Os virus non sempre son inimigos

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

• Biologia
• Mikrobiologia
• Bioteknologia
• Osasuna
• Eboluzioa

“Un anaco de acedo nucleico rodeado de malas noticias”, é así como o virus foi definido polo Premio Nobel Peter Medawar. Non é a definición máis concreta, pero é una boa mostra da nosa visión dos virus, ou a que tivemos durante moitos anos. “A primeira vista non os vemos moi ben: producen enfermidades, algunhas moi graves, o 15% dos cancros poden estar causados por virus, etc.”, explica o microbiólogo da Universidade de Navarra, Ignacio Lopez-Goñi. “Pero a medida que profundas máis no mundo dos virus dásche conta de que é un mundo apaixonante. Os virus probablemente son moito mellores do que pensamos”.

“Hai que pensar que hai un gran número de virus no mundo, calcúlase ao redor de 10 31 e que deses millóns e millóns tan só uns poucos son patógenos”, explica Miren Baseases Ibarzabal, microbióloga da UPV. “Por tanto, moitos poden ser hipoteticamente beneficiosos. Pero aínda non sabemos o que fan a maioría”.

Cada vez está máis claro que os virus xogaron un papel importante na evolución da vida. De feito, “os virus son sistemas capaces de intercambiar información xenética entre células”, afirma Lopez-Goñi. “Moitas veces discútese si os virus son seres vivos e eu tampouco sei responder a iso, pero seguramente desde os primeiros momentos da xénese da vida houbo virus aí e serviron paira aumentar a diversidade xenética. Os virus son o motor da evolución”.

Acicate á evolución

Hai moitos indicios diso no noso xenoma. O xenoma está infestado de secuencias virales chamadas retrovirus endóxenos. Considérase que son fragmentos de ADN dos que foron virus. Así, o 8% do noso xenoma podería provir de virus. En xeral, xa perderon a capacidade de crear virus, pero poden ter moitas outras funcións. Algúns nos ofrecen resistencia a outros virus e outros moitos son reguladores dos nosos xenes.

Cada vez son máis os datos que demostran que é posible que un virus deste tipo permita desenvolver o cal tan importante paira os mamíferos. Ao instaurar o embrión no útero, algunhas células do embrión comezan a formar cal. Entre estas células, as que tocan directamente o útero producen una proteína chamada sincitina. É imprescindible paira o correcto desenvolvemento da relación ou fronteira entre os tecidos da nai e os do embrión. Pois o xene da citina é case igual ao xene env dos virus. Os virus utilizan a proteína que codifica este xene paira fusionar a célula hóspede coa membrana.

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

Recentemente, outro estudo demostrou que este tipo de retrovirus endóxenos tamén poden ser clave na evolución do sistema inmunitario. E exemplos similares están a sacarse constantemente. Por exemplo, no principio do ano dous grupos de investigación publicaron que algunhas das microbesículas que se utilizan paira enviar información da neurona á neurona son en realidade moi similares aos virus. Estas microbesículas, que levan no seu interior a proteína Arc, puideron comprobar que no rato xéranse conexións entre neuronas que afectan á memoria a longo prazo. Pois ben, o xene Arc é moi parecido ao xene gag utilizado polos virus paira formar o cápside.

Virus amigos

Está claro en parte que somos grazas aos virus. “Estamos a ver tamén que os virus confiren directamente ao hóspede certas capacidades. Por exemplo, nas bacterias sabemos desde hai tempo que se producen certas toxinas por virus. E hai exemplos similares en plantas e animais”, explica Lopez-Goñi.

Ignacio López Goñi. Profesor de microbiología e virología na Universidade de Navarra e autor do blog microBIO.

Son poucas as plantas capaces de crecer nas cálidas terras que rodean os geisers de Yellowstone. Pola contra, a herba dichanthelium lanuginosum é habitual nestas zonas. Esta herba é colonizada por un fungo á vez que é infectada por un virus. Pois a simbiose entre o tres é imprescindible para que a herba viva en terreos próximos aos 50ºC. E ao crear simbiose entre este fungo infectado polo virus e tomates e outras plantas no laboratorio, han visto que adquiren a capacidade de vivir en terras moi quentes (até 60ºC).

