Virus bajo el supermicroscopio: cómo se comunican los virus de la gripe con las células
Los investigadores descubren nuevos mecanismos de entrada de los virus de la gripe en las células
Los virus de la gripe figuran entre los desencadenantes más probables de futuras pandemias. Un equipo de investigadores del Centro Helmholtz de Investigación de Infecciones (HZI) y del Centro Médico - Universidad de Friburgo ha desarrollado un método que permite estudiar la interacción de los virus con las células huésped con un detalle sin precedentes. Con ayuda de su nuevo desarrollo, también han analizado cómo los nuevos virus de la gripe utilizan receptores alternativos para entrar en las células diana. Los resultados se han publicado recientemente en dos artículos de la revista Nature Communications.
Microscopía confocal de una célula (magenta, núcleo celular en azul) de la línea celular A549 sobre virus de la gripe inmovilizados (verde).
HZI/Broich
Los virus carecen de metabolismo propio, por lo que deben infectar a las células huésped para replicarse. El contacto entre el virus y la superficie celular es un primer paso crucial, que también puede impedir las infecciones si se bloquea la entrada en las células. "La interacción con una célula huésped es dinámica y transitoria en el caso de los virus de la gripe. Además, los procesos asociados ocurren a nanoescala, lo que requiere microscopios de superresolución para una investigación más precisa. Por tanto, con los métodos convencionales no ha sido posible investigar con más detalle este importante primer contacto", afirma el profesor Christian Sieben, director del grupo de investigación junior "Biología de la nanoinfección" del HZI, explicando el reto al que se ha enfrentado el equipo.
En colaboración con el departamento de "Biología Química" del Prof. Mark Brönstrup en el HZI, su equipo ha desarrollado un protocolo universal para investigar cómo se comunican los virus con las células huésped. Para ello, los científicos inmovilizaron virus individualmente en superficies de vidrio para microscopía. A continuación, se sembraron células encima. En los experimentos convencionales, los virus se añaden sobre las células previamente sembradas. "La ventaja de nuestro montaje experimental 'al revés' es que los virus interactúan con las células pero no entran en ellas; el momento crítico del contacto celular inicial queda así estabilizado y puede analizarse", afirma Sieben.
Utilizando el ejemplo del virus de la gripe estacional A, los investigadores emplearon microscopía de alta resolución y superresolución para demostrar que el contacto entre el virus y la superficie celular desencadena una cascada de reacciones celulares. En primer lugar, los receptores celulares se acumulan localmente en el lugar de unión del virus. Esto se debe al hecho de que los receptores se mueven más lentamente a través de la membrana celular cerca del sitio de unión y, por lo tanto, son más abundantes localmente. Posteriormente, se reclutan proteínas celulares específicas y, por último, se reorganiza dinámicamente el citoesqueleto de actina.
Sin embargo, los investigadores aplicaron su método no sólo a un modelo establecido de gripe A, sino también a una nueva cepa de gripe de origen animal: el virus H18N11, que se encuentra en murciélagos de América Central y del Sur. A diferencia de la mayoría de los virus de la gripe, que se unen a glicanos -es decir, cadenas de carbohidratos en la superficie celular- para infectar, el virus H18N11 tiene un objetivo diferente. "Este virus se une a complejos MHC de clase II, receptores proteínicos que suelen encontrarse en determinadas células inmunitarias", explica el Dr. Peter Reuther, jefe del grupo de investigación del Instituto de Virología del Centro Médico de la Universidad de Friburgo. Está estudiando la entrada en las células de los virus de la gripe A H18 derivados de murciélagos.
Mediante el rastreo con una sola molécula, los investigadores pudieron demostrar por primera vez que las moléculas MHCII se agrupan específicamente en la superficie celular al entrar en contacto con el virus, un proceso esencial para que el virus penetre en la célula. Los equipos de Braunschweig y Friburgo han caracterizado así un nuevo modelo de infección por gripe A: la unión a MHCII como receptor alternativo y la reorganización dinámica asociada de la superficie celular. "El hallazgo de que los virus de la gripe no se unen exclusivamente a los glicanos celulares abre nuevas perspectivas para la investigación de estos patógenos", afirma Reuther. "Sobre todo teniendo en cuenta su potencial zoonótico, es crucial comprender mejor estos receptores alternativos".
El paso de unión virus-célula es también el foco del proyecto COMBINE de la UE (https://www.combine-marv.eu/), que se puso en marcha a principios de 2025 y está coordinado por Sieben, investigador del HZI. En COMBINE, científicos de cinco países europeos investigan el proceso de entrada del virus en los nuevos virus emergentes, especialmente los que tienen potencial pandémico. "Este proceso es un objetivo potencial para las terapias antivirales. La metodología que hemos desarrollado para investigar el proceso de entrada del virus puede aplicarse a muchos otros virus", afirma Sieben. Los nuevos resultados no sólo aportan información detallada sobre la biología de los virus de la gripe. También proporcionan una base metodológica para investigar los mecanismos de entrada de posibles patógenos pandémicos de forma más específica, y así identificar nuevas dianas para terapias antivirales.
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Publicación original
Lukas Broich, Hannah Wullenkord, Maria Kaukab Osman, Yang Fu, Mathias Müsken, Peter Reuther, Mark Brönstrup, Christian Sieben; "Single influenza A viruses induce nanoscale cellular reprogramming at the virus-cell interface"; Nature Communications, Volume 16, 2025-4-25
Maria Kaukab Osman, Jonathan Robert, Lukas Broich, Dennis Frank, Robert Grosse, Martin Schwemmle, Antoni G. Wrobel, Kevin Ciminski, Christian Sieben, Peter Reuther; "The bat influenza A virus subtype H18N11 induces nanoscale MHCII clustering upon host cell attachment"; Nature Communications, Volume 16, 2025-4-25
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