Investigadores japoneses han descubierto el mecanismo detrás del desarrollo de la panencefalitis esclerosante subaguda (SSPE), un trastorno neurológico fatal que puede ocurrir años después de una infección por sarampión.
El virus del sarampión “coopera” consigo mismo para causar una encefalitis mortal
Los científicos descubren un nuevo mecanismo por el cual el virus del sarampión puede causar un trastorno neurológico raro pero fatal, la panencefalitis esclerosante subaguda.
Investigadores en Japón han descubierto el mecanismo por el cual el virus del sarampión puede causar panencefalitis esclerosante subaguda, o SSPE, un trastorno neurológico raro pero fatal que puede ocurrir varios años después de una infección por sarampión.
Aunque la forma normal del virus del sarampión no puede infectar el sistema nervioso, el equipo encontró que los virus que persisten en el cuerpo pueden desarrollar mutaciones en una proteína clave que controla cómo infectan las células. Las proteínas mutadas pueden interactuar con su forma normal, haciéndola capaz de infectar el cerebro. Sus hallazgos se informarán hoy (27 de enero) en la revista Avances de la ciencia.
Si tiene cierta edad, es posible que haya tenido sarampión cuando era niño. Muchos nacidos después de la década de 1970 nunca la han obtenido gracias a las vacunas. La condición es causada por el virus del mismo nombre, que es uno de los patógenos más contagiosos hasta el día de hoy. La Organización Mundial de la Salud estima que casi nueve millones de personas en todo el mundo se infectaron con sarampión en 2021, y el número de muertes llegó a 128.000.
La mutación en la proteína F es clave para que el virus del sarampión se fusione e infecte las neuronas. Existen dos estrategias principales para dicha infección. Inicialmente, la actividad de fusión de una proteína F mutante se suprime debido a la interferencia de las proteínas F normales (recuadro negro). Esa interferencia se supera mediante la acumulación de mutaciones y el aumento de la fusogeneidad (recuadro naranja). En otro caso, una mutación diferente en la proteína F actúa de manera opuesta y reduce la actividad de fusión, pero por el contrario coopera con las proteínas F normales que aumentan la actividad de fusión (recuadro azul). Por lo tanto, incluso las proteínas F mutantes que parecen incapaces de infectar las neuronas aún pueden infectar el cerebro. Crédito: Universidad de Kyushu/Hidetaka Harada/Yuta Shirogane
“A pesar de su disponibilidad, la reciente COVID-19 La pandemia ha retrasado las vacunas, especialmente en el Sur Global”, explica Yuta Shirogane, profesor asistente de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Kyushu. “La SSPE es una condición rara pero fatal causada por el virus del sarampión. Sin embargo, el virus normal del sarampión no tiene la capacidad de propagarse en el cerebro y, por lo tanto, no está claro cómo causa la encefalitis”.
Un virus infecta las células a través de una serie de proteínas que sobresalen de su superficie. Por lo general, una proteína primero facilitará que el virus se adhiera a la superficie de una célula, luego otra proteína de la superficie provocará una reacción que permitirá que el virus ingrese a la célula, lo que provocará una infección. Por lo tanto, lo que un virus puede o no puede infectar puede depender en gran medida del tipo de célula.
“Por lo general, el virus del sarampión solo infecta las células inmunitarias y epiteliales, lo que provoca fiebre y sarpullido”, continúa Shirogane. “Por lo tanto, en pacientes con SSPE, el virus del sarampión debe haber permanecido en su cuerpo y mutado, luego adquirió la capacidad de infectar las células nerviosas. ARN Los virus como el del sarampión mutan y evolucionan a un ritmo muy alto, pero el mecanismo de cómo evolucionó para infectar las neuronas ha sido un misterio”.
El virus del sarampión es un virus envuelto que lleva una bicapa lipídica. La bicapa contiene la proteína hemaglutinina (H) de unión al receptor y la proteína de fusión (F). Para que ocurra la infección, la proteína H primero se une a un receptor en la célula objetivo y luego la proteína F cambia su conformación para fusionar las membranas. Crédito: Universidad de Kyushu/Hidetaka Harada/Yuta Shirogane
El jugador clave que permite que el virus del sarampión infecte una célula es una proteína llamada proteína de fusión o proteína F. En los estudios previos del equipodemostraron que ciertas mutaciones en la proteína F la ponen en un estado ‘hiperfusogénico’, lo que le permite fusionarse con las sinapsis neuronales e infectar el cerebro.
En su último estudio, el equipo analizó el genoma del virus del sarampión de pacientes con SSPE y descubrió que se habían acumulado varias mutaciones en su proteína F. Curiosamente, ciertas mutaciones aumentarían la actividad de la infección, mientras que otras la disminuirían.
“Fue sorprendente ver esto, pero encontramos una explicación. Cuando el virus infecta una neurona, la infecta a través de la ‘transmisión en bloque’, donde múltiples copias del genoma viral ingresan a la célula”, continúa Shirogane. “En este caso, el genoma que codifica la proteína F mutante se transmite simultáneamente con el genoma de la proteína F normal, y es probable que ambas proteínas coexistan en la célula infectada”.
Basándose en esta hipótesis, el equipo analizó la actividad de fusión de las proteínas F mutantes en presencia de proteínas F normales. Sus resultados mostraron que la actividad de fusión de una proteína F mutante se suprime debido a la interferencia de las proteínas F normales, pero esa interferencia se supera por la acumulación de mutaciones en la proteína F.
Cuando la proteína F induce la fusión de membranas en una sinapsis neuronal, múltiples genomas del virus del sarampión se transmiten simultáneamente a la siguiente neurona. Este fenómeno se conoce como ‘transmisión en bloque’. Bajo esta condición, tanto los genomas normales como los mutantes se transmiten simultáneamente, dando como resultado proteínas F normales y mutantes coexpresadas en una célula infectada. Crédito: Universidad de Kyushu/Hidetaka Harada/Yuta Shirogane
En otro caso, el equipo encontró que un conjunto diferente de mutaciones en la proteína F da como resultado un resultado completamente opuesto: una reducción en la actividad de fusión. Sin embargo, para su sorpresa, esta mutación en realidad puede cooperar con las proteínas F normales para aumentar la actividad de fusión. Por lo tanto, incluso las proteínas F mutantes que parecen incapaces de infectar las neuronas aún pueden infectar el cerebro.
“Es casi contrario al modelo de ‘supervivencia del más apto’ para la propagación viral. De hecho, este fenómeno donde las mutaciones interfieren y/o cooperan entre sí se llama ‘Sociovirología’. Todavía es un concepto nuevo, pero se ha observado que los virus interactúan entre sí como un grupo. Es una perspectiva emocionante”, explica Shirogane.
El equipo espera que sus resultados ayuden a desarrollar terapias para la SSPE, así como a dilucidar los mecanismos evolutivos comunes a los virus que tienen mecanismos de infección similares al sarampión, como los nuevos coronavirus y herpesvirus.
“Hay muchos misterios en los mecanismos por los cuales los virus causan enfermedades. Desde que era estudiante de medicina, me interesó saber cómo el virus del sarampión causaba la SSPE. Estoy feliz de que hayamos podido dilucidar el mecanismo de esta enfermedad”, concluye Shirogane.
Referencia: «La actividad de fusión colectiva determina el neurotropismo de un virus envuelto transmitido en bloque» Yuta Shirogane, Hidetaka Harada, Yuichi Hirai, Ryuichi Takemoto, Tateki Suzuki, Takao Hashiguchi y Yusuke Yanagi, 27 de enero de 2023, Avances de la ciencia.
DOI: 10.1126/sciadv.adf3731
