo Khatri, nadie ha encontrado la respuesta inmune que se activa tanto en la respuesta de vacunación como en las infecciones reales. Este documento demuestra por primera vez una "firma transcripcional" que puede usarse como un sustituto de cualquier inmunidadEl mecanismo es inducido tanto por la vacunación como por la infección. "Hemos identificado la firma común que vincula la infección y la vacunación", dijo.
El trabajo sobre la respuesta a la vacunación también contribuyó a la comprensión de la respuesta inmune de los hombres, que es diferente de la de las mujeres. Otra investigación ha sugerido que la respuesta inmune de los hombres a las vacunas fue de alguna manera suprimida. En trabajos anteriores, los investigadores observaron las respuestas de hombres y mujeres sobreel tercer día después de la vacunación, cuando las mujeres tuvieron una reacción fuerte y los hombres no tuvieron ninguna. Pero el grupo de Khatri descubrió que los hombres respondían más el primer día después de la vacunación. En otras palabras, los hombres respondían a la vacuna contra la gripe antes que las mujeres.día, la respuesta inmune de los hombres volvió a la línea de base: "La dinámica es diferente", dijo, "y no hemos estado tomando muestras en el momento adecuado".
El documento de Stanford también analizó muestras de pacientes con neumonía aguda. En estos pacientes, la meta-firma de la influenza distinguió la neumonía viral de la neumonía bacteriana. A medida que los pacientes se recuperaron, sus meta-firmas de influenza volvieron gradualmente a un nivel de referencia saludable ".también puede usar IMS para monitorear el progreso de los pacientes ", dijo Khatri.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro médico de la Universidad de Stanford . Original escrito por Jennie Dusheck. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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