GRAMOLos factores genéticos y de estilo de vida, junto con los traumatismos craneoencefálicos repetidos, se han asociado durante mucho tiempo con un mayor riesgo de Enfermedad de Alzheimer (EA).1 En comparación, la hipótesis de que a los virus les gusten virus del herpes simple-1 (VHS-1)podría contribuir a la patogénesis de la EA ha recibido relativamente poca atención hasta hace poco.2
En un nuevo estudio publicado en Señalización científicainvestigadores de la Universidad de Tufts y la Universidad de Oxford han utilizado organoides del cerebro humano para demostrar que las lesiones en la cabeza pueden reactivar el VHS-1 latente en el cerebro de portadores de una variante genética común, desencadenando la aparición de características patológicas de la EA.3 Los hallazgos respaldan la creciente evidencia de que los virus pueden aumentar la susceptibilidad o contribuir a la progresión de la EA, destacando su papel potencial en los procesos neurodegenerativos.
Una imagen de inmunotinción de una sección de organoide cerebral con HSV-1 latente muestra neuronas (verde), núcleos (azul) y abundantes placas de β-amiloide (rojo) después de una lesión cerebral repetida.
Dana Cairns
El HSV-1 tiene una alta prevalencia en la población e infecta a alrededor del 80 por ciento de las personas a la edad de 60 años. El virus puede permanecer en el cuerpo en estado latente durante años y se cree que en las personas mayores viaja al cerebro como sistema inmunológico. decae gradualmente. Biofísico Ruth Itzhaki de la Universidad de Oxford fue uno de los primeros defensores de el vínculo entre HSV-1 y AD.4 Sin embargo, durante décadas, su investigación fue recibido con hostilidad y en gran medida despedido.
Dana Cairnsbiólogo de células madre en David Kaplan Laboratorio de la Universidad de Tufts y coautor del estudio, se asoció con Itzhaki para investigar la conexión entre HSV-1 y AD desde un nuevo ángulo. El equipo planteó la hipótesis de que la inflamación provocada por lesiones en la cabeza podría desencadenar la reactivación de virus latentes, lo que podría contribuir a la aparición de la EA. Para probar su teoría, utilizaron organoides cerebrales: cultivos tridimensionales que se asemejan a cerebros en miniatura.
“Realmente se prestan a muchas técnicas diferentes de análisis y, debido a que tienen un andamio, son bastante sólidos en el sentido de que se pueden realizar todo tipo de manipulaciones y diferentes tipos de daño”, comentó Cairns.
Cairns y sus colegas crearon los organoides utilizando células madre neurales inducidas de humanos que portan una copia de la variante E4 del gen de la apolipoproteína E (APOE4), el factor de riesgo conocido más común para la EA.5 Después de infectar los organoides con HSV-1, indujeron la latencia tratándolos con antivirales para evitar la replicación.
Después de dejar que los organoides maduraran, los encerraron en pequeños cráneos falsos, elaborados con la ayuda de ingenieros mecánicos. “Agregamos líquido para imitar el líquido cefalorraquídeo, y luego hay una tapa que se coloca, por lo que realmente se ajusta perfectamente, de la misma manera que lo hace un cráneo alrededor del cerebro”, dijo Cairns.
A continuación, el equipo necesitaba golpear los diminutos cerebros para simular lesiones reales en la cabeza. Utilizando un pequeño pistón, Cairns y sus colegas aplicaron impactos precisos a los cráneos, provocando que los cerebros se movieran. Siguieron esto con inmunotinción para buscar en los cerebros lesionados cambios morfológicos asociados con la EA y la neurodegeneración, incluyendo placa de β-amiloide acumulación.6
Los resultados fueron más dramáticos de lo que Cairns esperaba. Si bien los controles infectados simuladamente no mostraron cambios morfológicos significativos más allá de la inflamación esperada asociada a la lesión, los organoides con HSV-1 latente expuestos a traumatismos repetidos mostraron fenotipos prominentes asociados a la EA, como las placas de β-amiloide. La PCR cuantitativa reveló niveles elevados de transcripciones de HSV-1, lo que confirma la reactivación del virus latente.
“Cuando observamos estos organoides cerebrales que habían sido infectados de forma latente y luego lesionados, tenían estas placas masivas, lo cual fue genial”, dijo Cairns.
El éxito de los experimentos inspiró al equipo, muchos de los cuales eran nuevos en la investigación. “Estaba trabajando con un equipo de estudiantes universitarias y estaban muy entusiasmadas”, reflexionó Cairns. “Esos experimentos piloto iniciales, afortunadamente, funcionaron muy bien y les entusiasmó mucho permanecer en el laboratorio por mucho más tiempo”.
“[The authors] insultaron el cerebro y vieron efectos, y tenían todos los controles apropiados. Quedé bastante impresionado con la calidad del trabajo que resultó”, dijo el bioquímico y experto en EA. Ralph Martins de la Universidad Macquarie, que no participó en el estudio. “Los hallazgos son bastante convincentes en este modelo”.
Cairns y su equipo descubrieron que la reactivación del HSV-1 se asociaba con un aumento de la citoquina proinflamatoria interleucina-1β (IL-1β) en organoides lesionados, lo que los llevó a preguntarse si bloquear la producción de IL-1β podría prevenir la formación de fenotipos de EA. . Al raspar la superficie de los cultivos 2D con una aguja y tratarlos con un anticuerpo que bloquea la IL-1β, redujeron significativamente la producción de β-amiloide.
Cairns dice que estos resultados podrían eventualmente contribuir al desarrollo de medidas profilácticas para los atletas profesionales que experimentan repetidas conmociones cerebrales y traumatismos craneales desde una edad temprana, algo que planean probar en experimentos futuros. “[For a concussion] Actualmente, el estándar de atención es solo reposo y tal vez analgésicos ocasionales”, comentó. “A nosotros nos parece razonable considerar la terapia antiviral como una medida profiláctica para evitar la neurodegeneración en el futuro”.
Sin embargo, Martins señaló que se necesita más investigación antes de que los resultados puedan trasladarse a la prevención de la EA. “Tienes que recordar que [the model] es un cerebro en un plato. No es un cerebro humano… Pero es un buen paso para ver si esto marcará la diferencia”, comentó.