Mesmo uno dos maiores inimigos dos nosos manzanos, o fío fráxil (a planta Dysaphis), está acompañado dun virus. Ao infectar os virus, os piollos desenvolven as ás. Os piollos alados son máis pequenos e presentan menor fecundidade que o non infectados, pero maior capacidade de expansión. O virus pasa dun sitio a outro a través da planta. Ao non poder reproducirse nas células da planta, haberá moi poucos virus na planta e os piollos sen ás multiplicaranse a toda velocidade. A medida que aumenta, con todo, aumenta a posibilidade de infectar os piollos con virus na planta. Así, cando haxa demasiados panos na planta, crearanse de novo os piollos alados que poderán ir en busca doutra rama ou planta.

Microbioma tamén virus

Os humanos tamén temos unha chea de virus. Os nosos intestinos, por exemplo, están cheos de virus. “O microbioma está a investigar moito e sabemos que as bacterias teñen un papel importante, pero parece que dentro deste microbioma o viroma tamén é moi importante”, explicou Baseases. “Por exemplo, hase visto que se se perde o equilibrio do viroma aparecen enfermidades inflamatorias intestinais”.

Miren Baseases Ibarzabal. Profesor de Microbiología na Universidade do País Vasco.

Moitos dos virus que temos no intestino son os fagos, os bacteriófagos, os virus das bacterias, e é posible que contribúan a regular as poboacións de bacterias intestinais, así como regular algúns xenes de bacterias importantes paira a nosa dixestión. “Tamén se ha visto que algúns fagos poden modular ou estimular a resposta inmune, por exemplo, axudando a crear anticorpos”, explica Baseases.

Ademais dos intestinos, en xeral, as mucosas do corpo son moi ricas en fagos. Nas nosas mucosas dentais, por exemplo, hai 40 veces máis virus que na pel das dentaduras. É a primeira liña de defensa contra bacterias invasoras na mucosa nasal, boca, ollos, todo o tubo dixestivo e mesmo pulmón. Os tecidos de pulmón humano creceron no laboratorio e viron que nesta liña defensiva os virus son esenciais. O tecido normal, e o tecido que tiña silenciados os xenes paira formar a mucosa (sen mucosas), crecían e ao engadir as bacterias observaron que as células de ambos os tecidos morrían igual, que a mucosa non facía nada. Posteriormente introducíronse os fagos antibacterianos antes das bacterias, nese caso a vantaxe da mucosa foi enorme. Ademais, han visto que os fagos conteñen moléculas como anticorpos paira agarrar as moléculas da mucosa. Isto suxire una coevolución da mucosa e os fagos.

As mucosas son moi frecuentes nos animais e nas mucosas de todas as especies animais analizadas atopáronse grandes cantidades de fagos. Son un bo exemplo de simbiose entre animais e virus.

Máis que Fagos

Pero parece que, ademais dos fagos, outros virus tamén poden achegar beneficios. No rato observouse que cando as bacterias intestinais son danadas (por toma de antibióticos, por exemplo), os norovirus cumpren coas súas funcións beneficiosas, contribuíndo, entre outras cousas, ao mantemento da estrutura normal do intestino e do sistema inmunitario. No rato tamén se observou que algúns virus axudan a combater outros patógenos. O herpesvirus gamma aumenta a resistencia ás bacterias Listeria monocytogenes e Yersinia pestis. E os linfocitos NK, moi importantes no sistema inmunitario, grazas aos virus latentes herpesvirus, adquiren as células infectadas por virus e as armas tóxicas que utilizan paira matar células tumorales.

Os mamíferos cárendos son case o mesmo xene que utilizan os virus paira fusionar coa membrana do hóspede. Grazas a este xene producimos o cal. ED. : Fred Murphy, Sylvia Whitefield/USCDCP.

Doutra banda, os efectos das coinfecciones poden ser interesantes, segundo explicou Lopez-Goñi: “Cando ás veces tes infección dun virus, un segundo virus pode empeorar as cousas, pero tamén viceversa. Algúns virus poden protexerse de infeccións con outros virus, actuando sobre o sistema inmunitario”.

