lunes, 30 de abril de 2012

Los virus son unos buenos tipos


Siempre había creído que todos los virus son malos, auténticos piratas que infectan y matan las células. Sin embargo, una excelente revisión en Nature Microbiology nos describe varios ejemplos de virus  buenos. Un caso ya lo hemos comentado aquí en microBIO: el virus de la hepatitis G que mejora la progresión de pacientes con SIDA.

Existen virus que tiene una relación de
simbiosis mutualista con su hospedador, es decir, una relación en la que ambos, el virus y el huésped, se benefician.


En algunos casos se trata de
virus que han estado en relación con su huésped durante mucho tiempo y que incluso son ya parte del propio huésped. Por ejemplo, algunos Polydnavirus de insectos son necesarios para la supervivencia de los huevos de un tipo de avispas que parasitan larvas de otros insectos. Otro ejemplo son los retrovirus  endógenos que se encuentran en nuestro genoma, y que pueden llegar a representar más del 8 % del mismo. Su papel en la evolución humana ha sido esencial. Así, la evolución de la placenta en mamíferos probablemente ocurrió después de la incorporación de los retrovirus en el genoma, y en algunos casos estos retrovirus endógenos parecen esenciales para el correcto desarrollo de la placenta. En el caso de las plantas, los pararetrovirus  endógenos (que empaquetan ADN en vez de ARN) protegen a la planta del efecto de otros virus.

Como en este último caso, otros  ejemplos incluyen
virus que atenúa la enfermedad causada por otros virus, son virus que interfieren con varias funciones, como la replicación de virus más patógenos. Por ejemplo, se ha descrito que la infección por citomegalovirus en humanos reduce  la superinfección por el VIH, o que el virus de la hepatitis A puede suprimir la infección por el de la hepatitis C. Los virus también pueden proteger de otras infecciones no virales, probablemente al modular el sistema inmune del huésped por estimular la inmunidad innata:  algunos virus previenen la diabetes de tipo 1 en ratones, otros tienen capacidad oncolítica y pueden atacar las células cancerosas. En algunos hongos patógenos que infectan plantas,  la infección además con un virus puede disminuir o atenuar el efecto patógeno del hongo sobre la planta.

También hay casos de
virus que son beneficiosos para su huésped porque son capaces de matar a sus competidores. Algunas bacterias, por ejemplo, llevan en su interior el genoma de virus lisogénicos, por lo que son inmunes a la infección por el virus y pueden matar a sus competidores cuando el virus se activa. En otros casos, las bacterias y también las levaduras pueden llevar virus que producen toxinas que matan a los competidores, mientras que ellas mismas permanecen inmunes (el llamado efecto killer, ya descrito por Pasteur). Y varias bacterias son patógenas porque algunos de sus factores de virulencia están bajo el control o la regulación del genoma de un virus y no de la bacteria. Es el caso de la toxina de la difteria, por ejemplo, que está regulada por un virus que infecta la bacteria Corynebacterium difteria y que le permite colonizar el tracto respiratorio. Obviamente, desde una perspectiva humana este virus no supone ningún beneficio, pero desde el punto de vista de la bacteria sí que es beneficioso para ella.

Otros casos de virus "buenos" son los que pueden
ayudar a sus huéspedes a adaptarse a condiciones extremas, lo que les permite sobrevivir en esos casos. Así, algunos virus de plantas pueden conferirle una mayor tolerancia al frio, por ejemplo.

Agradezco a mi colega
César Sánchez que al  proporcionarme estos y otros ejemplos, nos ha ayudado a comprender que los  virus no son todos tan malos como muchos creíamos. 
The god viruses: viral mutualistic symbioses. Roossinck, M. J. 2011. Nature  Reviews Microbiology 9: 99-108
doi: 10.1038/nrmicro2491 

jueves, 19 de abril de 2012

La viruela: una enfermedad erradicada, ¿pero cuándo destruimos los stocks del virus?


