“Esto fue una sorpresa para nosotros”, dijeron los autores. “Se dice que la fuente de nuestro material genético es considerablemente más amplio de lo que pensábamos. Incluye nuestros propios genes y los inesperados genes virales también.”

El equipo del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, comparó con 5.666 genes de todos los virus conocidos no retrovirales (genomas de ARN) con los genomas de 48 especies de vertebrados, incluyendo los humanos. Al hacerlo, descubrieron 80 integraciones separadas de secuencias virales en 19 diferentes especies de vertebrados. Curiosamente, casi todas las secuencias virales provienen de antiguos parientes de dos únicas familias virales, la fiebre hemorrágica de Ébola/Marburgviruses y la Bornaviruses, los cuales causan fiebres hemorrágicas y las enfermedades neurológicas.

“Estos virus son virus de AR, ellos replican su ARN y se sabe que no hacen ninguna copia de ADN. Y no tienen ningún mecanismo conocido para obtener su material genético integrado en el ADN del genoma del huésped. De hecho, algunos de ellos ni siquiera entran en el núcleo cuando se replican. ” De ahí lo sorprendente del hallazgo.

Que las secuencias, algunas de las cuales han sido integrados en los genomas hace más de 40 millones de años, se han conservado en gran parte durante el tiempo evolutivo sugiere que le otorgan al anfitrión una ventaja selectiva, tal vez se les protege de futuras infecciones por los virus de estas familias. El estudio muestra que la integración de las secuencias virales antiguos era probablemente mediada por elementos móviles, que son abundantes en los genomas de los mamíferos.

“En cierto modo, uno podría incluso pensar en estas integraciones como vacunaciones genómicas”, dijeron los autores.

Demostrar de manera concluyente que las secuencias virales tienen alguna función biológica requerirá un trabajo adicional. Sin embargo, el equipo ha tomado nota de que la expresión de algunos de estos marcos de lectura abierto virales se han detectado en tejidos humanos, apoya la posibilidad de que estén biológicamente activas en las especies donde se alojaron.

Referencia

Belyi VA, Levine AJ, Skalka AM. Unexpected Inheritance: Multiple Integrations of Ancient Bornavirus and Ebolavirus/Marburgvirus Sequences in Vertebrate Genomes. PLoS Pathogens, 2010; 6 (7): e1001030 DOI:10.1371/journal.ppat.1001030

El estudio dirigido por David Baltimore,Premio Nobel de Fisiología o Medicina en el año 1975 aparece en la edición del 4 de junio de la revista Science.

El Tamiflu y otros medicamentos antivirales, a diferencia de las vacunas, actuan directamente sobre los virus. Las vacunas usualmente estimulan el sistema inmune de nuestro cuerpo para responder a los patógenos después de que una infección se ha establecido.

En una infección de la gripe, los virus se unen al ácido siálico en la superficie de una célula huésped utilizando una proteína llamada hemaglutinina (la “H” en H1N1). El virus luego entrar en la célula y puede replicarse. Cuando el virus “nuevo” quiere salir de la célula, también se unen al ácido siálico. El virus luego usa una proteína llamada neuraminidasa (la “N” en H1N1) para reducir el ácido siálico, liberándose para infectar nuevas células.

Este proceso, sin embargo, está bloqueado por el Tamiflu, que previene a la neuraminidasa de escindir el ácido siálico. Esta molécula se emplaza en el sitio activo de la neuraminidasa, donde normalmente se rompe el ácido siálico.

En general, para un que virus se vuelva resistente al Tamiflu, la proteína neuraminidasa tiene que ser capaz de “reconocer” la diferencia entre el ácido siálico y el Tamiflu.

Este reconocimiento es posible en los virus que tienen una mutación, conocida como H274Y, en la proteína neuraminidasa. Los cambios de la mutación alteran un aminoácido por otro en un lugar particular de la proteína neuraminidasa, lo que produce un ligero cambio conformacional en una región crucial de la estructura tridimensional de la proteína. “Una vez que esto sucede,” dicen los autores, “la neuraminidasa ya no se une fuertemente al Tamiflu, y aún es capaz de escindir el ácido siálico.”

“La gente sabe acerca de esta mutación H274Y desde hace más de una década”, añade, “pero la mutación parece interferir con la capacidad del virus para replicarse y transmitirse. Las bases moleculares de la interferencia no estaban claras y no eran de gran importancia clínica, hasta ahora”

Sin embargo, durante la temporada de gripe 2007-2008, versiones resistente a los virus H1N1 con la mutación H274Y comenzaron a aparecer en todo el mundo. Al año siguiente, en esencia todos los virus de la gripe estacional H1N1 de repente eran resistentes al Tamiflu a causa de la mutación.
La única diferencia: ahora estaban creciendo tan bien como los virus regulares.

“Pensamos que era un misterio evolutivo interesante”, dijeron los autores. “Algo pasó que hizo que el virus resistente al Tamiflu también fuera capaz de reproducirse y extenderse como virus de la gripe de tipo salvaje.”¿Cómo sucedió esto?

