Un grupo de virólogos chilenos logró frenar la replicación del VIH en modelos experimentales gracias al uso de un inhibidor de una enzima cuya actividad es necesaria para una de las últimas etapas de la infección. El hallazgo de los investigadores aporta conocimiento de vanguardia para el desarrollo potencial de nuevas alternativas terapéuticas contra la enfermedad.
El estudio fue desarrollado por investigadores del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile (ICBM), en el contexto de un proyecto Fondecyt íntegramente ejecutado en nuestro país. Los resultados describen un mecanismo regulatorio que permite al virus seleccionar las moléculas de ARN viral que serán utilizadas como el genoma incorporado en las nuevas partículas, un proceso clave para su propagación exitosa en el organismo.
Publicado por Nucleic Acids Research, una revista de alto impacto internacional especializada en biología molecular, de acceso abierto y a cargo de la Universidad de Oxford, el trabajo incorpora nuevo conocimiento sobre el ciclo replicativo del virus del VIH, el cual sigue siendo uno de los mayores desafíos sanitarios de la humanidad. El Dr. Ricardo Soto-Rifo, investigador principal del estudio, detalla que el equipo se interesó “en una de las etapas finales del ciclo de replicación, que es cuando el virus empieza a sintetizar sus componentes y ensamblar nuevas partículas. Aquí había varias cosas no resueltas, y una de ellas era cómo esta molécula de ARN viral, que se denomina ARN genómico, cumple dos funciones claves: de mensajero, para sintetizar las proteínas que forman la estructura del virus, o como genoma viral incorporado en las nuevas partículas”.
El académico explica que aún existen brechas de conocimiento de base sobre la interacción virus-célula, y allí su investigación realizó una enorme contribución. “Una de las cosas que aún no se habían clarificado del todo es cómo el virus regula esa dualidad de funciones del ARN genómico, y cómo se seleccionan moléculas para una u otra función. Así, nos interesamos en un proceso que ocurre dentro de la célula que se denomina ‘modificación del ARN’, más específicamente, en una modificación de la letra A denominada ‘metilación de adenosinas'”, plantea el investigador del Programa de Virología del ICBM.
El hallazgo podría tener implicancias biotecnológicas importantes al proporcionar datos sobre la posible inhibición de los mecanismos de multiplicación del virus, particularmente en el proceso por el cual se seleccionan e incorporan las moléculas que conforman el material genético de las partículas virales que emergen de las células infectadas para propagar la infección. Además, permitiría avanzar en terapias que enfrenten las denominadas “comorbilidades no SIDA”, que se generan como consecuencia de la persistencia del virus en el organismo. De acuerdo a los investigadores, la enzima utilizada en el estudio, denominada FTO, es actualmente evaluada para el diseño de alternativas biotecnológicas contra el cáncer, aunque no como un blanco farmacológico antiviral.
“Esto permitiría pasar de un hallazgo científico en ciencia básica, a contribuir con el desarrollo de una posible nueva terapia complementaria al tratamiento actual, pero enfocada en la inflamación crónica causada por la presencia constante del virus a nivel celular”, comentó el Dr. Soto-Rifo, quien adelantó que en los próximos meses comenzará a indagar con mayor profundidad el impacto de inhibidores de esta enzima, ya que fueron contactados por la compañía australiana que los desarrolló para tratar el cáncer.
Actualmente, 38 millones de personas son portadores del virus de la inmunodeficiencia humana, de los cuales más de 27 millones accede a terapia antirretroviral, según cifras de ONUSIDA. La expansión del tratamiento ha permitido disminuir las cifras de mortalidad en casi un 50 por ciento desde 2010, pero cada vez con mayor frecuencia se observan manifestaciones clínicas vinculadas al envejecimiento debido a una inflamación crónica en los pacientes.
El objetivo inicial del estudio fue entender la coordinación de dos etapas durante la replicación del VIH. En específico, los mecanismos regulatorios de cómo las moléculas de ARN que conforman el genoma del virus se seleccionan e incorporan dentro de una partícula viral. Estas son captadas selectivamente, mientras otras cumplen la función de sintetizar proteínas para dar la estructura al virus.
“El VIH, como todos los virus, necesita de una célula para multiplicarse. El ciclo de infección tiene diferentes etapas desde que el virus entra a la célula hasta que múltiples partículas emergen para repetir el ciclo de infección”, señala el Dr. Soto-Rifo, quien precisa que “es al interior de la célula que el virus debe multiplicar sus componentes y luego ensamblar nuevas partículas. Para que las nuevas partículas sean infectivas y el virus pueda repetir el ciclo, tienen que incorporar el material genético del virus”.
Los investigadores detectaron que para que el ARN pueda cumplir la función del genoma viral, e incorporarse en las partículas que van a propagar la infección, estaba involucrado un proceso de modificaciones del ARN conocido como “metilación de adenosinas”. Así, lo investigadores se percataron que para que las moléculas cumplieran la función de genoma tenían que perder metilaciones en las adenosinas, un mecanismo de regulación comandado por la enzima celular FTO.
