Cuando el virus del Zika tomó a Brasil por sorpresa, a finales de 2015, probablemente ya había circulado silenciosamente por el país durante poco más de dos años. Bastante tranquilo, pues pese a causar un poco de fiebre, dolor en el cuerpo y en las articulaciones y manchas en el cuerpo, entre otros síntomas de la enfermedad que escapó del diagnóstico debido a su similitud con el dengue y el chikunguña, nada se compara con el nacimiento dramático de los niños con problemas en el desarrollo del cerebro: la microcefalia fetal. Ahora están surgiendo formas más rápidas, confiables y prácticas de diagnosticar el virus, lo cual permitiendo anticipar el tratamiento y las medidas de salud pública. ¿Y en cuanto a su capacidad neurodestructora, podría utilizársela en beneficio propio?
Ésta es la idea del grupo de la genetista Mayana Zatz, del Instituto de Biociencias de la Universidad de São Paulo (IB-USP) y coordinadora del Centro de Investigaciones del Genoma Humano y Células Madre (Cegh-CEL), uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid) apoyados por la FAPESP. En un artículo publicado a finales de abril en la revista Cancer Research, los investigadores de dicho centro demostraron en ratones que el virus del Zika puede utilizarse como herramienta en el tratamiento contra tumores humanos agresivos del sistema nervioso central. Es la primera vez que esto se aplicó en un modelo vivo.
Zatz coordinó la investigación junto a Oswaldo Keith Okamoto, también del IB-USP y de Cegh-CEL. “Nuestros estudios y los de otros grupos demostraron que el virus del Zika causa microcefalia porque infecta y destruye a las células madre neurales del feto, impidiendo que se formen nuevas neuronas. Fue entonces cuando tuvimos la idea de investigar si también atacar a las células madre del sistema nervioso central “, dice Okamoto.
Los experimentos comenzaron in vitro con tres linajes tumorales humanos que causan cáncer en el sistema nervioso central. Los investigadores agregaron cantidades crecientes del virus a las células tumorales en cultivo y realizaron un seguimiento por medio de microscopía de inmunofluorescencia. “Observamos que pequeñas cantidades del virus del Zika eran suficientes para infectar a las células de los tumores del sistema nervioso central. Las de próstata llegaron a ser infectadas, pero en una proporción mucho menor”, informa. Al comparar el efecto en las células madre neurales sanas, obtenidas a partir de células madre pluripotentes inducidas (IPS, células adultas reprogramadas en laboratorio para comportarse como células madre) y tumorales, verificaron que el virus es más eficiente en destruir estas últimas. “También expusimos neuronas maduras al virus y vimos que las mismas no fueron infectadas o destruidas por el patógeno”, añade Okamoto. “Ésta es una gran noticia, ya que nuestro objetivo es destruir específicamente células tumorales”, añade Zatz.
Pasando a los ensayos con los ratones portadores de tumores humanos en el encéfalo, una parte de los animales recibió una inyección con pequeña dosis de Zika y, en el grupo tratado, hubo una reducción significativa del volumen tumoral. El grupo pretende avanzar a los ensayos clínicos. “La idea sería comenzar con dos o tres pacientes que no responden a los tratamientos convencionales y, si la estrategia funciona, extenderse a un grupo mayor”, propone Zatz. El grupo solicitó una patente con el protocolo terapéutico adoptado en roedores.
Aprendizaje de máquinas
El virus del Zika también fue el punto de partida para desarrollar una plataforma capaz de diagnosticar diversas enfermedades por medio de marcadores metabólicos en la sangre de pacientes. “En ese caso, la precisión diagnóstica supera el 95%”, afirma el farmacólogo Rodrigo Ramos Catharino, de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). “Una de las grandes ventajas es que el método no pierde la sensibilidad aun si el virus sufre mutaciones.”
El método combina la tecnología de espectrometría de masas, que permite identificar decenas de miles de moléculas presentes en el suero sanguíneo, con un algoritmo de inteligencia artificial capaz de encontrar patrones asociados a enfermedades, tanto de origen vírico como bacteriano, fúngico e incluso genético. Los resultados, parte del doctorado del farmacólogo Carlos Melo y publicados en abril en la revista Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, revelan la capacidad de detectar el virus aun 30 días después del comienzo de la infección. “Ningún kit de diagnóstico disponible tiene sensibilidad como para detectar la infección por el virus de Zika después del término de la fase aguda. Nuestro método podría ser útil, por ejemplo, para analizar bolsas de sangre para transfusiones “, comenta Catharino.
