Vírus ao supermicroscópio: como é que os vírus da gripe comunicam com as células
Investigadores descobrem novos mecanismos de entrada do vírus da gripe nas células
Os vírus da gripe são um dos factores mais prováveis de desencadear futuras pandemias. Uma equipa de investigação do Centro Helmholtz de Investigação de Infecções (HZI) e do Centro Médico - Universidade de Friburgo desenvolveu um método que pode ser utilizado para estudar a interação dos vírus com as células hospedeiras com um pormenor sem precedentes. Com a ajuda do seu novo desenvolvimento, analisaram também a forma como os novos vírus da gripe utilizam receptores alternativos para entrar nas células-alvo. Os resultados foram recentemente publicados em dois artigos na revista Nature Communications.
Microscopia confocal de uma célula (magenta, núcleo celular a azul) da linha celular A549 sobre vírus da gripe imobilizados (verde).
HZI/Broich
Os vírus não têm metabolismo próprio, pelo que têm de infetar as células hospedeiras para se replicarem. O contacto entre o vírus e a superfície celular é um primeiro passo crucial, que também pode impedir as infecções se a entrada nas células for bloqueada. "A interação com uma célula hospedeira é dinâmica e transitória para os vírus da gripe. Além disso, os processos associados ocorrem à escala nanométrica, exigindo microscópios de super-resolução para uma investigação mais precisa. Christian Sieben, chefe do grupo de investigação júnior "Nano Infection Biology" no HZI, explica o desafio que a equipa enfrentou.
Em colaboração com o departamento de "Biologia Química" do Prof. Mark Brönstrup no HZI, a sua equipa desenvolveu um protocolo universal para investigar a forma como os vírus comunicam com as células hospedeiras. Para o efeito, os cientistas imobilizaram os vírus individualmente em superfícies de vidro para microscopia. As células foram depois semeadas por cima. Nas experiências convencionais, os vírus são adicionados em cima de células previamente semeadas. A vantagem da nossa configuração experimental "de cabeça para baixo" é que os vírus interagem com as células mas não entram nelas - o momento crítico do contacto inicial com as células é assim estabilizado e pode ser analisado", diz Sieben.
Usando o exemplo de um vírus da gripe sazonal A, os investigadores utilizaram microscopia de alta e super-resolução para mostrar que o contacto entre o vírus e a superfície celular desencadeia uma cascata de reacções celulares. Em primeiro lugar, os receptores celulares acumulam-se localmente no local de ligação do vírus. Isto deve-se ao facto de os receptores se moverem mais lentamente através da membrana celular perto do local de ligação e serem, por isso, mais abundantes localmente. Posteriormente, são recrutadas proteínas celulares específicas e, por fim, o citoesqueleto de actina é dinamicamente reorganizado.
No entanto, os investigadores aplicaram o seu método não só a um modelo estabelecido da gripe A, mas também a uma nova estirpe de gripe de origem animal: o vírus H18N11, que se encontra nos morcegos da América Central e do Sul. Ao contrário da maioria dos vírus da gripe, que se ligam a glicanos - ou seja, cadeias de hidratos de carbono na superfície celular - para a infeção, o vírus H18N11 tem um alvo diferente. "Este vírus liga-se a complexos MHC de classe II - receptores de proteínas que se encontram tipicamente em certas células imunitárias", diz o Dr. Peter Reuther, líder do grupo de investigação do Instituto de Virologia do Centro Médico - Universidade de Friburgo. Está a estudar a entrada nas células do vírus da gripe A H18 derivado de morcegos.
Utilizando o rastreio de uma única molécula, os investigadores conseguiram demonstrar, pela primeira vez, que as moléculas MHCII se agrupam especificamente na superfície da célula em contacto com o vírus - um processo que é essencial para que o vírus entre na célula. As equipas de Braunschweig e Freiburg caracterizaram assim um novo modelo de infeção pelo vírus da gripe A: a ligação ao MHCII como recetor alternativo e a reorganização dinâmica da superfície celular que lhe está associada. "A descoberta de que os vírus da gripe não se ligam exclusivamente aos glicanos celulares abre novas perspectivas de investigação sobre estes agentes patogénicos", afirma Reuther. "Especialmente tendo em conta o seu potencial zoonótico, é crucial compreender melhor estes receptores alternativos."
A etapa de ligação vírus-célula é também o foco do projeto da UE COMBINE (https://www.combine-marv.eu/), que foi lançado no início de 2025 e é coordenado pelo investigador Sieben do HZI. No âmbito do COMBINE, cientistas de cinco países europeus estão a investigar o processo de entrada do vírus em novos vírus emergentes, especialmente os que têm potencial pandémico. "Este processo é um alvo potencial para terapias antivirais. A metodologia que desenvolvemos para investigar o processo de entrada do vírus pode ser aplicada a muitos outros vírus", afirma Sieben. Os novos resultados não só fornecem informações pormenorizadas sobre a biologia dos vírus da gripe. Fornecem também uma base metodológica para investigar os mecanismos de entrada de potenciais agentes patogénicos pandémicos de uma forma mais orientada - e assim identificar novos alvos para terapias antivirais.
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Publicação 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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