Los virus no siempre son enemigos

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

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“Un trozo de ácido nucleico rodeado de malas noticias”, es así como el virus fue definido por el Premio Nobel Peter Medawar. No es la definición más concreta, pero es una buena muestra de nuestra visión de los virus, o la que hemos tenido durante muchos años. “A primera vista no los vemos muy bien: producen enfermedades, algunas muy graves, el 15% de los cánceres pueden estar causados por virus, etc.”, explica el microbiólogo de la Universidad de Navarra, Ignacio Lopez-Goñi. “Pero a medida que profundizas más en el mundo de los virus te das cuenta de que es un mundo apasionante. Los virus probablemente son mucho mejores de lo que pensamos”.

“Hay que pensar que hay un gran número de virus en el mundo, se calcula en torno a 10 31 y que de esos millones y millones tan sólo unos pocos son patógenos”, explica Miren Basaras Ibarzabal, microbióloga de la UPV. “Por tanto, muchos pueden ser hipotéticamente beneficiosos. Pero todavía no sabemos lo que hacen la mayoría”.

Cada vez está más claro que los virus han jugado un papel importante en la evolución de la vida. De hecho, “los virus son sistemas capaces de intercambiar información genética entre células”, afirma Lopez-Goñi. “Muchas veces se discute si los virus son seres vivos y yo tampoco sé responder a ello, pero seguramente desde los primeros momentos de la génesis de la vida hubo virus ahí y han servido para aumentar la diversidad genética. Los virus son el motor de la evolución”.

Acicate a la evolución

Hay muchos indicios de ello en nuestro genoma. El genoma está plagado de secuencias virales llamadas retrovirus endógenos. Se considera que son fragmentos de ADN de los que han sido virus. Así, el 8% de nuestro genoma podría provenir de virus. En general, ya han perdido la capacidad de crear virus, pero pueden tener muchas otras funciones. Algunos nos ofrecen resistencia a otros virus y otros muchos son reguladores de nuestros genes.

Cada vez son más los datos que demuestran que es posible que un virus de este tipo haya permitido desarrollar la cal tan importante para los mamíferos. Al instaurar el embrión en el útero, algunas células del embrión comienzan a formar cal. Entre estas células, las que tocan directamente el útero producen una proteína llamada sincitina. Es imprescindible para el correcto desarrollo de la relación o frontera entre los tejidos de la madre y los del embrión. Pues el gen de la citina es casi igual al gen env de los virus. Los virus utilizan la proteína que codifica este gen para fusionar la célula huésped con la membrana.

Fagos atacando una bacteria. ED. : Graham Beards/CC-BY-SA.

Recientemente, otro estudio ha demostrado que este tipo de retrovirus endógenos también pueden ser clave en la evolución del sistema inmunitario. Y ejemplos similares se están sacando constantemente. Por ejemplo, a principios de año dos grupos de investigación publicaron que algunas de las microbesículas que se utilizan para enviar información de la neurona a la neurona son en realidad muy similares a los virus. Estas microbesículas, que llevan en su interior la proteína Arc, han podido comprobar que en el ratón se generan conexiones entre neuronas que afectan a la memoria a largo plazo. Pues bien, el gen Arc es muy parecido al gen gag utilizado por los virus para formar el cápside.

Virus amigos

Está claro en parte que somos gracias a los virus. “Estamos viendo también que los virus confieren directamente al huésped ciertas capacidades. Por ejemplo, en las bacterias sabemos desde hace tiempo que se producen ciertas toxinas por virus. Y hay ejemplos similares en plantas y animales”, explica Lopez-Goñi.

Ignacio López Goñi. Profesor de microbiología y virología en la Universidad de Navarra y autor del blog microBIO.

Son pocas las plantas capaces de crecer en las cálidas tierras que rodean los geisers de Yellowstone. Por el contrario, la hierba dichanthelium lanuginosum es habitual en estas zonas. Esta hierba es colonizada por un hongo a la vez que es infectada por un virus. Pues la simbiosis entre los tres es imprescindible para que la hierba viva en terrenos próximos a los 50ºC. Y al crear simbiosis entre este hongo infectado por el virus y tomates y otras plantas en el laboratorio, han visto que adquieren la capacidad de vivir en tierras muy calientes (hasta 60ºC).

