El norovirus humano, un virus de ARN de cadena positiva, es la principal causa de gastroenteritis viral, responsable de aproximadamente 685 millones de casos y 212,000 muertes anualmente en todo el mundo. A pesar de su impacto, no existen vacunas ni antivirales aprobados para combatirlo. Investigadores del Baylor College of Medicine y el Centro Oncológico MD Anderson de la Universidad de Texas han realizado un avance significativo en la comprensión de este virus, al descubrir los «centros de replicación» del norovirus humano, lo que podría abrir la puerta al diseño de nuevos fármacos antivirales para prevenir, controlar o tratar estas infecciones.
Centros de replicación y su importancia
Cuando los virus infectan las células, habitualmente crean compartimentos especializados, conocidos como fábricas de replicación, donde se generan nuevos virus que, a su vez, infectan más células y causan la enfermedad. Sin embargo, se conoce poco sobre las fábricas de replicación del norovirus. Según la primera autora del estudio, la Dra. Soni Kaundal, asociada postdoctoral en el Departamento de Bioquímica y Farmacología Molecular de Baylor, «poco se sabe sobre cómo el norovirus establece estos centros de replicación».
Recientes investigaciones han mostrado que algunas de estas fábricas de replicación no están separadas de su entorno por una membrana, sino que son condensados biomoleculares, estructuras que se asemejan a burbujas formadas por la separación de fases líquidas. Estos condensados incorporan selectivamente proteínas y otros materiales necesarios para la replicación viral. Este fenómeno ha sido ampliamente estudiado en otros virus, como los de la rabia y el sarampión.
El equipo de investigación comenzó su estudio aplicando análisis bioinformáticos para identificar las proteínas del norovirus que podrían tener las características necesarias para la formación de condensados líquidos. Trabajando con la cepa pandémica GII.4 del norovirus humano, responsable de la mayoría de los casos de gastroenteritis, se determinó que la polimerasa de ARN dependiente de ARN tiene la mayor propensión a formar condensados biomoleculares.
La Dra. Kaundal explicó que «esta proteína tiene una región flexible, puede formar oligómeros, se une al ARN, que es el material genético del norovirus, y juega un papel esencial durante la replicación viral». Estas características llevaron al equipo a experimentar con la polimerasa de ARN GII.4 para confirmar su capacidad para generar condensados biomoleculares que facilitan la replicación viral.
Los estudios experimentales revelaron que la polimerasa de ARN GII.4 efectivamente forma condensados líquidos altamente dinámicos en condiciones fisiológicamente relevantes en el laboratorio. Además, estos condensados son estructuras dinámicas que pueden fusionarse para formar estructuras más grandes o dividirse en otras más pequeñas, y se mueven dentro de la célula, intercambiando materiales con su entorno.
El siguiente paso de la investigación consistió en comprobar si estos condensados líquidos también se formaban en células intestinales humanas infectadas por el norovirus. Hasta hace poco, estudiar cómo el norovirus se replica dentro de las células era complicado debido a la falta de un sistema biológico eficaz para cultivar el virus en laboratorio. Sin embargo, en 2016, un equipo liderado por la Dra. Mary Estes en Baylor logró cultivar cepas de norovirus humano en cultivos de enterocitos intestinales humanos.
Estos cultivos, también conocidos como mini-intestinos, son un modelo de laboratorio del tracto gastrointestinal humano que replica su complejidad celular, diversidad y fisiología. Los enterocitos humanos imitan patrones de infección específicos de cepas huésped-virus, lo que los convierte en un sistema ideal para desglosar la infección por norovirus humano y desarrollar tratamientos y vacunas.
Los investigadores confirmaron que se forman condensados líquidos en cultivos de enterocitos intestinales infectados por norovirus humano, así como en la línea celular HEK293T cultivada en el laboratorio. «Proponemos que estos condensados son centros de replicación para el norovirus humano», afirmó el Dr. Prasad, profesor de virología molecular y microbiología en Baylor. «Nuestro análisis bioinformático también mostró que las polimerasas de ARN de casi todas las cepas de norovirus tienen una alta propensión a formar estas fábricas de replicación, lo que sugiere que este puede ser un fenómeno común en la mayoría de los norovirus».
Las conclusiones de este estudio no solo proporcionan nueva información sobre la replicación del norovirus humano, sino que también abren nuevas oportunidades para diseñar antivirales que combatan las infecciones por este virus, que sigue siendo una amenaza seria, especialmente para niños y pacientes inmunocomprometidos.