Aínda que o GBV-C retarda lixeiramente o sistema inmunitario, non produce enfermidades. Pola contra, pode ser una vantaxe xa que tamén retarda notablemente a infección do VIH. E aínda que hai menos datos, parece que tamén sucede no caso do ébola. “Este tipo de cuestións temos que ir aprendendo aos poucos”, afirma López.

Aprendemos con bacterias, aínda que moitas son patógenas, outras moitas son beneficiosas e mesmo esenciais paira a nosa saúde. E parece que levamos o mesmo camiño cos virus, aínda que sexa máis lento. “As bacterias son máis fáciles de investigar, polo que se investigaron moito máis. O principal problema é a dificultade paira detectar virus. Todas as bacterias posúen un área propicia no xenoma paira a súa fácil detección con técnicas de secuenciación: Zona 16S RNA. Non hai virus. Mellorouse moito, desenvolvéronse moito as técnicas de diagnóstico, pero é necesario profundar máis. Cada vez sabemos máis, pero nos falta moito”.

“Isto está a cambiar moito nos últimos anos, e coas novas tecnoloxías que temos, os virus están a tomar o protagonismo que até agora non tiñan”, explica Lopez-Goñi. Hai moito que investigar e descubrir. Pero, como di Baseases, “hai que pensar que estamos compostos de varios microorganismos, bacterias e virus, e que todos teñen un papel”. Si, parece que tamén somos virus.

Domesticación de virus

Os virus, polas súas características intrínsecas, son moi interesantes paira diversos usos. Por exemplo, os fagos poderían ser un bo tratamento ante infeccións bacterianas. Non é algo novo: hai cen anos, Félix D’Herell, quen deu nome aos fagos, utilizounos paira curar disentería e cólera. E a fagoterapia foi moi utilizada nos anos 30. Pero logo apareceron os antibióticos e co seu éxito os fagos quedaron esquecidos, excepto na zona de Rusia. “Agora, vendo que hai problemas coa resistencia dos antibióticos, importantes grupos empezaron a investigar en EEUU, Canadá, etc.”, explica Miren Baseases. “Fagoterapia ten moitos problemas e limitacións, pero aí hai una interesante vía de investigación”, afirma Ignacio Lopez-Goñi. “Ademais da utilización directa dos fagos, pódese investigar como estes actúan contra as bacterias”.

A transformación de virus paira as nosas necesidades tamén é relativamente sinxela. “Os virus introducen información xenética de forma natural nunha célula. Pois podemos manipular esa información paira meter o que queremos”, afirma Lopez-Goñi. É o caso da transformación xenética de organismos, a creación de células nai inducidas, a edición do xenoma mediante a técnica CRISPR e a geneterapia en xeral. “Paira a geneterapia utilízanse similares aos adenobirus polas súas características. Son moitas as investigacións que se están levando a cabo paira corrixir os xenes defectuosos a través dos virus. En EEUU xa hai protocolos aprobados paira tratar a hemofilia e os resultados que se están obtendo son esperanzadores”, explicou Baseases.

Virus herpes simplex. Estes virus son algúns dos que están a probar contra os tumores. ED. : Fred Murphy, Sylvia Whitefield/USCDCP.

E na loita contra os tumores cada vez hai máis probas con virus. Os virus oncolíticos poden coñecer as células tumorales e destruílas directamente. Ou poden utilizarse paira axudar ao sistema inmunitario a combater o tumor. “Está a probarse cuns cancros que responden mal a outros tratamentos. Hai moito que investigar, pero é un camiño bastante ilusionante”, afirma López.

Tamén poden ser útiles en nanotecnoloxía. Por exemplo, pódese aproveitar a capacidade de auto-ensamblaje de virus paira crear nanoestructuras. “As proteínas de Kapside únense de forma espontánea paira formar estruturas o máis estables posibles”, explica López-Goñi. Así, utilízase o virus do mosaico do tabaco na construción de nanotubos. E neste sentido, a transformación de virus tamén pode xerar novos materiais. Ademais, “moitos dos virus podemos aprender da organización de elementos paira formar estruturas estables —engade Lopez-Goñi— paira aplicacións como a nanotecnoloxía, o deseño ou mesmo a arquitectura”.