El 26 de octubre de 1977, se notificó el último caso de viruela (smallpox) contraída de manera natural, en Somalia. El 8 de mayo de 1980, la OMS declaró oficialmente la erradicación de esta enfermedad en el planeta. Sin embargo, siguen quedando stocks del virus de la viruela en algunos laboratorios, en concreto en el Centers for Disease Control and Prevention (Atlanta, EE.UU.) y en el State Research Centre for Virology and Biotechnology (Koltsovo, Rusia), y el debate de si se deben destruir o no las últimas cepas del virus continúa.

 
¿Por qué se ha podido erradicar la viruela?: sólo se pasa una vez
(la infección proporciona inmunidad de por vida), la variabilidad del virus es mínima, no hay portadores del virus sanos sin síntomas,
es de fácil diagnóstico, sólo infecta a humanos, el virus no se “esconde”
en reservorios animales y no es transmitida por insectos o vectores.

En la 64 asamblea de la OMS de mayo de 2011, la mayoría de los delegados se reafirmaron en que los stocks del virus de la viruela deberían ser destruidos. Sin embargo, la fecha concreta en la que esto debería hacerse se ha pospuesto varios años a la espera de completar toda la investigación para el conocimiento del virus y el desarrollo de las herramientas necesarias para el tratamiento y control de una posible reaparición de la infección.

La reciente aparición de casos de infección en humanos con el virus de la viruela de los monos (monkeypox) en la República Democrática del Congo ha reabierto el debate sobre esta infección.  Desde 1970 hasta 2005 se han notificado cerca de 90 casos humanos de infección por este virus, en zonas del Congo, oeste de África, Sudán y EE.UU. (en este último país todos los casos estaban asociados a la exportación de animales vivos desde África). Se ha comprobado además, que hay ciertas diferencias genéticas y de virulencia entre los virus monkeypox de estas regiones geográficas.

La viruela es exclusiva del ser humano, pero el virus de la viruela de los monos (un “pariente  próximo” del virus de la viruela humana) puede de manera esporádica y accidental infectar también al ser humano. La infección por monkeypox en humanos cursa de manera similar a la clásica viruela: fiebre, dolor de cabeza, aparición de pústulas por todo el cuerpo. Hasta el momento solo se han descrito tres muertes.

La cuestión que está en debate ahora mismo es si la persistencia en la naturaleza del virus monkeypox y su extensión por el mundo es posible ahora que llevamos más de 30 años sin viruela y sin vacunar a la población. Dicho de otra manera, es probable que cuando se vacunaba contra la viruela se protegiera también a la población contra la viruela de los monos. Ahora que la población ya no está vacunada, y no tiene defensas contra la viruela, ¿es posible un resurgimiento de la infección por este “pariente próximo”?. La erradicación de la viruela y el cese de la vacunación podrían haber abierto un “nicho inmunológico” que el virus monkeypox podría ocupar. Esto es lo que se plantean en una reciente revisión publicada en Trends in Microbiology.

Dos hechos son irrefutables, que la viruela ha sido erradicada como infección natural humana y que la vacunación a la población hace años que ha cesado. Además, la infección de humanos por el virus monkeypox está presente especialmente en el área del Congo. El cese de la vacunación contra la viruela ha sido un fenómeno universal que ha ocurrido en toda África desde antes de los años 80. Por el contrario, el resurgimiento de la infección por el virus monkeypox parece ser muy local, restringida sobre todo al Congo. Por ello, parece razonable considerar otros factores, además del cese de la vacunación, que podrían contribuir a este hecho, como puede ser el impacto regional del cambio climático y otros factores sociológicos y relacionados con el comportamiento humano.

Con estos datos, se demuestra que es necesaria más investigación y parece, por tanto,  oportuno retrasar la decisión de destruir totalmente los stocks del virus de la viruela, hasta que no sepamos bien las intenciones de sus “parientes próximos”.

