Investigadoras de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA y del Instituto Leloir aplicaron nuevas tecnologías de microscopias avanzadas para construir mapas de la trayectoria viral durante la infección. Estos estudios aportan información fundamental para el desarrollo de estrategias antivirales.
(Agencia CyTA-Leloir. Por Bruno Geller)-. La pandemia del nuevo coronavirus ocurre mientras estamos viviendo una de las peores epidemias de dengue de la historia de nuestro país y de la región”, dice Andrea Gamarnik, jefa del Laboratorio de Virología Molecular de la Fundación Instituto Leloir (FIL).
Un equipo liderado por Gamarnik y Laura Estrada, profesora del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN) de la UBA e investigadora del Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA, CONICET-UBA), logró visualizar por primera vez cómo se mueve y qué recorrido hace la proteína de una estructura que rodea el material genético del virus del dengue en una célula viva infectada, y cuya función es clave en el proceso de infección. El trabajo fue publicado por la revista “Scientific Reports” de la editorial Nature.
La estructura se denomina cápside. “Mientras el virus infecta a una célula, se pudo captar cómo la cápside del dengue se produce y se acumula en tiempo real. El conocimiento que arroja este trabajo contribuye al desarrollo futuro de vacunas y antivirales efectivos”, señaló Gamarnik, quien añadió que los resultados del estudio fueron posibles mediante la aplicación de microscopias avanzadas desarrolladas por el grupo encabezado por Estrada.
La idea del trabajo surgió en un encuentro fortuito en un evento organizado por la Fundación Bunge y Born, donde el tema de conversación se centró sobre la visibilización de la mujer en la ciencia y la problemática de género. En ese contexto, la física Estrada y la viróloga Gamarnik, ambas investigadoras del CONICET, se dieron cuenta que tenían intereses comunes y diagramaron un plan ambicioso de ciencia básica que demandó años de esfuerzo y dedicación.
Las científicas aunaron esfuerzos para resolver un problema concreto. El proyecto comenzó cuando Estrada propuso diseñar un microscopio a medida para estudiar proteínas del dengue y Gamarnik propuso hacer virus genéticamente modificados para poder estudiarlos con ese instrumento.
Otras protagonistas del proceso fueron dos becarias doctorales del CONICET: la física Manuela Gabriel, integrante del grupo de Estrada, y la viróloga molecular Guadalupe Costa Navarro, del laboratorio de Gamarnik.
“Realizaron un trabajo formidable. Primero tuvieron que aprender a hablar un lenguaje común: Manuela aprendió de virus y Guadalupe sobre óptica y trayectorias de moléculas únicas. Los experimentos los planificaron y ejecutaron juntas, aprendiendo la una de la otra. Las reuniones de trabajo eran todo un desafío, los dos idiomas científicos debían fusionarse para poder interpretar y diseñar los experimentos. El resultado fue un éxito”, comentó Gamarnik, distinguida en 2016 con el Premio internacional L’Oréal-UNESCO “Por las Mujeres en la Ciencia” y líder del equipo que semanas atrás desarrolló el test serológico “COVIDAR IgG” para detectar anticuerpos contra el coronavirus SARS-CoV-2 registrado en la ANMAT.
Del logro recién publicado también participaron Luana de Borba, investigadora del CONICET en el equipo de Gamarnik en la FIL, y Andrés Rossi, responsable del Servicio de Microscopía e Imágenes de la FIL.
Una proteína clave en la infección del dengue
La proteína de la cápside del virus del dengue se produce en grandes cantidades durante una infección y termina acumulándose en el corazón de la partícula viral, protegiendo al material genético. Esta proteína es esencial para que se formen los virus y para que éstos puedan infectar a nuevas células humanas o del mosquito.
“La proteína de cápside es un blanco muy interesante para el desarrollo de estrategias antivirales”, puntualiza Gamarnik.
“Cuando el virus infecta a una célula, vimos que la proteína de cápside rápidamente se acumula en el citoplasma y en el lapso de horas se moviliza al núcleo celular, donde se concentra en los nucleolos. Este movimiento lo pudimos ver en tiempo real”, comenta la física Manuela Gabriel.
“Las proteínas de cápside están surgiendo como blancos prometedores para el diseño de una nueva generación de agentes terapéuticos, que, al estar basados en proteínas propias del virus, se espera que resulten en terapias más específicas que las basadas en blancos celulares”, señaló Estrada. “La caracterización profunda de proteínas virales es el primer paso”.
El estudio requería de un grupo de trabajo altamente interactivo, constituido por personas con formaciones y experiencias diversas que iban desde la manipulación del virus y el ensamblado de un microscopio “a medida” hasta la adquisición cuidadosa de los datos y la escritura de código para el análisis de grandes volúmenes de información.
“Tratar de aportar a la solución de un problema urgente y relevante para el país, fue el verdadero motor que impulsó este trabajo en la frontera entre la física y la biología”, explicó Estrada.
“Nos propusimos captar a la proteína en movimiento en células vivas infectadas, un enorme desafío que incluía ‘ver’ algo in vivo muy difícil de captar con los instrumentos existentes”, agregó Estrada.
Como resultado de este trabajo, las científicas demostraron que la proteína de cápside se comporta de manera muy diferente según la región dentro de la célula en la que se encuentre.
“Por ejemplo, dentro del citoplasma, la proteína de cápside se mueve sin una dirección preferencial, mientras que en el núcleo de la célula muestra un movimiento mucho más organizado, lo que sugiere algún grado de interacción con el entorno”, afirmó Manuela quien recolectó miles de imágenes para realizar este análisis.
Las investigaciones pudieron determinar que la proteína recorre aproximadamente un área de 20 micrones cuadrados por segundo, indicó Guadalupe. Y agregó: “También determinamos que esta velocidad se modifica con el tiempo transcurrido desde el comienzo de la infección, datos que dieron información sobre el comportamiento de la molécula”.
Guadalupe, quien ahora está dedicada a producir la proteína Spike del nuevo coronavirus para escalar la producción del test “COVIDAR IgG”, señaló: “Conocer el comportamiento de la proteína de cápside del virus del dengue es fundamental para avanzar en la búsqueda de formas de mitigar las infecciones. Sobre todo, sabiendo que estamos frente a un virus que causa grandes epidemias y que aún no se ha podido controlar”.
“Este proyecto nos dejó un gran aprendizaje sobre el valor que tiene sumar diferentes áreas del conocimiento para resolver una necesidad concreta. Desde el CONICET tenemos grandes capacidades que, en el caso del trabajo publicado, fueron volcadas para entender el funcionamiento del virus del dengue. Pero que, durante la pandemia de COVID-19, también las estamos aplicando para desarrollar herramientas que ayuden a controlar al nuevo coronavirus”, concluyó Gamarnik.
El logro científico fue posible gracias a un trabajo interdisciplinario realizado por las virólogas moleculares Andrea Gamarnik y Guadalupe Costa Navarro, y las físicas Laura Estrada y Manuela Gabriel.
Una célula vista de cerca (izq.). En colores la intensidad dice cuánta proteína de cápside del virus del dengue hay. Rojo = mucha. Azul = poca. A la derecha la trayectoria de la proteína cápside se muestra con líneas blancas en la dirección de movimiento en cada pixel de la imagen.
Células infectadas con dengue, en rojo las proteínas de cápside del virus que son clave en la infección.