Els virus no sempre són enemics

2018/03/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia
• Mikrobiologia
• Bioteknologia
• Osasuna
• Eboluzioa

“Un tros d'àcid nucleic envoltat de males notícies”, és així com el virus va ser definit pel Premi Nobel Peter Medawar. No és la definició més concreta, però és una bona mostra de la nostra visió dels virus, o la que hem tingut durant molts anys. “A primera vista no els veiem molt bé: produeixen malalties, algunes molt greus, el 15% dels càncers poden ser causats per virus, etc.”, explica el microbiòleg de la Universitat de Navarra, Ignacio Lopez-Goñi. “Però a mesura que aprofundeixes més en el món dels virus t'adones que és un món apassionant. Els virus probablement són molt millors del que pensem”.

“Cal pensar que hi ha un gran nombre de virus en el món, es calcula entorn de 10 31 i que d'aquests milions i milions tan sols uns pocs són patògens”, explica Mirin Basessis Ibarzabal, microbiòloga de la UPV. “Per tant, molts poden ser hipotèticament beneficiosos. Però encara no sabem el que fan la majoria”.

Cada vegada és més clar que els virus han jugat un paper important en l'evolució de la vida. De fet, “els virus són sistemes capaços d'intercanviar informació genètica entre cèl·lules”, afirma Lopez-Goñi. “Moltes vegades es discuteix si els virus són éssers vius i jo tampoc sé respondre a això, però segurament des dels primers moments de la gènesi de la vida va haver-hi virus aquí i han servit per a augmentar la diversitat genètica. Els virus són el motor de l'evolució”.

Esperó a l'evolució

Hi ha molts indicis d'això en el nostre genoma. El genoma està plagat de seqüències virals anomenades retrovirus endògens. Es considera que són fragments d'ADN dels quals han estat virus. Així, el 8% del nostre genoma podria provenir de virus. En general, ja han perdut la capacitat de crear virus, però poden tenir moltes altres funcions. Alguns ens ofereixen resistència a altres virus i molts altres són reguladors dels nostres gens.

Cada vegada són més les dades que demostren que és possible que un virus d'aquest tipus hagi permès desenvolupar la calç tan important per als mamífers. En instaurar l'embrió en l'úter, algunes cèl·lules de l'embrió comencen a formar calç. Entre aquestes cèl·lules, les que toquen directament l'úter produeixen una proteïna anomenada sincitina. És imprescindible per al correcte desenvolupament de la relació o frontera entre els teixits de la mare i els de l'embrió. Perquè el gen de la citina és gairebé igual al gen env dels virus. Els virus utilitzen la proteïna que codifica aquest gen per a fusionar la cèl·lula hoste amb la membrana.

Fagos atacant un bacteri. ED. : Graham Beards/CC-BY-SA.

Recentment, un altre estudi ha demostrat que aquest tipus de retrovirus endògens també poden ser clau en l'evolució del sistema immunitari. I exemples similars s'estan traient constantment. Per exemple, a l'inici de l'any dos grups de recerca van publicar que algunes de les microbesículas que s'utilitzen per a enviar informació de la neurona a la neurona són en realitat molt similars als virus. Aquestes microbesículas, que porten en el seu interior la proteïna Arc, han pogut comprovar que en el ratolí es generen connexions entre neurones que afecten la memòria a llarg termini. Doncs bé, el gen Arc és molt semblant al gen gag utilitzat pels virus per a formar el cápside.

Virus amics

És clar en part que som gràcies als virus. “Estem veient també que els virus confereixen directament a l'hoste certes capacitats. Per exemple, en els bacteris sabem des de fa temps que es produeixen certes toxines per virus. I hi ha exemples similars en plantes i animals”, explica Lopez-Goñi.

Ignacio López Goñi. Professor de microbiologia i virologia en la Universitat de Navarra i autor del blog microbi.

Són poques les plantes capaces de créixer en les càlides terres que envolten els geisers de Yellowstone. Per contra, l'herba dichanthelium lanuginosum és habitual en aquestes zones. Aquesta herba és colonitzada per un fong alhora que és infectada per un virus. Perquè la simbiosi entre els tres és imprescindible perquè l'herba viva en terrenys pròxims als 50 °C. I en crear simbiosi entre aquest fong infectat pel virus i tomàquets i altres plantes en el laboratori, han vist que adquireixen la capacitat de viure en terres molt calentes (fins a 60 °C).