El primer paso para averiguarlo era determinar por qué la mutación H274Y generalmente obstaculiza el crecimiento y la propagación de un virus.
“Nuestra hipótesis”, dice Bloom, “es que la mutación de resistencia – como efecto fortuito – previene a la neuraminidasa de alcanzar la membrana celular.” Esta disminución en la disponibilidad de la neuraminidasa, que rompe los virus recién formados al exterior de sus amarres-(ácidos siálicos) de la célula huésped, lo que les permite es propagarse a infectar a otras células – disminuyendo la tasa de replicación viral. Los investigadores confirmaron esta teoría en los cultivos celulares.

“Ahora, si tienes una segunda mutación que soluciona este problema en los mutantes H274Y,” dice Bloom, “tendrá un virus que crece muy bien y es resistente al Tamiflu. Y eso es malo – para nosotros no para el virus “.

Los investigadores descubrieron uno de esas mutaciones secundarias – dos de ellas, de hecho – en el gen de la neuraminidasa de las cepas de la gripe resistente al Tamiflu de la temporada de la gripe entre 2007-2008.

Curiosamente, el análisis de las secuencias de la gripe mostraron que las dos mutaciones secundarias habían surgido antes de la mutación H274Y y habían empezado a extenderse. La existencia de estas mutaciones “pre-adaptativa”, dicen los investigadores, permitió la supervivencia y la proliferación de las repeticiones posteriores de la mutación H274Y.

Los cambios genéticos que sentaron las bases para ulteriores adaptaciones pueden representar un caso bastante común en la evolución.

“Este estudio muestra cómo la combinación de una comprensión de los mecanismos moleculares subyacentes a la evolución con los datos de la secuenciación histórica detallada de ñps aislamientos del virus de la influenza puede llevar a una comprensión más profunda del desafío que presenta este virus a la población humana”, dice Baltimore. “Esto demuestra que las mutaciones no son necesariamente” buenas “o” malas “, sino que sus efectos pueden depender de la contexto en el que aparecen”.

Referencia

Jesse D. Bloom, Lizhi Ian Gong, David Baltimore. Permissive Secondary Mutations Enable the Evolution of Influenza Oseltamivir Resistance. Science, 4 June 2010: Vol. 328. no. 5983, pp. 1272 – 1275 DOI: 10.1126/science.118781

Lamentablemente, los antibióticos tienen una limitación fundamental: son inútiles contra los virus, quienes causan muchas de las enfermedades más infecciosas en la actualidad. Los medicamentos antivirales han demostrado ser mucho más difícil de crear, y casi todas están dirigidos muy específicamente a algunos patógenos en particular – es decir, VIH, herpes virus y virus de la gripe. Los únicos dos “antivirales de amplio espectro” actualmente en uso, la ribavirina y el interferón-alfa, causan efectos secundarios debilitantes.

Ahora, los investigadores estadounidenses se han unido para desarrollar y probar de compuestos antivirales con un amplio espectro y capaces de detener una amplia gama de virus altamente peligrosos, incluyendo los de Ebola (foto), VIH, virus de la hepatitis C, virus del Nilo occidental, Fiebre del Valle del Rift y el de la fiebre amarilla, entre otros.

En los resultados fueron publicados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias – identificaron los compuestos (que llamaron LJ001), después de su examen de una “biblioteca” de alrededor de 30.000 moléculas para encontrar una que bloqueara la entrada de la célula huésped del virus mortal de Nipah. Experimentos posteriores revelaron que LJ001 bloqueaba otros virus con envoltura mientras que no tenía ningún efecto sobre los virus sin la envoltura lipídica. ¿Cuál es el blanco de acción de estos antivirales?

Luego del seguimiento de los estudios con ratones determinaron que de alguna manera cambian la dotación de los lípidos para evitar la fusión de la partícula de virus con la célula huésped.

Experimentos adicionales indicaron que mientras que LJ001 también interactuó con las membranas celulares, cuya composición es casi idéntica a la de envoltura viral, no les causaba ningún mal efecto. La razón, según los investigadores: las células pueden reparar rápidamente sus membranas, pero los virus no pueden hacer lo mismo.

“En las concentraciones de antivirales, cualquier daño que se le haga a la membrana de la célula puede ser reparado, mientras que los daños causados a la cubierta viral estática, que no tienen la capacidad de regeneración intrínseca, son permanentes e irreversibles”, dijeron los científicos.

Referencia

Mike C. Wolf,Alexander N. Freiberg,Tinghu Zhang,Zeynep Akyol-Ataman,Andrew Grock,Patrick W. Hong,Jianrong Li,Natalya F. Watson,Angela Q. Fang,Hector C. Aguilar,Matteo Porotto,Anna N. Honko,Robert Damoiseaux,John P. Miller,Sara E. Woodson,Steven Chantasirivisal,Vanessa Fontanes,Oscar A. Negrete,Paul Krogstad,Asim Dasgupta,Anne Moscona,Lisa E. Hensley,Sean P. Whelan,Kym F. Faull,Michael R. Holbrook,Michael E. Jung,and Benhur Lee. A broad-spectrum antiviral targeting entry of enveloped viruses. PNAS published online before print January 28, 2010, doi:10.1073/pnas.0909587107.