Si te interesa, también puedes oír esta entrada

Outbreaks of human monkeypox after cessation of smallpox vaccination.Reynolds, M.G., et al. 2012. Trends Microbiol. 20(2):80-87.

martes, 10 de abril de 2012

SCHMALLENBERG: nuevas técnicas genómicas para descubrir nuevos virus


El pasado mes de agosto, los ganaderos de la región de Renania del Norte en Alemania observaron una serie de síntomas en su ganado: diarrea, fiebre, disminución de la producción de leche, inapetencia, con una duración de 2 a 3 semanas. Alertaron del problema a las autoridades competentes y comenzó así una investigación en el Friedrich Loeffler Institute en busca de la causa de esta posible enfermedad.

En primer lugar se descartaron los virus comunes en el ganado que causan síntomas similares como los de la fiebre aftosa, lengua azul, herpes,... Puesto que no era ninguno de ellos, decidieron realizar un estudio metagenómico que consiste en la secuenciación masiva de todos los genomas presentes en la muestra y posterior análisis bioinformático. Para ello, tomaron tres muestras de sangre de animales enfermos y secuenciaron todo el ADN presente. Detectaron miles de secuencias de genomas de eucariotas, bacterias y virus. Tras el análisis bioinformático concluyeron la presencia de un nuevo virus perteneciente al grupo de los Bunyavirus, que denominaron provisionalmente virus Schmallenberg, por ser el nombre de la granja de donde procede la primera muestra que dio positivo para este nuevo virus.


 Los Bunyavirus son virus con envoltura y genoma del tipo ARN monocatenario de sentido negativo, dividido en tres segmentos: S, M y L. 
Los Bunyavirus se transmiten por picaduras de insectos (artrópodos),
 y por eso se incluyen dentro de los arbovirus (arthropod borne virus). Recientemente se han  obtenido las primeras imágenes de microscopía electrónica del virus Schmallenberg.
 
Los investigadores han desarrollado un método de detección específico para este nuevo virus basado en una técnica de amplificación génica por PCR (RT-qPCR). Mediante este test se ha detectado la presencia del virus en el ganado (ovejas, vacas y cabras) también en los Países Bajos, Bélgica, Francia, Inglaterra, Italia, Luxemburgo y recientemente en España (el 14 de marzo en Córdoba), y ya ha sido reconocido oficialmente por las autoridades de la Comisión Europea.

Esta distribución del virus no quiere decir que la infección necesariamente comenzó en Alemania y se ha ido extendiendo por toda Europa, sino que lo más probable es que el virus se ha descubierto por primera vez allí y al aplicar la nueva tecnología de detección se comprueba que está distribuido por muchos países y es más común de lo que se podría creer.

Respecto a la transmisión del virus, se ha visto que puede ocurrir a través de la picadura de mosquitos, así como por vía transplacentaria. Debido al aumento de estos insectos durante los meses de verano y otoño, se espera una mayor transmisión en esa época, aunque dependerá de la temperatura, ya que por debajo de 10-15º C el virus es inactivo.

Aunque su primera detección ha sido por técnicas genómicas, el virus se ha podido aislar y multiplicar en cultivo celular. Además, siguiendo los clásicos postulados de Koch, la enfermedad se ha reproducido al inocular animales sanos con el virus. Se espera obtener una vacuna en los próximos dos años. Hasta el momento no se ha producido ninguna enfermedad en humanos debida a este virus. Otros virus genéticamente muy similares no han causado enfermedad humana, por lo que es poco probable que el virus Schmallenberg la cause. Sin embargo, no se puede excluir totalmente esta posibilidad, por lo que se ha recomendado tomar precauciones a las personas que estén en contacto con el ganado.

El caso del virus Schmallenberg es un ejemplo de la posibilidad de emplear la secuenciación directa de los genomas para detectar patógenos emergentes, sin necesidad de cultivarlos. Un ejemplo de que la metagenómica supone un cambio de rumbo de la microbiología.

