Cercetătorii identifică modul în care astrovirusul se răspândește fără a provoca distrugeri celulare
În rândul virusurilor care afectează intestinul, unele lasă în urmă un mic traseu de distrugere celulară pe măsură ce se replică, implicând astfel patogenul vinovat.
Astrovirusurile, care infectează intestinul și provoacă diaree pediatrică la nivel mondial, au o strategie mai sofisticată ce evită deteriorarea țesuturilor. Un studiu recent publicat în Proceedings of the Library of Science: Pathogens, realizat de o echipă de biologi celulari de la Universitatea din California, Santa Cruz, descrie strategia de ieșire a astrovirusului, care se poate rezuma simplu: „urmează mucusul”.
Echipa a descoperit că astrovirusul se bazează pe secreția de mucus din celulele cu goblet pentru a-și completa ciclul de replicare. Această descoperire deschide noi posibilități pentru strategii de tratament împotriva diareei pediatrice, conform declarațiilor lui Valerie Cortez, profesor de biologie moleculară, celulară și dezvoltare la UC Santa Cruz.
„Împreună, aceste descoperiri subliniază o nouă fațetă a biologiei virusului enteric și a gazdei, care permite eliberarea eficientă a particulelor virale”, a spus Cortez. „Înainte de studiul nostru, calea prin care astrovirusurile părăsesc celula era în mare parte necunoscută, spre deosebire de alte virusuri enterice majore, precum norovirusul și rotavirusul.”
Studiul se bazează pe descoperirea anterioară a laboratorului Cortez, care a arătat că astrovirusul vizează celulele cu goblet din intestin. Acest virus cu ARN cu o singură catenă infectează păsările și mamiferele și este un factor major în diareea pediatrică, în special în regiunile cu acces redus la apă potabilă. La nivel global, diareea este o cauză principală de deces pentru copiii sub cinci ani.
Celulele cu goblet creează un strat subțire de mucus care izolează peretele intestinal, împiedicând majoritatea microbilor, patogenilor și substanțelor ingerate să pătrundă în restul organismului, conform lui Natalie Pedicino, autorul principal al studiului. Cum reușește astrovirusul să treacă de acest sistem de protecție și să-l exploateze a fost subiectul tezei de doctorat a lui Pedicino în laboratorul Cortez.
Acest proces vâscos a fost, de asemenea, tema unei prezentări scurte susținute de Pedicino în 2024, care a dus-o la campionatul Grad Slam de la UC, unde studenți de doctorat din fiecare campus au concurat pentru cele mai bune distincții prin prezentarea cercetărilor într-un interval de trei minute sau mai puțin. Titlul prezentării a fost „Din fabrica de mucus în fabrica de virus: Impactul global al unui virus intestinal novator asupra copiilor.”
„Am descoperit acest mecanism nou prin care astrovirusul, practic, deturnează celulele cu goblet”, a afirmat Pedicino. „Această descoperire este incitantă, atât pentru domeniul cercetării în astrovirus, cât și pentru virusurile intestinale în ansamblu, deoarece dezvăluie o altă strategie de ieșire virală.”
Echipa a utilizat modele de culturi celulare umane și de șoarece pentru a verifica dacă mucusul servește ca un traseu pentru astrovirus de a ieși din celulele cu goblet și a se răspândi. Atunci când secreția de mucus a fost blocată, s-a redus nivelul de eliberare a virusului. Pe de altă parte, stimularea secreției de mucus a crescut nivelul virusului. Identificarea acestui mecanism are implicații mai ample pentru procesele celulare care permit anumitor virusuri să evite imunitatea gazdei și să îmbunătățească răspândirea și transmiterea.
De exemplu, Cortez a explicat că „ascunderea” în mucus ar putea ajuta un virus să evite detectarea sau să faciliteze intrarea în noi celule, similar modului în care rotavirusul și norovirusul formează clustere acoperite cu membrană pentru a pătrunde într-o celulă. Studiile anterioare au arătat că mucusul stabilizează temperatura astrovirusului uman, ajutând astfel răspândirea sa între gazde.
„Această descoperire identifică o strategie unică de ieșire pentru un virus enteric care îi permite să se răspândească fără a fi necesară distrugerea și uciderea celulei gazdă”, a spus Cortez. „Înțelegerea acestei interacțiuni gazdă-virus în timpul ciclului de replicare poate oferi noi perspective asupra patogenezei și, posibil, noi ținte pentru strategii de tratament care să prevină răspândirea astrovirusului.”
Pedicino, primul absolvent de doctorat al laboratorului Cortez, este acum instructor de biologie la West Valley College din Saratoga, California. Coautori Jacob Gulman și Nicole Heredia-Osuna sunt foști studenți de licență de la UC Santa Cruz care au lucrat ca specialiști în cercetare în laboratorul lui Cortez. Gulman și Heredia-Osuna sunt acum în programe de studii postuniversitare, respectiv la Universitatea Stony Brook și Universitatea din Nevada, Reno.
Echipa a colaborat, de asemenea, cu cercetători de la Baskin School of Engineering. Rebecca DuBois, profesor de inginerie biomoleculară, și studentul ei de doctorat Adam Lentz au furnizat reactivi laboratorului Cortez, inclusiv proteina spike purificată a astrovirusului uman și anticorpii ingineri care detectează astrovirusul uman.
Centrele de citometrie în flux, microscopie și vivarium de la UC Santa Cruz au jucat roluri esențiale în acest studiu, care a fost finanțat printr-un premiu Maximizing Investigators’ Research Award pe care Cortez l-a primit anul acesta de la Institutele Naționale de Sănătate.