Incluso uno de los mayores enemigos de nuestros manzanos, el filo frágil (la planta Dysaphis), está acompañado de un virus. Al infectar los virus, los piojos desarrollan las alas. Los piojos alados son más pequeños y presentan menor fecundidad que los no infectados, pero mayor capacidad de expansión. El virus pasa de un sitio a otro a través de la planta. Al no poder reproducirse en las células de la planta, habrá muy pocos virus en la planta y los piojos sin alas se multiplicarán a toda velocidad. A medida que aumenta, sin embargo, aumenta la posibilidad de infectar los piojos con virus en la planta. Así, cuando haya demasiados paños en la planta, se crearán de nuevo los piojos alados que podrán ir en busca de otra rama o planta.

Microbioma también virus

Los humanos también tenemos un montón de virus. Nuestros intestinos, por ejemplo, están llenos de virus. “El microbioma está investigando mucho y sabemos que las bacterias tienen un papel importante, pero parece que dentro de este microbioma el viroma también es muy importante”, ha explicado Basaras. “Por ejemplo, se ha visto que si se pierde el equilibrio del viroma aparecen enfermedades inflamatorias intestinales”.

Miren Basaras Ibarzabal. Profesor de Microbiología en la Universidad del País Vasco.

Muchos de los virus que tenemos en el intestino son los fagos, los bacteriófagos, los virus de las bacterias, y es posible que contribuyan a regular las poblaciones de bacterias intestinales, así como regular algunos genes de bacterias importantes para nuestra digestión. “También se ha visto que algunos fagos pueden modular o estimular la respuesta inmune, por ejemplo, ayudando a crear anticuerpos”, explica Basaras.

Además de los intestinos, en general, las mucosas del cuerpo son muy ricas en fagos. En nuestras mucosas dentales, por ejemplo, hay 40 veces más virus que en la piel de las dentaduras. Es la primera línea de defensa contra bacterias invasoras en la mucosa nasal, boca, ojos, todo el tubo digestivo e incluso pulmón. Los tejidos de pulmón humano crecieron en el laboratorio y vieron que en esta línea defensiva los virus son esenciales. El tejido normal, y el tejido que tenía silenciados los genes para formar la mucosa (sin mucosas), crecían y al añadir las bacterias observaron que las células de ambos tejidos morían igual, que la mucosa no hacía nada. Posteriormente se introdujeron los fagos antibacterianos antes de las bacterias, en cuyo caso la ventaja de la mucosa fue enorme. Además, han visto que los fagos contienen moléculas como anticuerpos para asir las moléculas de la mucosa. Esto sugiere una coevolución de la mucosa y los fagos.

Las mucosas son muy frecuentes en los animales y en las mucosas de todas las especies animales analizadas se han encontrado grandes cantidades de fagos. Son un buen ejemplo de simbiosis entre animales y virus.

Más que Fagos

Pero parece que, además de los fagos, otros virus también pueden aportar beneficios. En el ratón se ha observado que cuando las bacterias intestinales son dañadas (por toma de antibióticos, por ejemplo), los norovirus cumplen con sus funciones beneficiosas, contribuyendo, entre otras cosas, al mantenimiento de la estructura normal del intestino y del sistema inmunitario. En el ratón también se ha observado que algunos virus ayudan a combatir otros patógenos. El herpesvirus gamma aumenta la resistencia a las bacterias Listeria monocytogenes y Yersinia pestis. Y los linfocitos NK, muy importantes en el sistema inmunitario, gracias a los virus latentes herpesvirus, adquieren las células infectadas por virus y las armas tóxicas que utilizan para matar células tumorales.

Los mamíferos cárendos son casi el mismo gen que utilizan los virus para fusionar con la membrana del huésped. Gracias a este gen producimos la cal. ED. : Fred Murphy, Sylvia Whitefield/USCDCP.

Por otro lado, los efectos de las coinfecciones pueden ser interesantes, según ha explicado Lopez-Goñi: “Cuando a veces tienes infección de un virus, un segundo virus puede empeorar las cosas, pero también viceversa. Algunos virus pueden protegerse de infecciones con otros virus, actuando sobre el sistema inmunitario”.