En campo
Mientras que el virus del Zika puede ser reconocido e incluso ser útil en laboratorio, en el mundo externo todavía se hace difícil detectarlo con la agilidad necesaria como para minimizar sus efectos maléficos.
Los resultados prometedores para su uso en campo provienen del grupo de la genetista iraní-estadounidense Pardis Sabeti, del Instituto Broad, en Estados Unidos, según se publicó en abril en la revista Science. La viróloga Catherine Freije, doctoranda en la Universidad Harvard, y el biólogo de sistemas Cameron Myhr-vold, en pasantía de posdoctorado en Broad, estuvieron al frente del trabajo que perfeccionó la plataforma de diagnóstico Sherlock (sigla de Desbloqueo Enzimático Específico de Alta Sensibilidad), desarrollada por otro grupo del mismo instituto. El método modificado fue bautizado como Hudson (sigla de Calentamiento de Muestras Diagnósticas no Extraídas para Obliterar Nucleasas) y permite detectar ARN y ADN por medio de una reacción enzimática que puede efectuarse hasta en tiras de papel, lejos del laboratorio. Esto fue posible gracias a un tratamiento químico y térmico que inactiva enzimas que de otro modo degradarían los blancos genéticos.
El conjunto Sherlock-Hudson reconoce virus en la muestra −sangre, saliva u orina− gracias al sistema Crispr-Cas13, capaz de encontrar secuencias en el genoma viral de manera muy específica, encajándose sólo si hay una concordancia alta entre el blanco y el modelo transportado por el sistema. “Este sistema es único en la familia Crispr porque, cuando se reconoce una secuencia, la enzima Cas13 logra romper una secuencia adicional de ARN”, explicó el dúo de autores en un correo electrónico firmado conjuntamente. “Esto es particularmente útil en el marco del diagnóstico porque podemos introducir moléculas reporteras que crean una marca fluorescente o visual cuando están rotas.”
Este método detectó en menos de dos horas los virus causantes de la fiebre del Zika y del dengue en muestras de pacientes brasileños extraídas entre 2015 y 2016 en el marco de un proyecto coordinado por el virólogo Maurício Lacerda Nogueira de la Facultad de Medicina de São José do Rio Negro (Famerp). “Los virus del dengue y del Zika son muy parecidos, y a menudo presentan resultados cruzados en las pruebas. Esta plataforma Sherlock diagnosticó con un 100% de acierto incluso las muestras positivas para más de un virus “, afirma Lacerda Nogueira.
El investigador sostiene que este tipo de tecnología permite adaptar la prueba para adecuarse a las necesidades. “Si surge una epidemia con un nuevo virus, es posible desarrollar rápidamente el kit con los reactivos y llevarlo al lugar. Sin embargo, todavía estamos a algunos años de una aplicación comercial. “El reconocimiento detallado de secuencias genéticas puede permitir discriminar mutaciones específicas, como en proteínas asociadas al desarrollo de microcefalia fetal, o rastrear el origen geográfico del linaje presente en un paciente. Este método se encuentra en fase de perfeccionamiento y puede ser complementario a otros ya desarrollados, como el sistema de secuenciación del proyecto ZiBRA.
*Con la colaboración de Maria Guimarães
Proyectos
1. CEGH-CEL – Centro de Estudios del Genoma Humano y Células Madre (nº 13/08028-1); Modalidad Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid); Investigadora responsable Mayana Zatz (USP); Inversión R$27.308.809,64 (para todo el proyecto).
2. Estudio epidemiológico del dengue (serotipos del 1 al 4) en cohorte prospectiva de la localidad de São José do Rio Preto, São Paulo, Brasil, entre 2014 y 2018 (nº 13/21719-3); Modalidad Proyecto Temático; Investigador responsable Maurício Lacerda Nogueira (Famerp); Inversión R$ 2.893.092,30.
3. Metabolómica y lipidómica del virus del Zika: del mosquito al paciente (nº 16/17066-2); Modalidad Beca de doctorado; Investigador responsable Rodrigo Ramos Catharino (Unicamp); Becario Carlos Fernando Odir Rodrigues Melo Inversión R$ 108.420,39.
Artículos científicos
KAID, C. et al. Zika virus selectively kills aggressive human embryonal CNS tumor cells in vitro and in vivo. Cancer Research. on-line 26 abr. 2018.
MYHRVOLD, C. et al. Field-deployable viral diagnostics using CRISPR-Cas13. Science. v. 360, n. 6387, p. 444-8. 27 abr. 2018.
MELO, C. F. O. R. et al. A machine learning application based in random forest for integrating mass spectrometry-based metabolomic data: A simple screening method for patients with zika vírus. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. on-line. 11 abr. 2018.
