L'investigador de la UVic-UCC Carlo Manzo participa en una recerca que aporta nova informació sobre les primeres fases de la infecció per VIH al cos humà

El virus de la immunodeficiència humana (VIH) és un virus que ataca el sistema immunitari de l'organisme. Si no es tracta, pot provocar la síndrome de deficiència autoimmune (SIDA). Com ocorre amb altres virus, quan una substància estranya entra en el nostre cos, el sistema immunitari la reconeix com "no pròpia" i llança una resposta immunitària, on diverses cèl·lules, teixits i òrgans treballen junts per a identificar, atacar i eliminar aquesta substància estranya. En el cas del virus del VIH, primer ingressa al cos a través de les cèl·lules dendrítiques, les cèl·lules immunitàries que estan en contacte amb l'ambient extern, patrullant el nostre cos a la recerca de patògens i protegint-nos d'infeccions.

Un equip d'investigadors descriu en un nou article els mecanismes subjacents a la captura dels virus del VIH a les cèl·lules dendrítiques, i el paper que exerceix Siglec-1 en la captura i el transport d'aquestes partícules virals. L'estudi, publicat a la revista eLife, ha estat desenvolupat pels investigadors de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) Enric Gutiérrez, Nicolás Mateos, Kyra Borgman y Fèlix Campelo, liderats per la professora ICREA María García-Parajo, amb col·laboració de l'investigador Carlo Manzo de la Universitat de Vic - Universitat Central de Catalunya (UVic-UCC), Susana Benet de l’Hospital Germans Trias i Pujol i el seu Institut de Recerca (IGTP), Itziar Ekizia, Núria Izquierdo-Useros i Javier Martínez-Picado de l’IrsiCaixa, i Jon Nieto-Garai i Maier Lorizate de la Universitat del Pais Basc (UPV).

La captura i transmissió del virus

Les cèl·lules dendrítiques són aquelles encarregades de processar proteïnes, molècules o partícules estranyes i presentar-les a les cèl·lules T del sistema immunitari, actuant com a missatgers i iniciant la resposta immunitària.

Un element clau que ajuda al fet que les cèl·lules dendrítiques reconeguin i s'uneixin al virus és un grup de proteïnes de membrana encarregades de distingir entre allò propi i l'aliè. Una d'aquestes proteïnes, denominada Siglec-1, exerceix un paper clau en les primeres etapes de la infecció per VIH, específicament en la captura i transmissió del virus.

Quan el VIH entra a l'organisme el primer que troba són les superfícies mucoses, i allà s'uneix a diverses molècules. A continuació, les cèl·lules dendrítiques que expressen Siglec-1 poden capturar i transmetre el virus a altres cèl·lules, iniciant una resposta immunitària. Però en aquest trajecte, les partícules de VIH també poden utilitzar a les cèl·lules dendrítiques com a vehicles per a infectar a les cèl·lules T auxiliars, també conegudes com a cèl·lules CD4+, propagant encara més la infecció en un procés conegut com a trans-infecció. Això significa que, encara que pot ajudar a iniciar la resposta immunitària, també pot facilitar la infecció.

Encara que estudis previs, inclosos els d'IrsiCaixa, ja havien identificat prèviament a Siglec-1 com el principal receptor que s'uneix a les partícules del VIH en les cèl·lules dendrítiques actives, encara es desconeixen els mecanismes concrets de com això ocorre. Entendre el paper de Siglec-1 en la resposta immunitària al VIH és fonamental per a desenvolupar tractaments i teràpies eficaces per a les persones que viuen amb el VIH/SIDA. 

Estudiant la formació de nanoclusters i compartiments

Mitjançant l’ús de tècniques avançades com la microscòpia de superresolució i el rastreig de partícules individuals, l'equip va estudiar l'organització espacial de Siglec-1 a les membranes de les cèl·lules dendrítiques i el seu rol en les primeres fases de la infecció. Curiosament, han vist que quan les cèl·lules dendrítiques s'activen, es formen uns nanoclusters de Siglec-1, un agregat d'aquestes molècules, que són decisius per a potenciar la captura de partícules similars al VIH. I encara més important, que la unió del virus a través d'aquests nanoclusters de Siglec-1 desencadena una transformació, massiva i global, del citoesquelet d'actina de les cèl·lules dendrítiques, fet que condueix a la formació d'un únic compartiment en forma de sac que acumula els virus. Ja se sabia, prèviament, que aquests compartiments vírics estan relacionats amb la propagació i infecció de les cèl·lules T pel virus que condueix a la sida, però el mecanisme que causava la seva formació era un misteri fins ara. 

A més, els investigadors han descobert que l'organització i mobilitat d'aquests nanoclusters estan regulades per la polimerització d'actina, un procés cel·lular clau que té un paper destacat en diverses funcions biològiques. També han vist que tant la formació d'aquests nanoclusters com el confinament dels virus es produeixen en unes regions específiques de la membrana cel·lular caracteritzades per l'activitat de RhoA, una proteïna que també participa en la polimerització de l'actina. 

El potencial de la microscopia de superresolució

Les tècniques de microscòpia de superresolució i de rastreig d'una sola partícula han permès als investigadors comprendre millor els mecanismes que regulen la interacció entre els virus i les cèl·lules, especialment la distribució i funció dels receptors. "Veure per creure", comenta la professora ICREA a l’ICFO María García-Parajo, "La majoria dels virus són molt petits, amb grandàries entorn dels 100 nm, i per tant no es poden resoldre mitjançant microscòpia òptica estàndard. Encara més petits són els receptors als quals s'uneixen en la membrana cel·lular. Per això, l'ús de microscòpia de superresolució i de mètodes d'obtenció d'imatges de molècules individuals són crucials per a visualitzar directament com els virus són captats per les cèl·lules, i permeten als investigadors seguir el seu destí fins a la infecció final de les cèl·lules immunitàries”.

L'investigador d'IrsiCaixa Javier Martinez-Picado també destaca que “el 2012 l’IrsiCaixa va descobrir que Siglec-1 era una proteïna clau que funcionava com a receptor d'unió del VIH en la superfície de determinades cèl·lules immunitàries, facilitant la difusió del virus dins l'organisme. No obstant això, la manera en què Siglec-1 captura el virus en aquestes cèl·lules específiques segueix sent un misteri. Els resultats actuals ens ajuden a dibuixar una imatge més precisa de la captura del VIH per part d'aquestes cèl·lules i a desenvolupar noves eines per inhibir aquest mecanisme”.

Tot i que en el context de la infecció per VIH, el rol que juga Siglec-1 continua sent una àrea de recerca activa, i que es necessiten més estudis per a avaluar plenament les complexes interaccions i el seu potencial com a diana terapèutica, aquestes troballes ofereixen una perspectiva molt valuosa sobre les complexes interaccions entre el virus i el sistema immunitari.