Aunque el GBV-C ralentiza ligeramente el sistema inmunitario, no produce enfermedades. Por el contrario, puede ser una ventaja ya que también ralentiza notablemente la infección del VIH. Y aunque hay menos datos, parece que también sucede en el caso del ébola. “Este tipo de cuestiones tenemos que ir aprendiendo poco a poco”, afirma López.

Hemos aprendido con bacterias, aunque muchas son patógenas, otras muchas son beneficiosas e incluso esenciales para nuestra salud. Y parece que llevamos el mismo camino con los virus, aunque sea más lento. “Las bacterias son más fáciles de investigar, por lo que se han investigado mucho más. El principal problema es la dificultad para detectar virus. Todas las bacterias poseen un área propicia en el genoma para su fácil detección con técnicas de secuenciación: Zona 16S RNA. No hay virus. Se ha mejorado mucho, se han desarrollado mucho las técnicas de diagnóstico, pero es necesario profundizar más. Cada vez sabemos más, pero nos falta mucho”.

“Esto está cambiando mucho en los últimos años, y con las nuevas tecnologías que tenemos, los virus están tomando el protagonismo que hasta ahora no tenían”, explica Lopez-Goñi. Hay mucho que investigar y descubrir. Pero, como dice Basaras, “hay que pensar que estamos compuestos de varios microorganismos, bacterias y virus, y que todos tienen un papel”. Sí, parece que también somos virus.

Domesticación de virus

Los virus, por sus características intrínsecas, son muy interesantes para diversos usos. Por ejemplo, los fagos podrían ser un buen tratamiento ante infecciones bacterianas. No es algo nuevo: hace cien años, Félix D’Herell, quien dio nombre a los fagos, los utilizó para curar disentería y cólera. Y la fagoterapia fue muy utilizada en los años 30. Pero luego aparecieron los antibióticos y con su éxito los fagos quedaron olvidados, excepto en la zona de Rusia. “Ahora, viendo que hay problemas con la resistencia de los antibióticos, importantes grupos han empezado a investigar en EEUU, Canadá, etc.”, explica Miren Basaras. “Fagoterapia tiene muchos problemas y limitaciones, pero ahí hay una interesante vía de investigación”, afirma Ignacio Lopez-Goñi. “Además de la utilización directa de los fagos, se puede investigar cómo éstos actúan contra las bacterias”.

La transformación de virus para nuestras necesidades también es relativamente sencilla. “Los virus introducen información genética de forma natural en una célula. Pues podemos manipular esa información para meter lo que queremos”, afirma Lopez-Goñi. Es el caso de la transformación genética de organismos, la creación de células madre inducidas, la edición del genoma mediante la técnica CRISPR y la geneterapia en general. “Para la geneterapia se utilizan similares a los adenobirus por sus características. Son muchas las investigaciones que se están llevando a cabo para corregir los genes defectuosos a través de los virus. En EEUU ya hay protocolos aprobados para tratar la hemofilia y los resultados que se están obteniendo son esperanzadores”, ha explicado Basaras.

Virus herpes simplex. Estos virus son algunos de los que están probando contra los tumores. ED. : Fred Murphy, Sylvia Whitefield/USCDCP.

Y en la lucha contra los tumores cada vez hay más pruebas con virus. Los virus oncolíticos pueden conocer las células tumorales y destruirlas directamente. O pueden utilizarse para ayudar al sistema inmunitario a combatir el tumor. “Se está probando con unos cánceres que responden mal a otros tratamientos. Hay mucho que investigar, pero es un camino bastante ilusionante”, afirma López.

También pueden ser útiles en nanotecnología. Por ejemplo, se puede aprovechar la capacidad de auto-ensamblaje de virus para crear nanoestructuras. “Las proteínas de Kapside se unen de forma espontánea para formar estructuras lo más estables posibles”, explica López-Goñi. Así, se utiliza el virus del mosaico del tabaco en la construcción de nanotubos. Y en este sentido, la transformación de virus también puede generar nuevos materiales. Además, “muchos de los virus podemos aprender de la organización de elementos para formar estructuras estables —añade Lopez-Goñi— para aplicaciones como la nanotecnología, el diseño o incluso la arquitectura”.