Artículos y Notas

En 2020, mientras la irrupción del SARS-CoV-2 paralizaba al mundo, en el Laboratorio de la investigadora del CONICET Andrea Gamarnik, la actividad se multiplicaba. Y bajo su dirección se pusieron todas las energías en poder dar respuesta a la emergencia sanitaria. Así, quedaron en un segundo plano sus estudios pioneros sobre dengue, que le valieron reconocimiento internacional, y los más incipientes sobre Zika, virus que en 2016 había encendido todas las alarmas por su rápida expansión y los efectos que generaba sobre todo en mujeres embarazadas, dado que como atraviesa la placenta produce graves trastornos neurológicos en los recién nacidos. Las imágenes de bebés que nacían en Brasil con cabezas más pequeñas de lo normal (microcefalia) dieron la vuelta al mundo.

Una vez controlada la pandemia de COVID-19, Gamarnik y su grupo retomaron los trabajos que habían quedado en pausa, como tratar de comprender el mecanismo por el cual el genoma del virus del Zika produce ciertas moléculas pequeñas de ARN durante la infección y que, habían descubierto pocos años antes, son fundamentales tanto para la multiplicación del virus como para evadir el sistema inmune. Faltaba entender el cómo, conocimiento fundamental para el desarrollo de futuras vacunas o tratamientos antivirales. Ahora, publicaron la respuesta en la revista Nucleic Acid Research.

“Descubrimos que el virus del Zika evolucionó para producir esas moléculas de ARN porque por medio de ellas desactiva la respuesta antiviral de la célula, transformando a una proteína de las defensas en otra que favorece la infección. En otras palabras, la cambia de bando”, grafica Gamarnik, investigadora del CONICET en el Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET-FIL) y directora del Laboratorio de Virología Molecular de la Fundación Instituto Leloir (FIL).

Cuando una persona contrae un virus como el de dengue o Zika, a través de la picadura de un mosquito infectado, el virus pasa al torrente sanguíneo y debe entrar a una célula para multiplicarse. En ese momento, la célula responde de inmediato activando un sistema de alarma por medio de la producción de una proteína llamada interferón, que a su vez desencadena la fabricación de otras proteínas que apuntan a destruir al invasor. Se establece así un campo de batalla, donde la célula ataca al virus mientras éste despliega su capacidad para desactivar las alertas, camuflarse y pasar desapercibido.

Si la célula logra controlar al virus, lo elimina y pone fin a la infección. Pero si el virus domina la situación y logra multiplicarse, pasará a otras células y puede causar síntomas y enfermedad.

“En este nuevo trabajo mostramos que el virus del Zika produce las moléculas pequeñas de ARN para desactivar al sistema del interferón. Y lo fascinante del proceso es cómo lo hace”, asegura Gamarnik, que dirigió el estudio que tiene a Horacio Pallarés como primer autor, quien realizó su doctorado en el IIBBA con una beca del CONICET.

“Encontramos que esas moléculas de ARN primero activan a una proteína llamada PKR, una aliada del interferón, lo que hace pensar que se van a activar las alarmas. Pero vimos que no. Y que esa proteína, que normalmente funciona como un dique para que los virus no se multipliquen, en el caso del Zika pasa a trabajar a favor del virus”, precisa la investigadora del CONICET.

Pallarés, por su parte, advierte: “El virus del Zika causó una epidemia pocos años atrás y si bien ahora no hay una alerta sanitaria mundial, sigue habiendo brotes en distintas partes del mundo. Por eso es importante estudiarlo, ya que entender cómo hace para contrarrestar la respuesta antiviral nos puede permitir sentar las bases para el desarrollo de antivirales y/o para pensar en formas innovadoras de controlarlo”.

Detrás de la revelación

El material genético del virus del Zika consiste en una sola molécula de ARN muy larga, de unas 11.000 letras (bases), que son las que se “leen” para fabricar proteínas virales y producir más virus. Las moléculas pequeñas de ARN que genera el Zika (igual que el del dengue) se llaman sfARNs, y son pedacitos de uno de los extremos de esa molécula larga de ARN que se desprenden y se acumulan en las células infectada; son un subproducto de la infección.

