SDesde el descubrimiento del VIH en la década de 1980, los científicos han avanzado mucho en la comprensión de los diferentes pasos necesarios para su ensamblaje y maduración. Los investigadores sabían, por ejemplo, que el VIH envuelve sus componentes virales centrales en una envoltura lipídica formada a partir de la membrana plasmática del huésped. Sin embargo, no estaban seguros de cómo el VIH controla la remodelación de la membrana celular cuando sale de las células y qué papel desempeña la envoltura lipídica en la replicación del VIH.
Mediante el uso de microscopía electrónica, los investigadores descubrieron que las células infectadas por VIH-1 tratadas con el inhibidor de nSMasa2 PDDC generaban partículas virales de formas extrañas (derecha) en comparación con los viriones de células no tratadas (izquierda).
Abdul Waheed y Ferri Soheilian, Instituto Nacional del Cáncer.
En un artículo publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS), los investigadores describieron el enzima intracelular neutra esfingomielinasa-2 (nSMase2) como actor clave en la replicación del VIH.1 Al bloquear nSMase2, el equipo interrumpió la formación de partículas virales del VIH tipo 1 (VIH-1) y evitó que el virus se volviera infeccioso. La inhibición de nSMase2 también redujo los niveles virales en plasma en modelos de ratones humanizados y evitó o retrasó el rebote viral. Estos hallazgos arrojan luz sobre un nuevo mecanismo utilizado por el VIH y podrían señalar un nuevo objetivo para las terapias antirretrovirales.
“Los virus en general, debido a que su capacidad de codificación es bastante limitada, tienen que depender en gran medida de la maquinaria de la célula huésped para replicarse”, dijo eric liberado, biólogo celular y molecular del Instituto Nacional del Cáncer y autor del estudio. “Este estudio revela que esta enzima [nSMase2] Es una enzima que evidentemente el virus ha secuestrado para utilizarla en su estrategia de replicación”.
Investigaciones anteriores sugirieron que la infección por VIH aumentaba los niveles de ceramidas, una familia de lípidos que se encuentran en altas concentraciones en la membrana celular, y que las personas infectadas con VIH mostraban niveles elevados de esos lípidos en la membrana celular. Tejido cerebral y líquido cefalorraquídeo..2
Para el estudio, los investigadores se centraron en nSMase2 porque esta enzima produce ceramidas a partir del lípido esfingomielina. “Esta enzima también se encuentra en la valva interna de la membrana plasmática, lo que la coloca en una muy buena ubicación para poder controlar la señalización celular, así como aspectos de la replicación viral”, explicó norman haugheyfarmacólogo de la Universidad Johns Hopkins y coautor del estudio.
Para probar si nSMase2 es esencial para la replicación viral, el equipo inhibió la enzima usando un compuesto antiviral. [phenyl(R)-(1-(3-(3,4-dimethoxyphenyl)-2, 6-dimethylimidazo[1,2-b]piridazin-8-il)pirrolidin-3-il)-carbamato](PDDC), que sintetizaron en el laboratorio, o eliminando la expresión de nSMasa2 mediante ARN de interferencia. En cultivos de células humanas, la interferencia con la actividad de la enzima provocó partículas virales deformadas con un contenido reducido de ceramida que no maduraban y no eran infecciosas.
“Estos hallazgos muestran, probablemente de manera más convincente que la mayoría, si no todos, los artículos anteriores, que la composición lipídica de la envoltura del VIH es crucial para generar un virus infeccioso”, dijo Paul Bieniaszvirólogo de la Universidad Rockefeller que no participó en la investigación.
A continuación, el equipo evaluó los efectos de inhibir la actividad nSMase2 en ratones con sistemas inmunológicos humanizados. Infectaron ratones con VIH-1 y luego trataron a la mitad de los animales con una combinación de medicamentos antirretrovirales y a la otra mitad con el inhibidor nSMase2. Al monitorear las cargas virales en plasma, descubrieron que ambos tratamientos reducían efectivamente los niveles de VIH. Sin embargo, después de suspender ambos tratamientos, los ratones que recibieron antirretrovirales mostraron un rebote viral, mientras que los ratones tratados con el inhibidor de nSMase2 no mostraron un rebote viral o lo retrasaron.
Luego, los investigadores probaron el efecto del inhibidor de nSMase2 sobre la viabilidad celular exponiendo células humanas a diferentes concentraciones de PDDC. El bloqueo de la actividad de nSMase2 indujo un fenotipo apoptótico en células en las que el VIH-1 se estaba replicando activamente. Según Haughey, estos hallazgos difieren de los efectos conocidos de todos los antirretrovirales disponibles actualmente, que suprimen la replicación del VIH pero no promueven la apoptosis en las células infectadas, de modo que tan pronto como la gente deja de tomar el medicamento, la replicación viral comienza de nuevo.
Aunque estos resultados son prometedores, aún quedan dudas sobre si el inhibidor de nSMase2 podría usarse como fármaco contra el VIH, señaló Bieniasz. “¿Pueden los animales sobrevivir a largo plazo si se inhibe esta enzima? Ésa será una cuestión clave para pasar de este elegante trabajo de laboratorio a un medicamento útil”, añadió.
Freed, Haughey y sus colegas también estaban interesados en comprender si otros retrovirus también requieren nSMase2 en sus procesos de maduración. El resultadosdescrito en un artículo complementario en PNASdemostraron que los lentivirus no primates relacionados más lejanamente no requerían nSMase2 para formar partículas virales maduras e infecciosas.3 Según Freed, comprender por qué los lentivirus de primates y no primates difieren en sus requisitos para formar partículas virales maduras es una cuestión interesante que planea abordar.
Freed, que ha estudiado el ensamblaje del VIH durante más de 20 años, cree que los hallazgos de ambos estudios ayudan a aclarar el papel crítico de la composición lipídica de la envoltura del virus en el ensamblaje del VIH y, potencialmente, en su maduración. “Este es realmente el comienzo de un camino hacia la exploración de nSMase2 y potencialmente otras enzimas modificadoras de lípidos como posibles objetivos terapéuticos”, dijo.
Referencias
- Yoo SW, et al. La inhibición de la esfingomielinasa neutra 2 altera la formación de la envoltura del VIH-1 y retrasa o elimina sustancialmente el rebote viral. Proc Natl Acad Sci EE.UU.. 2023;120(28):e2219543120.
- Haughey Nueva Jersey, et al. Perturbación del metabolismo de los esfingolípidos y la producción de ceramidas en la demencia por VIH. Ann Neurol. 2004;55(2):257-267.
- Waheed AA, et al. Se requiere esfingomielinasa 2 neutra para la maduración del VIH-1. Proc Natl Acad Sci EE.UU.. 2023;120(28):e2219475120.