Un equip de l'I2SysBio troba en cucs un mecanisme que ‘recorda’ la resposta immunitària davant un virus per a defendre's enfront de reinfeccions

Un estudi de l'Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio), centre d'investigació del Parc Científic UV, revela que el cuc Caenorhabditis elegans desenrotlla una immunitat adquirida enfront de virus latents. Este nou mecanisme obri la porta al desenrotllament de noves teràpies contra infeccions virals i de sistemes de control enfront de futures epidèmies 

Un estudi de l'Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio), situat en l'àrea científic-acadèmica del Parc Científic de la Universitat de València i centre mixt del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat de València (UV), mostra que el virus Orsay, que infecta de manera natural al nematode (cuc redó) Caenorhabditis elegans, establix infeccions latents que romanen adormides i que es reactiven en diferents fases de la vida de l'animal. Els resultats, publicats en la revista Nature Communications, mostren com estes infeccions inicials produïxen una memòria immunitària que permet a l'organisme protegir-se enfront de reinfeccions, fins i tot quan provenen de diferents ceps del virus.

Orsay és un virus d'ARN que, malgrat les seues similituds amb altres patògens com els causants de la grip aviària o la COVID-19, no afecta els éssers humans, sinó que el seu únic hoste conegut és el nemàtod Caenorhabditis elegans. Es tracta d'un cuc molt utilitzat com a model experimental en investigació per la seua similitud genètica amb l'ésser humà, amb qui compartix més del 80% de les seues proteïnes. Amb estos elements inicials, l'equip investigador va realitzar un estudi per a comprendre els mecanismes de persistència viral, reactivació i resposta immunitària de C. elegans davant el seu paràsit natural.

“Descobrir un mecanisme evolutivament conservat que permeta entendre perquè la interacció entre un hoste i els seus virus resulta en una infecció latent o en una infecció aguda té rellevància per al disseny de noves teràpies i el control d'epidèmies”, Santiago F. Elena, investigador de l'I2SysBio

El treball liderat per l'investigador de l'I2SysBio Santiago F. Elena mostra que la resposta immunitària de l'animal enfront del virus depén d'un mecanisme anomenat interferència per ARN. Este sistema, clau per a la defensa antiviral d'esta mena de nematode, consistix en la degradació de l'ARN missatger (ARNm), la molècula que transporta la informació genètica per a la síntesi de noves proteïnes. Este procés de degradació permet apagar els gens de manera específica, impedint així que el missatge d'un gen es traduïsca en una proteïna. A través de l'anàlisi d'este mecanisme, els investigadors i investigadores van poder observar com els animals prèviament infectats eren capaços de contindre la replicació viral després d'una segona exposició, la qual cosa suggerix una resposta immunitària induïda.

A més, el treball assenyala que esta resposta immunitària està regulada per dos vies. D'una banda, mitjançant una reprogramació generalitzada del transcriptoma, el conjunt de totes les molècules d'ARNm en cada cèl·lula. Este procés suposa una alteració en les quantitats d'ARNm, alterant així l'estructura, metabolisme i funció de les cèl·lules. D'altra banda, està mediada per alteracions en el paisatge de xicotets ARN, no missatgers però amb funció reguladora en situacions d'estrés, com són les infeccions virals. “Quan parlem d'estes alteracions, ens estem referint a qualsevol canvi en els ARN no codificants xicotets, és a dir, en molècules curtes que no es traduïxen en proteïnes, però que exercixen un paper clau en la regulació de l'expressió gènica”, aclarix Santiago F. Elena.

La resposta immunitària disminuïx amb l'edat

En 2024, l'I2SysBio ja va aconseguir descriure la resposta del nematode C. elegans davant una infecció crònica del virus d'Orsay des que naix fins que aconseguix la maduresa sexual, amb la major resolució fins a la data. Ara, el nou estudi no sols mostra com l'animal recorda la resposta immunitària davant el virus per a fer front a noves infeccions, fins i tot enfront de diferents ceps del virus, sinó que constata que la intensitat d'esta resposta adquirida va disminuint amb l'edat.

Este fenomen de protecció creuada s'explica per l'acció del mecanisme d'interferència per l'ARN. Este mecanisme es basa a generar xicotets ARNs interferents (ARNi) a partir del genoma del primer virus que infecta, i que després una complexa maquinària cel·lular amplifica i utilitza com a guia per a bloquejar l'expressió gènica d'un virus, relacionat genèticament amb el primer, que infectara més tard. Este tipus d'immunitat, ancestral en termes evolutius, es troba tant en plantes com en animals. 

“La immunitat canvia al llarg de l'edat en tots els éssers vius, sent els individus ancians en general resistents a infeccions passades, però amb pitjors respostes a les noves”, Santiago F. Elena, investigador de l'I2SysBio 

“La immunitat canvia al llarg de l'edat en tots els éssers vius, sent els individus ancians en general resistents a infeccions passades, però amb pitjors respostes a les noves”, explica l'investigador de l'I2SysBio.

L'estudi també suggerix que la lluita pels recursos i la maquinària cel·lular entre les molècules d'ARN produïdes pel propi organisme (endògenes) i els ARN que el virus introduïx durant una infecció podria modular l'eficàcia del mecanisme d'interferència per ARN (RNAi), del qual depén la resposta immunitària de C. elegans. Esta conclusió obri noves vies per a investigar com els virus interferixen amb els mecanismes de defensa de l'hoste.

“Descobrir un mecanisme evolutivament conservat que permeta entendre perquè la interacció entre un hoste i els seus virus resulta en una infecció latent o en una infecció aguda té rellevància per al disseny de noves teràpies i el control d'epidèmies”, conclou Santiago F. Elena.

F0nt: Delegació CSIC Comunitat Valenciana