LÉO RAMOS
Cerebros en miniatura: organoides cultivados en el Laboratorio de Células Madre de la USP y utilizados en pruebas con el virus del ZikaLÉO RAMOSCientíficos de São Paulo y de otros estados de Brasil han culminado la etapa inicial de la investigación sobre la influencia del virus del Zika en los casos de microcefalia. Seis meses después de que surgieran las primeras evidencias de que ese agente infeccioso estaría por detrás del nacimiento de niños con el cerebro demasiado pequeño para la edad gestacional, los equipos brasileños que estudian esa conexión juzgan que ya existe información suficiente como para afirmar que el zika causa microcefalia y daños neurológicos.
Sucede que se han atendido diversas condiciones necesarias como para comprobar la relación de causa y efecto. En ese lapso de tiempo, se registraron casos de mujeres infectadas durante la gestación que tuvieron bebés con microcefalia y se verificó que el virus atraviesa la placenta. Se detectaron particularidades que diferencian a la microcefalia asociada al zika con respecto a otras formas del problema y se confirmó la predilección del virus por las células del sistema nervioso. Y en mayo llegó la comprobación que faltaba: un equipo paulista presentó un modelo animal de microcefalia.
Los científicos usaron la variedad del virus en circulación en Brasil y demostraron que es más agresiva que la africana, aislada en 1947 de un mono. En la Universidad de São Paulo (USP), el grupo del neuroinmunólogo Jean Pierre Peron inoculó el virus en ratonas embarazadas y acompañó la gestación. La cepa brasileña, la ZIKVBR, atraviesa la placenta de hembras de una variedad de roedores más susceptibles a la infección por virus y perjudica el desarrollo de las crías.
Los roedores nacen con menos de la mitad del peso normal, tienen el cerebro menor y presentan daños en el tejido cerebral similares a los causados por el virus del Zika en los seres humanos. Así como el virus africano, el virus del Zika brasileño invade y daña preferencialmente los progenitores neurales, células que originan los distintos tipos de células cerebrales y son abundantes al comienzo del desarrollo del feto. Pero la variedad brasileña provoca una muerte celular más acentuada.
Este modelo, presentado el 11 de mayo en la revista Nature, permitirá investigar, según los investigadores, detalles del mecanismo de lesión del virus y hacer pruebas iniciales de compuestos que podrán transformarse en vacunas y medicamentos contra el zika. “Antes no era posible saber si era realmente zika o si había otro factor asociado provocando los casos de malformaciones en Brasil”, comenta el neurocientífico brasileño Alysson Muotri, investigador de la Universidad de California en San Diego y coautor del estudio. “Nuestro trabajo muestra que el virus del Zika brasileño es suficiente como para causar microcefalia y otros problemas congénitos”, dice.
“Hemos solucionado un problema importantísimo”, afirma el virólogo Paolo Zanotto, de la USP, uno de los autores del estudio. Zanotto coordina la Red Zika, un consorcio compuesto por casi 50 laboratorios paulistas que investigan el virus con el apoyo de la FAPESP. Pero el científico sabe que no todo está resuelto. “Ahora”, dice, “tenemos que entender la complejidad de la epidemia y seguir la evolución cognitiva de las niños con microcefalia”.
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Fragilidad inmunitaria
Incluso la variedad más agresiva del virus sólo causó microcefalia en las crías de roedores de un linaje menos resistente a infecciones virales. En el Laboratorio de Interacciones Neuroinmunitarias de la USP, Peron y su equipo inyectaron el virus en el torrente sanguíneo de ratonas preñadas de dos linajes: el C57BL/6, con un sistema de defensa más robusto, y el SLJ, cuyas células producen menos interferón, un señalizador químico que las protege contra la invasión vírica. Sólo las crías del linaje SLJ nacieron menores, una señal de que sufrieron restricción del crecimiento en el útero, y presentaban daños en el cerebro. “Este modelo parece simular bien lo que sucede durante la gestación, el período en que el sistema inmunológico sufre alguna supresión y puede quedar más susceptible a las infecciones”, comenta la neurocientífica Patrícia Beltrão Braga, jefa del Laboratorio de Células Madre de la USP y una de las coordinadoras del estudio.