El trabajo prueba que la multiplicación del virus de la hepatitis (VHC) depende de tres proteínas celulares que pertenecen a la vía de degradación del los RNA mensajeros celulares, las proteínas Lsm1, Rck/p54 y PatL1. Además, otros dos virus que pertenecen al mismo grupo viral, un virus que afecta a las bacterias y otro a plantas, también dependen de estas proteínas. Esta es la primera vez que se observa tal conservación evolutiva en el uso de proteínas del huésped, desde un virus de bacterias a un virus humano. Este uso conservado abre nuevas perspectivas para el desarrollo de antivirales de amplio espectro.

En los últimos años, este grupo de investigadores se concentró en encontrar, no las proteínas del virus, sino las proteínas del huésped que el virus necesita para su replicación. “La hipótesis de partida era encontrar factores celulares que fueran importantes para la replicación de múltiples virus con el objetivo de poder desarrollar antivirales que fueran efectivos para un amplio rango de virus”, afirma Juana Díez, directora del trabajo y de la Unidad de Virología Molecular del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud de la UPF.

Los virus son pequeños “parásitos” intracelulares que dependen de la célula para su multiplicación. Como su información genética es muy limitada, necesitan de las proteínas del huésped para completar su ciclo de vida. Como estas proteínas celulares están implicadas en la degradación del RNA mensajero, “uno esperaría que también degradaran los genomas virales; sin embargo, esto no ocurre: los virus “secuestran” estas proteínas humanas y las utilizan para su propia reproducción haciendo que varíen ligeramente su función”, explica la investigadora.

La identificación de dichas proteínas puede proporcionar nuevos blancos para el desarrollo de tratamientos más eficaces que no estarían sujetos a la variación y generación de resistencias, ya que las proteínas del huésped son muy estables. “Si además pudiéramos identificar proteínas del huésped que por su importancia fueran utilizadas no solamente por un virus concreto sino por un rango de virus, contaríamos con nuevas dianas para el desarrollo de antivirales de amplio espectro”. Una ventaja de tales antivirales es que podrían ser efectivos incluso para virus que todavía no conocemos.

El grupo de los virus de RNA de cadena positiva incluye a más de un tercio de todos los virus conocidos, desde virus de bacterias a virus de plantas, animales y humanos. Entre estos últimos se encuentran patógenos tan importantes como el virus de la hepatitis C, que infecta a más de 170 millones de personas y para el cual no existen tratamientos altamente efectivos que controlen esta pandemia. En la actualidad, no se dispone de suficientes opciones terapéuticas para tratar las infecciones producidas por este virus.

El estudio demuestra que el “secuestro” de estas proteínas es una estrategia compartida por otros patógenos de plantas e incluso bacterias del mismo grupo RNA de cadena positiva, añade Juana Díez. “Esto significa que es un proceso que se ha conservado a través de la evolución, de bacterias a virus humanos, y sería lógico que también se encuentre en otros virus humanos”.

¿Cómo lo han comprobado? Los investigadores han empleado técnicas de silenciamiento génico para silenciar momentáneamente esas proteínas, de forma que éstas no se expresen en la célula durante los dos o tres días durante los cuales se realiza el experimento. “Vemos cómo la falta de expresión de esas proteínas afecta a la replicación del virus en células hepáticas y también lo habíamos demostrado con un virus de plantas”.

“Si se atacan las proteínas del huésped, como éstas son muy estables, no se generan resistencias al tratamiento”. La cuestión radica en encontrar este tipo de proteínas del huésped que sean utilizadas por muchos virus: “creemos que dentro de este gran grupo de virus ARN de cadena positiva, aunque tenemos que demostrarlo, muchos virus utilizan esta vía de proteínas del huésped”. ¿Podría tener alguna relación en esta vía de replicación en el retrovirus del VIH? “No se ha determinado todavía; existen algunos pasos que podrían ser comunes entre los virus ARN de cadena positiva y los retrovirus”.

A la hora de encontrar dianas para desarrollar antivirales de amplio espectro es necesario también descartar la toxicidad: “En cultivos celulares hemos visto que el “silenciamiento” transitorio de esas proteínas no es tóxico”. El próximo paso es investigar este aspecto en modelos animales y también tratan de demostrar si estas proteínas están implicadas en otros virus humanos de importancia clínica que pertenecen al mismo grupo de virus, como el SARS (neumonía) o el virus West Nile (virus del Nilo Occidental), o también virus animales como el de la fiebre aftosa.

En el caso de poder desarrollar antivirales de amplio espectro se podría matar dos pájaros de un tiro: serían tratamientos para este grupo de virus que podrían funcionar “frente a virus que no conocemos y que incluso todavía no se han generado, ya que los virus que pertenecen a un determinado grupo viral tienen estrategias comunes en su replicación”.