Fins i tot un dels majors enemics de les nostres pomeres, el tall fràgil (la planta Dysaphis), està acompanyat d'un virus. En infectar els virus, els polls desenvolupen les ales. Els polls alats són més petits i presenten menor fecunditat que els no infectats, però major capacitat d'expansió. El virus passa d'un lloc a un altre a través de la planta. Al no poder reproduir-se en les cèl·lules de la planta, hi haurà molt pocs virus en la planta i els polls sense ales es multiplicaran a tota velocitat. A mesura que augmenta, no obstant això, augmenta la possibilitat d'infectar els polls amb virus en la planta. Així, quan hi hagi massa draps en la planta, es crearan de nou els polls alats que podran anar a la recerca d'una altra branca o planta.

Microbioma també virus

Els humans també tenim un munt de virus. Els nostres intestins, per exemple, estan plens de virus. “El microbioma està investigant molt i sabem que els bacteris tenen un paper important, però sembla que dins d'aquest microbioma el viroma també és molt important”, ha explicat Basessis. “Per exemple, s'ha vist que si es perd l'equilibri del viroma apareixen malalties inflamatòries intestinals”.

Mirin Basessis Ibarzabal. Professor de Microbiologia en la Universitat del País Basc.

Molts dels virus que tenim en l'intestí són els fagos, els bacteriòfags, els virus dels bacteris, i és possible que contribueixin a regular les poblacions de bacteris intestinals, així com regular alguns gens de bacteris importants per a la nostra digestió. “També s'ha vist que alguns fagos poden modular o estimular la resposta immune, per exemple, ajudant a crear anticossos”, explica Basessis.

A més dels intestins, en general, les mucoses del cos són molt riques en fagos. En les nostres mucoses dentals, per exemple, hi ha 40 vegades més virus que en la pell de les dentadures. És la primera línia de defensa contra bacteris invasores en la mucosa nasal, boca, ulls, tot el tub digestiu i fins i tot pulmó. Els teixits de pulmó humà van créixer en el laboratori i van veure que en aquesta línia defensiva els virus són essencials. El teixit normal, i el teixit que tenia silenciats els gens per a formar la mucosa (sense mucoses), creixien i en afegir els bacteris van observar que les cèl·lules de tots dos teixits morien igual, que la mucosa no feia res. Posteriorment es van introduir els fagos antibacterianos abans dels bacteris, i en aquest cas l'avantatge de la mucosa va ser enorme. A més, han vist que els fagos contenen molècules com a anticossos per a agafar les molècules de la mucosa. Això suggereix una coevolución de la mucosa i els fagos.

Les mucoses són molt freqüents en els animals i en les mucoses de totes les espècies animals analitzades s'han trobat grans quantitats de fagos. Són un bon exemple de simbiosi entre animals i virus.

Més que Fagos

Però sembla que, a més dels fagos, altres virus també poden aportar beneficis. En el ratolí s'ha observat que quan els bacteris intestinals són danyades (per presa d'antibiòtics, per exemple), els norovirus compleixen amb les seves funcions beneficioses, contribuint, entre altres coses, al manteniment de l'estructura normal de l'intestí i del sistema immunitari. En el ratolí també s'ha observat que alguns virus ajuden a combatre altres patògens. L'herpesvirus gamma augmenta la resistència als bacteris Listeria monocytogenes i Yersinia pestis. I els limfòcits NK, molt importants en el sistema immunitari, gràcies als virus latents herpesvirus, adquireixen les cèl·lules infectades per virus i les armes tòxiques que utilitzen per a matar cèl·lules tumorals.

Els mamífers cárendos són gairebé el mateix gen que utilitzen els virus per a fusionar amb la membrana de l'hoste. Gràcies a aquest gen produïm la calç. ED. : Fred Murphy, Sylvia Whitefield/USCDCP.

D'altra banda, els efectes de les coinfecciones poden ser interessants, segons ha explicat Lopez-Goñi: “Quan a vegades tens infecció d'un virus, un segon virus pot empitjorar les coses, però també viceversa. Alguns virus poden protegir-se d'infeccions amb altres virus, actuant sobre el sistema immunitari”.