“Hasta hace poco se pensaba que era un desecho de la infección. Ahora sabemos que son necesarias para que el virus pueda ser exitoso en la batalla contra el sistema inmune de las células humanas”, resalta Gamarnik, quien cuenta que para el estudio diseñaron en el laboratorio virus modificados genéticamente, a los que les sacaron la posibilidad de producir las sfARNs. Y descubrieron que quedaban desamparados frente al interferón: la célula los eliminaba en poco tiempo. “En otras palabras, encontramos un talón de Aquiles del virus”, celebra.

Si bien hay muchos ejemplos en donde los virus inactivan proteínas de las defensas de la célula para lograr infectar y multiplicarse, el mecanismo que se describe en el nuevo paper es muy novedoso, ya que el virus no inactiva a la proteína antiviral PKR, sino que le cambia la función y la transforma en una proteína que ayuda a multiplicarse más eficientemente. “Esto nos habla de un proceso evolutivo donde el virus se fue adaptando a la célula y por un proceso de selección natural o darwiniano adquirió la capacidad de usar al sistema inmune en su propio beneficio”, enfatiza la viróloga.

Para saber cómo hacen los sfARNs para que la proteína PKR funcione en favor del virus, se necesitaba usar una metodología compleja y equipamiento que no estaba disponible en el país. Así, Pallarés viajó unos meses a Estados Unidos, donde pudo realizar el estudio en colaboración con Ariel Bazzini, investigador argentino que realizó su tesis doctoral en el INTA con una beca del CONICET y ahora dirige un laboratorio en el Instituto Stowers de Kansas.

“Esto nos permitió estudiar qué le pasaba a todos los ARNs de la célula humana cuando se infectan con un virus que producía o no los sfARNs. Tras analizar millones de moléculas de ARN celular en esas dos condiciones de infección encontramos que el virus del Zika, por medio de la activación de PKR, bloquea la maquinaria de fabricación de proteínas como el interferón, liberándose así de los sistemas de alarma que tiene la célula cuando se infecta con un virus”, explica Gamarnik.

Con los datos recolectados y la validación de esas observaciones, los investigadores pudieron descubrir el mecanismo del virus del Zika para infectar eficientemente a las células humanas, información que es de gran utilidad para pensar en estrategias antivirales.

“Lo interesante es que como el virus del Zika pertenece a la misma familia de otros virus transmitidos por mosquitos, llamada flavivirus, creemos que este mecanismo que descubrimos puede ser extrapolable, entre otros, a los que causan dengue y fiebre amarilla”, agrega.

Para Pallarés, este trabajo significa la culminación de su trabajo doctoral, que inició en 2016, cuando irrumpió la epidemia de Zika y no se sabía nada de la biología del virus. “La publicación resume y finaliza toda la investigación que hice en esos años, así que estoy extremadamente feliz por eso y porque además se centra en el estudio de enfermedades tropicales, de transmisión por mosquitos, que tienen un gran impacto en América latina”, destaca.

Dentro del grupo de los flavivirus, uno 50 pueden causar enfermedad en los seres humanos. Por eso, en el laboratorio de Gamarnik comenzaron un nuevo proyecto que busca identificar qué tienen en común. La meta es ambiciosa: desarrollar antivirales universales, que funcionen para todos esos virus.

Por parte de la Fundación Instituto Leloir también participaron del artículo en Nucleic Acid Research María Mora González López Ledesma, Santiago Oviedo-Rouco, Guadalupe Costa Navarro, Ana J. Fernández-Alvarez y María Josefina D’Andreiz. El resto de los autores son: Luciana A. Castellano y Víctor Daniel Aldas-Bulos, del Stowers Institute for Medical Research, Kansas, Estados Unidos; y Diego E. Alvarez, del Instituto de Investigaciones Biotecnológicas de la Universidad Nacional de San Martín.

Referencia bibliográfica:

Pallarés, H. M., González López Ledesma, M. M., Oviedo-Rouco, S., Castellano, L. A., Costa Navarro, G. S., Fernández-Alvarez, A. J., … & Gamarnik, A. V. (2024). Zika virus non-coding RNAs antagonize antiviral responses by PKR-mediated translational arrest. Nucleic Acids Research, gkae507.

https://doi.org/10.1093/nar/gkae507

Imagen: Dibujo de la molécula de ARN del virus del Zika que participa en el mecanismo para frenar la respuesta antiviral de las células humanas. (Obra de O. Ortiz y A. Gamarnik - Proyecto Artes Visuales en Ciencia)

Fuente: CONICET