Según Peron, estos resultados pueden explicar por qué no todas las mujeres infectadas por el virus del Zika durante la gestación tendrán hijos con microcefalia. “Las características genéticas de la madre parecen ser importantes para impedir que el virus llegue al feto”, dice. Una de sus hipótesis indica que mujeres con ciertas variaciones en los genes que contienen la receta para producir interferón o que regulan su síntesis son más susceptibles a la infección por el virus y a tener bebés con microcefalia.
Más agresivo
La confirmación más contundente de que el virus del Zika brasileño es más agresivo que el africano surgió de los experimentos realizados en el laboratorio de Patrícia Braga. Ella y su equipo extraen células madre de los dientes de leche de niños sanos y las reprograman químicamente para que se transformen en células más versátiles: los progenitores neurales. Cultivados en suspensión en un líquido nutritivo, dichos progenitores forman esferas microscópicas (neuroesferas). Con el tiempo, las células de las neuroesferas originan distintos tipos celulares que se organizan en capas como si fuesen minicerebros.
En el laboratorio de Braga, las biólogas Fernanda Cugola, Isabella Fernandes y Fabiele Russo infectaron las neuroesferas y los minicerebros con la variedad brasileña y con la africana del virus del Zika. Desde el primer día, ambos tipos de virus invadieron los progenitores neurales y empezaron a multiplicarse. Al cuarto día, las neuroesferas infectadas por el ZIKVBR tenían una cuarta parte del tamaño de las infectadas por el virus africano y casi una décima parte del tamaño de las que no tenían virus. El virus del Zika también causó deformaciones en sus estructuras. Y cuanto mayor era la cantidad de virus, más intensos eran los daños.
Aparte de deformar las neuroesferas, el virus impidió que sus células migrasen, un fenómeno por el cual se desplazan y pueblan distintas regiones cerebrales. Minicerebros con el virus del Zika brasileño exhibieron una reducción del espesor de la capa que origina la corteza, la capa más superficial del cerebro y la más afectada en los bebés con microcefalia causada por zika.
Las alteraciones del tamaño y de la estructura de las neuroesferas y de los minicerebros son producto de la muerte de sus células, que parecen ocurrir de dos formas: apoptosis o muerte programada, en la cual las células se marchitan a causa de señales que le indican que no podrá recuperar su funcionamiento normal, y autofagia, cuando bolsas que contienen ácidos y enzimas se rompen y digieren el contenido celular.
En el caso del virus del Zika, la muerte por apoptosis viene precedida de desórdenes identificados por el grupo de Patricia Garcez y Stevens Rehen, neurocientíficos de la Universidad Federal de Río de Janeiro y del Instituto D’Or de Pes quisa e Ensino. El equipo de Río infectó progenitores neurales con virus del Zika y, al cabo de tres días, le pidió a Janaina Vasconcelos y João Vianez Júnior, del Instituto Evandro Chagas, de Belém, que analizasen el patrón de activación de los genes, y a Juliana Nascimento, Juliana Cassoli y Daniel Martins de Souza, de la Universidad de Campinas, que identificasen qué proteínas estaban siendo producidas.
Combinadas, estas estrategias revelaron que, una vez dentro de las células, el virus del Zika pasa a controlar su funcionamiento. Impide que los progenitores neurales se multipliquen y evita que las órdenes para la reparación de daños se ejecuten. También obliga a la maquinaria de las células a producir copias del virus. Impedidas de retomar su rutina, las células accionan los mecanismos de autodestrucción.
Sin embargo, la muerte de los progenitores neurales explica sólo en parte la disminución de la cantidad de neuronas. El virus también desactiva la programación que orienta a esas células a transformarse en neuronas. “Ya sabíamos que las células morían, pero la muerte celular puede afectar de distintos modos la producción de neuronas”, dice Patricia Garcez. “La detección de esas vías moleculares quizá nos lleve a descubrir formas de bloquear la infección”, dice la neurocientífica, quien planea investigar factores que pueden favorecer el pasaje del virus de la madre al feto.
Por cierto, ése es uno de los intereses actuales de Zanotto. Él y sus colaboradores intentan descubrir si y cómo facilitan otras infecciones que la madre padeció antes de la gestación o durante el embarazo el acceso del virus al feto. En mayo, Zanotto y el médico Mauro Hanaoka describieron uno de los primeros casos de microcefalia por zika registrados en el estado de São Paulo. Se trata de una niña que nació en noviembre, cuando su madre cursaba la 38ª semana de gestación. Es hija de una mujer de 32 años que vive en la ciudad de Santos y tuvo dengue en 2013, además de síntomas de infección por zika al comienzo de la gestación. En julio, cuando la mujer se trató debido a una infección respiratoria, los médicos notaron que el bebé tenía microcefalia y derivaron el caso a São Paulo. Análisis de la sangre materna revelaron la presencia de anticuerpos contra los virus del dengue y del Zika. Y también contra el citomegalovirus, el virus del herpes y el parásito de la toxoplasmosis, agentes infecciosos que pueden causar microcefalia e integran la lista de los Storch (acrónimo de sífilis, toxoplasmosis, rubeola, citomegalovirosis y herpes).