Encara que el GBV-C alenteix lleugerament el sistema immunitari, no produeix malalties. Per contra, pot ser un avantatge ja que també alenteix notablement la infecció del VIH. I encara que hi ha menys dades, sembla que també succeeix en el cas de l'ébola. “Aquest tipus de qüestions hem d'anar aprenent a poc a poc”, afirma López.

Hem après amb bacteris, encara que moltes són patògenes, moltes altres són beneficioses i fins i tot essencials per a la nostra salut. I sembla que portem el mateix camí amb els virus, encara que sigui més lent. “Els bacteris són més fàcils d'investigar, per la qual cosa s'han investigat molt més. El principal problema és la dificultat per a detectar virus. Tots els bacteris posseeixen una àrea propícia en el genoma per a la seva fàcil detecció amb tècniques de seqüenciació: Zona 16S RNA. No hi ha virus. S'ha millorat molt, s'han desenvolupat molt les tècniques de diagnòstic, però és necessari aprofundir més. Cada vegada sabem més, però ens falta molt”.

“Això està canviant molt en els últims anys, i amb les noves tecnologies que tenim, els virus estan prenent el protagonisme que fins ara no tenien”, explica Lopez-Goñi. Hi ha molt a investigar i descobrir. Però, com diu Basessis, “cal pensar que estem composts de diversos microorganismes, bacteris i virus, i que tots tenen un paper”. Sí, sembla que també som virus.

Domesticació de virus

Els virus, per les seves característiques intrínseques, són molt interessants per a diversos usos. Per exemple, els fagos podrien ser un bon tractament davant infeccions bacterianes. No és una cosa nova: fa cent anys, Félix D’Herell, qui va donar nom als fagos, els va utilitzar per a curar disenteria i còlera. I la fagoterapia va ser molt utilitzada en els anys 30. Però després van aparèixer els antibiòtics i amb el seu èxit els fagos van quedar oblidats, excepte en la zona de Rússia. “Ara, veient que hi ha problemes amb la resistència dels antibiòtics, importants grups han començat a investigar als EUA, el Canadà, etc.”, explica Mirin Basessis. “Fagoterapia té molts problemes i limitacions, però aquí hi ha una interessant via de recerca”, afirma Ignacio Lopez-Goñi. “A més de la utilització directa dels fagos, es pot investigar com aquests actuen contra els bacteris”.

La transformació de virus per a les nostres necessitats també és relativament senzilla. “Els virus introdueixen informació genètica de manera natural en una cèl·lula. Perquè podem manipular aquesta informació per a ficar el que volem”, afirma Lopez-Goñi. És el cas de la transformació genètica d'organismes, la creació de cèl·lules mare induïdes, l'edició del genoma mitjançant la tècnica CRISPR i la geneterapia en general. “Per a la geneterapia s'utilitzen similars als adenobirus per les seves característiques. Són moltes les recerques que s'estan duent a terme per a corregir els gens defectuosos a través dels virus. Als EUA ja hi ha protocols aprovats per a tractar l'hemofília i els resultats que s'estan obtenint són esperançadors”, ha explicat Basessis.

Virus herpes simplex. Aquests virus són alguns dels quals estan provant contra els tumors. ED. : Fred Murphy, Sylvia Whitefield/USCDCP.

I en la lluita contra els tumors cada vegada hi ha més proves amb virus. Els virus oncolíticos poden conèixer les cèl·lules tumorals i destruir-les directament. O poden utilitzar-se per a ajudar el sistema immunitari a combatre el tumor. “S'està provant amb uns càncers que responen malament a altres tractaments. Hi ha molt a investigar, però és un camí bastant il·lusionant”, afirma López.

També poden ser útils en nanotecnologia. Per exemple, es pot aprofitar la capacitat d'acte-assemblatge de virus per a crear nanoestructuras. “Les proteïnes de Kapside s'uneixen de manera espontània per a formar estructures el més estables possibles”, explica López-Goñi. Així, s'utilitza el virus del mosaic del tabac en la construcció de nanotubos. I en aquest sentit, la transformació de virus també pot generar nous materials. A més, “molts dels virus podem aprendre de l'organització d'elements per a formar estructures estables —afegeix Lopez-Goñi— per a aplicacions com la nanotecnologia, el disseny o fins i tot l'arquitectura”.