Este post ha sido realizado por María Villalba,
Aldara Freitas e Irati Garmendia, alumnas de la asignatura de Virología de la Facultad de Ciencias
de la Universidad de Navarra.

Novel Orthobunyavirus in cattle, Europe, 2001. Hoffmann, B., et al. Emerg Infect Dis 2012, 18 (3).

domingo, 1 de abril de 2012

¿Pero tiene sentido hoy en día dedicar dinero a la ciencia?: Renato Dulbecco


Hace unas pocas semanas (el 19 de febrero) falleció en su casa en La Jolla (California), Renato Dulbecco, tres días antes de celebrar su 98 cumpleaños. Una vida dedicada a la ciencia (y a la música, una de sus grandes aficiones), y un ejemplo de la “fuga de cerebros” que siguió a la Segunda Guerra Mundial, y que todavía hoy continúa (y desgraciadamente continuará) en nuestro país.

Renato nació y se educó en Italia, y poco después de la guerra se fue a Estados Unidos. Comenzó a trabajar con el también italiano Salvador Luria, en la Universidad de Indiana, con bacteriófagos (virus que infectan bacterias). Descubrió el fenómeno de la fotorreactivación de los bacteriófagos inactivados con luz ultravioleta. ¿Qué sentido puede tener después de una guerra mundial dedicarse a estudiar cómo funcionan los virus que infectan la bacteria Escherichia coli?. Ciencia básica que muchos podrían considerar una perdida de tiempo y dinero. Allí conoció y se hizo amigo de James Watson (codescubridor de la estructura del ADN), que entonces era estudiante en el laboratorio de Luria. Unos años después, invitado por Max Delbrück, se incorporó al California Institute of Technology (Caltech). Allí, gracias a lo que había aprendido trabajando con bacteriófagos, desarrolló la técnica del cultivo celular para cultivar y aislar virus que infectan células animales. Empleando esa técnica pudo estudiar las propiedades biológicas del virus de la polio. Esta técnica de cultivo celular que él desarrolló permitió la investigación de la biología y genética de muchos otros virus, y ha sido una técnica esencial para el desarrollo de la virología. En 1963, se incorporó al Salk Institute (del que llegó a ser Presidente) para investigar los mecanismos por los cuales algunos virus pueden transformar las células en tumores. Durante esos años, demostró que el ADN del virus SV40 (un virus que infecta a los monos) es capaz de integrarse en el genoma de la célula huésped, transformando la célula normal en una célula maligna o cancerosa. En 1975, junto con David Baltimore y Howard Temin, recibió el Premio Nobel por sus descubrimientos que demuestran la relación entre los virus, el material genético de la célula y el cáncer.


Renato Dulbecco (22 de febrero de 1914, Catanzaro, Italy /
19 de febrero de 2012, La Jolla, CA, USA).

Con gran visión de futuro, en 1986 escribió un artículo en la revista Science en el que sugería la necesidad de secuenciar y catalogar todos los genes humanos. El artículo tuvo una gran resonancia, al principio negativa, pero finalmente ayudó al diseño y puesta en marcha del Proyecto Genoma Humano.
Durante unos años volvió a su Italia natal para dirigir el Proyecto Genoma Italiano, pero decepcionado por la falta de apoyo y financiación (les suena?), se volvió definitivamente a Estados Unidos. Una historia que se repite de forma sistemática en muchos países europeos, y que demuestra una vez más la política cortoplacista de muchos dirigentes que no ven que apoyar e invertir en ciencia es desarrollo y futuro.

Renato Dulbecco comenzó trabajando con bacteriófagos y logró demostrar la relación entre virus, genes y cáncer: cómo algunos virus son capaces causar cáncer al insertar sus propios genes en el cromosoma de la célula que infectan. Un ejemplo de que invertir en ciencia, en ciencia básica, es invertir en futuro, progreso y desarrollo. Descanse en paz.


Renato Dulbecco: Viruses, genes, and cancer. Eckhart, W. PNAS, March 27, 2012 vol. 109 no. 13: 4713-4714.