La FTO, una enzima considerada como un potencial blanco terapéutico en cáncer, comanda la remoción de las metilaciones en las adenosinas y favorece que el ARN viral sea utilizado como genoma y no como mensajero para la síntesis de proteínas. El hallazgo fue observado al utilizar un inhibidor farmacológico que bloqueó la enzima y, de esta manera, frenó la replicación del VIH. “Es decir, las partículas salían vacías de la célula, pues no tenían genoma. Eran partículas no infectivas”. Un efecto contrario, en cambio, se observó al aumentar de manera artificial los niveles de FTO en las células infectadas, confirmando la relevancia de esta enzima en el proceso.
El científico del ICBM subrayó que la investigación definió una nueva interacción entre el virus y los componentes de la célula que infecta. Planteó que “encontramos que hay un proceso celular catalizado por proteínas celulares que son potenciales blancos farmacológicos. Aumentar este conocimiento sobre los factores requeridos para la replicación viral nos permite identificar etapas de la multiplicación del virus que pueden constituir estos blancos”.
La investigación consideró el uso de herramientas de secuenciación masiva y bioinformática, combinados además con ensayos clásicos de virología y biología molecular y celular. El Dr. Soto-Rifo recalcó que los resultados obedecen a la resiliencia y esfuerzo conjunto de todo su laboratorio, pues en su inicio debieron reorganizar sus objetivos de investigación debido a la publicación de estudios similares por tres grupos de investigación estadounidenses.
“Nuestro próximo desafío es expandir la investigación a otros retrovirus, específicamente el virus de la inmunodeficiencia humana de tipo 2 (VIH-2). Esto permitirá saber si nos encontramos frente a un mecanismo compartido por este tipo de virus o exclusivo del VIH-1. La proyección que buscamos es llevar este conocimiento de biología molecular a procesos que ocurren a nivel más macro. Estamos aportando evidencia de interés para proteínas celulares que pueden ser blancos farmacológicos importantes en el futuro”.
En 2003, la edad media de una persona viviendo con VIH no llegaba a los 30 años. Hoy día es muy similar al de una persona que no posee la infección. En 2010, se estimaba que el 29 por ciento de la población con VIH tenía al menos una comorbilidad. En 2030, se proyecta que este grupo será el 84 por ciento. La comunidad que explora la naturaleza de la enfermedad ahora también orienta sus esfuerzos en comprender de qué manera están envejeciendo las personas con tratamiento antirretrovirales por años y décadas.
Los estudios moleculares, en especial los que abordan la interacción virus-célula, son claves en este desafío, reflexionó el Dr. Ricardo Soto-Rifo. “A medida que la gente vive más tiempo con VIH, nos damos cuenta de las consecuencias de largo plazo que tiene el convivir con el virus”. En esta línea, agrega, “se ha visto que incluso en personas que poseen cargas virales suprimidas, es decir, que tienen virus indetectable en la sangre gracias a la terapia antiretroviral, padecen de una activación inmune persistente que conduce a un estado de inflamación crónica que los predispone a otro tipo de patologías, que llamamos comorbilidades no SIDA, entre las cuales está el síndrome metabólico, la enfermedad cardiovascular, desórdenes neurocognitivos asociados al VIH, entre otras.
Aunque estas condiciones son multifactoriales, existe evidencia que muestra que uno de los elementos importantes para la generación de un estado inflamatorio crónico es la presencia del ARN viral en la célula. Al ocurrir la infección, el material genético del virus pasa a formar parte del patrimonio genético de la célula y es por esto que, en células de larga vida (como linfocitos T de memoria o macrófagos), el virus permanece por largos períodos de tiempo. En este sentido, comprender de mejor forma estos mecanismos resulta fundamental, pues ningún fármaco de la terapia antirretroviral tiene como blanco el ARN del virus. Por lo tanto, puntualizó el investigador, el ARN viral se produce de manera constante e incide en la inflamación crónica.
En este contexto, el laboratorio del Programa de Virología del ICBM de la Universidad de Chile proyecta seguir aportando evidencia en la biología molecular del VIH como base para orientar futuros desarrollos biomédicos. Uno de los próximos hitos será el de estrechar vínculos con la compañía australiana que evalúa la enzima FTO como blanco terapéutico para cáncer y, a nivel local, dirigir esfuerzos en profundizar el entendimiento de la relación entre inflamación crónica y el ARN viral utilizando modelos celulares, así como en muestras de pacientes.
Finalmente, el académico de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile valoró el compromiso del equipo que lidera para materializar estos avances. “Para nosotros como científicos chilenos es súper difícil competir con los grandes grupos en Estados Unidos y Europa, sobre todo en VIH, que siempre ha sido un área de gran interés a nivel mundial. Es un terreno bastante competitivo y que hayamos podido hacer este tipo de trabajo, primero reinventándonos, y luego revelando un mecanismo muy novedoso demuestra nuestra resiliencia, perseverancia y compromiso, confirmando que desde Chile podemos hacer contribuciones importantes en esta área”, concluyó Soto-Rifo.
