Type to search

Noticias

Infección aguda por chikungunya estudiada a nivel molecular en pacientes brasileños

Share


Las herramientas computacionales aplicadas a la biología están revolucionando el estudio de lo que sucede dentro de las células durante una infección, ayudando a los científicos a comprender los mecanismos de la enfermedad y contribuyendo a la identificación de posibles objetivos terapéuticos.

Un ejemplo es un estudio publicado en PLOS Patógenos describiendo cómo los investigadores brasileños analizaron las células sanguíneas de pacientes infectados con el virus chikungunya. Con la ayuda de técnicas como el análisis de redes complejas, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático, el grupo identificó las firmas genéticas asociadas con la enfermedad: conjuntos de genes cuya expresión se ve alterada por la interacción con el virus. Luego investigaron el papel desempeñado en las células por los genes involucrados y determinaron la importancia de estos genes en los esfuerzos para combatir el virus.

Realizada en Brasil, la investigación fue dirigida por el investigador principal Helder Nakaya, profesor de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de São Paulo (FCF-USP). También contribuyeron investigadores del Instituto de Ciencias Biomédicas de la misma universidad (ICB-USP) y su Escuela de Medicina Ribeirão Preto (FMRP-USP), así como colegas del Instituto Butantan y el Laboratorio Central de Salud Pública de Sergipe, entre otros.


"También identificamos un conjunto de genes que muestran durante la fase aguda si es probable que el paciente desarrolle artralgia crónica (dolor e inflamación en las articulaciones), una condición relativamente común en personas infectadas con chikungunya. Sin embargo, este hallazgo aún no ha sido confirmado por investigaciones futuras basadas en un mayor número de muestras ", dijo Nakaya.

El artículo describe los resultados de los análisis con muestras de sangre de 39 sujetos nacidos en Sergipe, un estado del noreste de Brasil, e infectados durante la epidemia de 2016. Estos resultados se compararon con los datos de un grupo de control que comprende 20 sujetos no infectados de la misma región.

El primer paso fue un análisis de los transcriptomos de las muestras, que comprende todas las moléculas de ARN mensajero (que codifica proteínas), así como los ARN no codificantes (que no producen proteínas pero desempeñan un papel regulador en el genoma) expresados ​​en glóbulos rojos, blancos células sanguíneas y plaquetas. Al cuantificar los niveles de transcripción en las muestras, los investigadores pudieron medir los niveles de actividad de 20,000 genes y determinar si su expresión aumentó o disminuyó durante la infección; Estos hallazgos también se compararon con los resultados del grupo de control.

"Nos centramos en los genes que codifican proteínas (que expresan el ARN mensajero) porque su papel es más fácil de interpretar. Es relativamente fácil saber si codifican receptores celulares o factores de transcripción, por ejemplo. De esta manera, pudimos mejorar nuestra comprensión de la patogénesis de la chikungunya: cómo afecta el virus a las células y qué sistemas de defensa se activan en respuesta a la infección ", dijo Nakaya.

Su análisis reveló el mecanismo por el cual las células inmunes desencadenan procesos inflamatorios para eliminar el virus. Las proteínas responsables de esta respuesta inmune se conocen colectivamente como el inflamasoma, un complejo intracelular multiproteico que puede formarse por diferentes proteínas y dar como resultado la producción de diferentes moléculas proinflamatorias. Los investigadores encontraron que el factor mediador en la infección por el virus chikungunya es la enzima caspasa-1.


El hallazgo fue validado en experimentos con ratones realizados en asociación con Darío Zamboni, profesor titular en FMRP-USP. Tanto Nakaya como Zamboni están afiliados al Centro de Investigación sobre Enfermedades Inflamatorias (CRID), uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (RIDC) financiado por la Fundación de Investigación de São Paulo (FAPESP). El CRID está alojado por FMRP-USP.

Descubrieron que la infección por el virus de la chikungunya en ratones knockout con caspasa-1 genéticamente alterados no condujo a la liberación de una molécula proinflamatoria llamada interleucina-1 beta (IL-1β), mientras que lo hizo en ratones de tipo salvaje (no GM).

Una vez identificadas las firmas genéticas de la infección por el virus chikungunya, que involucran a miles de genes cuya expresión es alterada por la enfermedad, el grupo comparó los resultados con los obtenidos con muestras de pacientes infectados con el virus del dengue.

"Notamos que las firmas genéticas de ambas enfermedades eran similares en gran medida, pero que algunos genes eran específicos de la chikungunya. Estos pueden explorarse más en la investigación del desarrollo de fármacos", dijo Nakaya.

En otro análisis, los investigadores compararon el perfil de expresión génica de pacientes infectados con el virus chikungunya con el perfil de pacientes que sufren de artritis reumatoide, una enfermedad autoinmune caracterizada por inflamación articular crónica.

"En este caso, nuestro objetivo era descubrir la diferencia entre la artritis causada por el virus y la artritis autoinmune. Queríamos identificar cualquier gen que fuera específico de la infección viral", explicó Nakaya.


El análisis combinado de tres firmas de genes mostró que 949 genes estaban involucrados en la artritis reumatoide sola, 632 en el dengue solo y 302 en la chikungunya sola. Siete genes se conectaron con las tres condiciones: OAS1, C1QB, ANKRD22, IRF7, CXCL10, IFI6 e IFIT3.

Luego, los investigadores realizaron análisis de coexpresión génica utilizando CEMiTool, un paquete de software desarrollado por Nakaya con el soporte de FAPESP. El objetivo de este análisis fue comprender cómo los genes interactúan entre sí dentro de la red compleja que existe en cada célula, formando rutas de señalización y rutas metabólicas.

"Pudimos identificar ocho módulos principales de coexpresión (genes con perfiles de respuesta similares). También identificamos los centros de la red: los genes con más conexiones y, por lo tanto, los objetivos más prometedores para explorar con fines de desarrollo de fármacos", dijo Nakaya.

Los datos utilizados en el estudio, tanto los datos sin procesar como los resultados del análisis, están disponibles en un repositorio público y puede ser descargado por cualquier persona de forma gratuita, enfatizó, al igual que el código del paquete de software mencionado anteriormente, para que otros puedan reproducir los resultados.

"Nuestra investigación nos permitió producir una lista de posibles objetivos terapéuticos, y ahora estamos haciendo referencias cruzadas de estos hallazgos con una base de datos de compuestos activos. Esta referencia cruzada se está haciendo de manera computacional pero sobre la base de datos experimentales compilados de estudios publicados que han apuntado a medicamentos capaces de interferir con estos genes de interés ", dijo Nakaya.

El grupo también continuará analizando las transcripciones encontradas en las muestras de 39 pacientes infectados con el virus chikungunya, pero ahora se están centrando en los ARN no codificantes.



Más información: Alessandra Soares-Schanoski et al, Análisis de sistemas de sujetos con infección aguda por el virus Chikungunya, PLOS Patógenos (2019). DOI: 10.1371 / journal.ppat.1007880

Tags:

You Might also Like

Leave a Reply