Con el avance de la gestación, Zanotto y sus colaboradores notaron que la concentración de anticuerpos contra Toxoplasma gondii alcanzó niveles de una infección reciente. Los investigadores no saben si la elevación representó una reacción del organismo materno al resurgimiento de los parásitos, que puede ocurrir debido a la caída de la inmunidad, o a la proliferación de células productoras de anticuerpos (expansión policlonal) contra Toxoplasma. Pero imaginan que no fue una buena señal. “Pueden haberse producido lesiones en la placenta, lo que le vuelve más fácil al virus del Zika la tarea invadir los tejidos del feto”, supone Zanotto.
Otras infecciones
El caso de Santos refuerza la sospecha de que la ocurrencia de otras infecciones ayuda a explicar la concentración de microcefalia en algunas regiones de Brasil y entre las personas más pobres. La toxoplasmosis parece ser una de ellas. Entre 13 factores de riesgo comunes en la gestación, ésta constituyó el único que elevó la probabilidad de microcefalia causada por el Zika, según un estudio publicado en Bulletin of the World Health Organization. Se estima que, en ciertas regiones del país, hasta el 70% de la población ha tenido contacto con el parásito. “Recientemente, un ministerio informó que el 77% de los casos de microcefalia en el nordeste de Brasil se detectan en familias con el IDH [índice de desarrollo humano] más bajo”, comenta Zanotto. “Esas personas se encuentran más susceptibles a esos agentes infecciosos.”
Y el dengue también preocupa. Se calcula que entre el 50% y el 80% de los brasileños han sido infectados por el virus y poseen anticuerpos contra esta afección. Un estudio estadounidense indica que los anticuerpos contra el dengue aumentan hasta 200 veces la infectividad del virus del Zika.
“Todo ese contexto no puede soslayarse”, afirma Zanotto, quien planea testear los casos de microcefalia a los cuales tiene acceso para los agentes Storch. “La madre que vive en Santos vive en una zona con IDH bajo”, comenta. Y explica: “Sólo sabremos si esos factores ejercen una influencia real en la medida en que comparemos la ocurrencia de manifestaciones congénitas en los hijos de madres infectadas y con diferentes IDHs”.
Proyectos
1. El papel del eje triptofano-kinureninas en la regulación de la respuesta inmunitaria a través de receptores de glutamato tipo NMDA en la encefalomielitis experimental autoinmune y en la lesión por isquemia y reperfusión cerebral (nº 2011/18703-2); Modalidad Programa Jóvenes Investigadores; Investigador responsable Jean Pierre Schatzmann Peron (ICB-USP); Inversión R$ 1.077.384,82.
2. Abordaje sistémico en el estudio de la permisividad del Anticarsia gemmatalis múltiple nucleopoliedrovirus (AgMNPV) (nº 2014/17766-9); Modalidad Ayuda a la Investigación – Regular; Investigador responsable Paolo Marinho Zanotto (ICB-USP); Inversión R$ 500.009,45.
3. Desarrollo de un test predictivo para la medicación exitosa y la comprensión de las bases moleculares de la esquizofrenia a través de la proteómica (nº 2013/08711-3); Modalidad Programa Jóvenes Investigadores; Investigador responsable Daniel Martins de Souza (IB-Unicamp); Inversión R$ 1.379.511,67.
Artículos científicos
CUGOLA, F. R. et al. The Brazilian zika virus strain causes birth defects in experimental models. Nature. On-line. 11 may. 2016.
GARCEZ, P. P. et al. Combined proteome and transcriptome analyses reveal that Zika virus circulating in Brazil alters cell cycle and neurogenic programs in human neurospheres. PeerJ Preprints. 9 may. 2016.
HANAOKA, M. M. et al. A zika virus-associated microcephaly case with background exposure to Storch agents. bioRxiv. 10 may. 2016.
