Virus al super microscopio: come i virus influenzali comunicano con le cellule
I ricercatori scoprono nuovi meccanismi di ingresso dei virus influenzali nelle cellule
I virus influenzali sono tra i più probabili fattori scatenanti di future pandemie. Un gruppo di ricercatori del Centro Helmholtz per la Ricerca sulle Infezioni (HZI) e del Centro Medico - Università di Friburgo ha sviluppato un metodo che può essere utilizzato per studiare l'interazione dei virus con le cellule ospiti con un dettaglio senza precedenti. Con l'aiuto del loro nuovo sviluppo, hanno anche analizzato come i nuovi virus influenzali utilizzino recettori alternativi per entrare nelle cellule bersaglio. I risultati sono stati recentemente pubblicati in due articoli sulla rivista Nature Communications.
Microscopia confocale di una cellula (magenta, nucleo cellulare in blu) della linea cellulare A549 su virus influenzale immobilizzato (verde).
HZI/Broich
I virus non hanno un proprio metabolismo e devono quindi infettare le cellule ospiti per replicarsi. Il contatto tra il virus e la superficie cellulare è un primo passo cruciale, che può anche impedire le infezioni se l'ingresso nelle cellule viene bloccato. "L'interazione con la cellula ospite è dinamica e transitoria per i virus influenzali. Inoltre, i processi associati avvengono su scala nanometrica e richiedono microscopi a super-risoluzione per un'indagine più precisa. Utilizzando approcci convenzionali, non è stato quindi possibile indagare questo importante primo contatto in modo più dettagliato", afferma il Prof. Christian Sieben, responsabile del gruppo di ricerca junior "Nano Infection Biology" dell'HZI, spiegando la sfida che il team ha affrontato.
In collaborazione con il dipartimento "Biologia chimica" del Prof. Mark Brönstrup all'HZI, il suo team ha sviluppato un protocollo universale per studiare come i virus comunicano con le cellule ospiti. A tal fine, gli scienziati hanno immobilizzato i virus singolarmente su superfici di vetro per microscopia. Le cellule sono state poi seminate sopra. Negli esperimenti convenzionali, i virus vengono aggiunti sopra le cellule pre-seminate. "Il vantaggio della nostra configurazione sperimentale 'a testa in giù' è che i virus interagiscono con le cellule ma non vi entrano: il momento critico del contatto iniziale con le cellule viene così stabilizzato e può essere analizzato", spiega Sieben.
Utilizzando l'esempio del virus dell'influenza A stagionale, i ricercatori hanno usato la microscopia ad alta e super-risoluzione per dimostrare che il contatto tra il virus e la superficie cellulare innesca una cascata di reazioni cellulari. In primo luogo, i recettori cellulari si accumulano localmente nel sito di legame del virus. Ciò è dovuto al fatto che i recettori si muovono più lentamente attraverso la membrana cellulare in prossimità del sito di legame e sono quindi più abbondanti a livello locale. Successivamente, vengono reclutate proteine cellulari specifiche e infine il citoscheletro di actina viene riorganizzato dinamicamente.
Tuttavia, i ricercatori hanno applicato il loro metodo non solo a un modello consolidato di influenza A, ma anche a un nuovo ceppo influenzale di origine animale: il virus H18N11, che si trova nei pipistrelli dell'America centrale e meridionale. A differenza della maggior parte dei virus influenzali, che per l'infezione si legano ai glicani, cioè alle catene di carboidrati presenti sulla superficie cellulare, il virus H18N11 ha un bersaglio diverso. "Questo virus si lega ai complessi MHC di classe II, recettori proteici che si trovano tipicamente su alcune cellule immunitarie", spiega il dottor Peter Reuther, responsabile del gruppo di ricerca dell'Istituto di virologia del Centro medico dell'Università di Friburgo. Sta studiando l'ingresso nelle cellule dei virus dell'influenza A H18 derivati dai pipistrelli.
Utilizzando il tracciamento di singole molecole, i ricercatori sono riusciti a dimostrare per la prima volta che le molecole MHCII si raggruppano specificamente sulla superficie cellulare al momento del contatto con il virus, un processo essenziale per l'ingresso del virus nella cellula. I team di Braunschweig e Friburgo hanno così caratterizzato un nuovo modello di infezione da influenza A: il legame con MHCII come recettore alternativo e la relativa riorganizzazione dinamica della superficie cellulare. "La scoperta che i virus influenzali non si legano esclusivamente ai glicani cellulari apre nuove prospettive per la ricerca su questi patogeni", afferma Reuther. "Soprattutto in considerazione del loro potenziale zoonotico, è fondamentale comprendere meglio questi recettori alternativi".
La fase di legame virus-cellula è anche al centro del progetto europeo COMBINE (https://www.combine-marv.eu/), lanciato all'inizio del 2025 e coordinato dal ricercatore Sieben dell'HZI. Nell'ambito di COMBINE, scienziati di cinque Paesi europei stanno studiando il processo di ingresso dei virus emergenti, in particolare di quelli con potenziale pandemico. "Questo processo è un potenziale bersaglio per le terapie antivirali. La metodologia che abbiamo sviluppato per studiare il processo di ingresso del virus può essere applicata a molti altri virus", afferma Sieben. I nuovi risultati non solo forniscono approfondimenti sulla biologia dei virus influenzali. Essi forniscono anche una base metodologica per studiare i meccanismi di ingresso di potenziali patogeni pandemici in modo più mirato, identificando così nuovi bersagli per le terapie antivirali".
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
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
Altre notizie dal dipartimento scienza
