Investigadores en Berlín utilizan algoritmos que permiten predecir la probabilidad de que la infección progrese.
Investigadores del Instituto de Berlín para la Biología de Sistemas Médicos (BIMSB) del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular de la Asociación Helmholtz, en Berlín, utilizaron la secuenciación de ARN unicelular para comprender mejor las infecciones virales y han publicado en la revista 'Nature Communications' nuevas ideas para prevenir las infecciones por herpes.
Si el labio comienza a hormiguear y picar, a menudo significa que está a punto de tener un herpes labial. El resultado son pequeñas ampollas dolorosas llenas del virus del herpes simple (VHS) altamente contagioso. Alrededor del 80 por ciento de la población mundial porta el virus del herpes simple tipo 1 (HSV-1).
Una vez que una persona contrae el virus, permanece en el cuerpo por el resto de su vida y generalmente pasa completamente desapercibido. En casos raros, como en recién nacidos o personas con sistemas inmunes débiles, el virus del herpes puede causar inflamación del cerebro o los pulmones.
Ahora un grupo de investigadores está examinando exactamente qué sucede dentro de las células individuales durante una infección. En el BIMSB, el bioinformático Vedran Franke desarrolla algoritmos que le permiten predecir la probabilidad de que la infección progrese en células individuales. Emanuel Wyler y Franke querían saber exactamente qué podría alentar o retrasar la infección.
Investigaron las diferencias en la forma en que la infección progresa en las células individuales y descubrieron que el factor de transcripción NRF2 juega un papel importante. Los autores dicen que la activación de NRF2 ralentiza el progreso de la infección.
"Visualicé cambios en la regulación de cada gen que investigamos en una sola célula. Esto nos mostró que el nivel de activación del factor de transcripción NRF2 puede ser un marcador de resistencia temporal a la infección por HSV-1", explica Franke.
La condición de la célula también parece ser decisiva. Así, sescubrieron que una célula es más vulnerable a la infección por HSV-1 durante algunas fases del ciclo celular que otras.
El estudio también presenta otro hallazgo: un medicamento que actualmente se está probando para pacientes con enfermedad renal crónica podría inhibir la infección por herpes activando el factor de transcripción NRF2. Cuando el virus del herpes ingresa a las células huésped, trae consigo su propia información genética.
Esto significa que tanto los genes humanos como los virus se activan en las células infectadas. Cuando el equipo trató estas células con la droga del riñón, bardoxolona metil, el virus se volvió menos productivo. Activaba menos de sus propios genes, lo que normalmente alimentaría la infección. Los autores creen que esto se debe al efecto del medicamento sobre el factor de transcripción NRF2.
Hasta la fecha, pocos investigadores han estudiado una infección viral aguda tan exhaustivamente como el equipo de BIMSB. Su trabajo se basa en un método que ha estado en uso en el MDC desde 2016, la secuenciación de ARN unicelular.
La secuenciación convencional permitiría a los investigadores descubrir qué genes en las células investigadas estaban activos en promedio, pero las diferencias en las células no serían visibles.
La información producida con estos métodos es un poco como un licuado de frutas: "Si pongo diez tipos de fruta en una licuadora, puedo decir que el licuado contiene, digamos moras, cuando lo pruebo --ejemplifica Wyler--. Con la secuenciación de ARN de una sola célula, no estamos haciendo un batido, estamos haciendo una ensalada de frutas. Puedo identificar inmediatamente las moras y decir exactamente cuántas hay en la ensalada".
Wyler y Franke colaboraron muy de cerca para comprender y comparar los datos. En el laboratorio, el equipo investigó alrededor de 12.000 células de piel humana infectadas con HSV-1. Para cada célula, el nuevo método de secuenciación produjo un conjunto de datos separado que contiene información sobre los genes activados. "Si tienes 12.000 células y 3.000 genes analizados, mirar una gran hoja de cálculo de Excel no será de mucha ayuda", dice Wyler.
Los investigadores han utilizado previamente la secuenciación de ARN convencional para identificar aproximadamente 70 genes HSV-1 que se activan en la célula huésped. Hasta ahora, dice Wyler, solo se sabía que los genes US1 y UL54 están activos en un grupo de células al mismo tiempo.
El nuevo estudio muestra que algunas células activan solo uno de los dos genes, "pero no sabemos por qué solo uno de ellos está activado". Wyler y Franke dicen que todos los resultados presentados en su artículo solo fueron posibles con la secuenciación de ARN unicelular.
El virus del herpes es un buen modelo de investigación porque es relativamente fácil trabajar con él en el laboratorio. Los autores ven su trabajo como un modelo que muestra cómo la secuenciación de ARN unicelular puede ayudarnos a comprender las infecciones virales. Ya están planeando usar el método para analizar dos virus más.
Trabajando con el profesor Christian Drosten de Charite - Universitaetsmedizin Berlin y con virólogos de la Freie Universitaet Berlin, Wyler y Franke esperan investigar otro tipo de herpes y coronavirus. En humanos, los coronavirus pueden causar resfriados y ocasionalmente enfermedades respiratorias graves.
