El profesor Ralf Bartenschlager, del Departamento de Enfermedades Infecciosas de la Universidad de Heidelberg, junto con investigadores del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL), ha conseguido en 3D la replicación del SARS-CoV-2 cuando infecta las células.
Y es que, paralelamente a las investigaciones que se llevan a cabo en todo el mundo para conseguir vacunas profilácticas eficaces contra el nuevo coronavirus y se testan fármacos ya conocidos para otras enfermedades que pueden ayudar a frenarlo, otros científicos siguen estudiando su biología molecular, en la esperanza de neutralizarlo en algún momento. La clave está en controlar los mecanismos biológicos que impulsan el ciclo de replicación del coronavirus SARS-CoV-2.
En un novedoso estudio, publicado en Cell Host & Microbe, el profesor Bartenschlager, con la ayuda del equipo de Yannick Schwab en EMBL y utilizando su instalación central de microscopía electrónica, realizó un análisis de imágenes detallado para determinar cómo el virus reprograma las células infectadas.
Las células que infectan el SARS-CoV-2 mueren con bastante rapidez, en solo 24 a 48 horas. Esto indica que el nuevo coronavirus daña la célula humana de tal manera que se vuelve a cablear y esencialmente se fuerza a producir progenie viral.
SARS-CoV-2 produce sus propios orgánulos de replicación
El objetivo principal de este trabajo era identificar los cambios morfológicos dentro de una célula, que son inherentes a esta reprogramación. “Desarrollar fármacos que supriman la replicación viral y, por tanto, la consecuencia de la infección, así como la muerte celular inducida por el virus, es clave para comprender mejor los mecanismos biológicos que impulsan su ciclo de replicación”, explica el profesor Bartenschlager.
El equipo utilizó las instalaciones de imágenes en EMBL y técnicas de imágenes de última generación para determinar la arquitectura 3D de las células infectadas con SARS-CoV-2, así como las alteraciones de la arquitectura celular causadas por este agente patógeno.
De esta forma, pudieron crear reconstrucciones en 3D de células completas y sus compartimentos subcelulares. “Estamos proporcionando información crítica sobre los cambios estructurales inducidos por virus en las células humanas estudiadas”, según Ralf Bartenschlager.
Las imágenes revelaron un cambio masivo en los sistemas de endomembranas de las células infectadas, que permite a la célula definir diferentes compartimentos y sitios.
El nuevo coronavirus SARS-CoV-2 induce cambios de membrana de tal manera que puede producir sus propios orgánulos de replicación. Estos son mini compartimentos de replicación donde el genoma viral se amplifica enormemente.
Datos estructurales en 3D compartidos
Para llegar a esto, el virus requiere superficies de membrana. Estas se crean aprovechando un sistema de membrana celular y creando un orgánulo, que tiene una apariencia muy distinta. Los científicos lo describen como una acumulación masiva de burbujas: dos capas de membrana que forman un gran globo. Dentro de estos globos, que forman un compartimento muy protegido, los genomas virales se multiplican y liberan para incorporarse a nuevas partículas del SARS-CoV-2.
Este cambio sorprendente se puede ver en las células solo unas pocas horas después de la infección. «Vimos cómo y dónde se replica el virus dentro de la célula, y cómo secuestra su maquinaria huésped para ser liberado después de la multiplicación», describe el doctor Yannick Schwab, responsable de Microscopía Electrónica del EMBL.
Hasta ahora, se sabía poco sobre el origen y desarrollo de los efectos que causa el SARS-CoV-2 en el cuerpo humano. Esto incluye la falta de conocimiento sobre el mecanismo por el cual la infección conduce a la muerte de las células infectadas.
Estos científicos, al describir su trabajo, han compartido con la comunidad científica la información recopilada y, en particular, el repositorio sin precedentes de datos estructurales en 3D sobre subestructuras inducidas por virus. “Estamos sentando un precedente al compartir todos los datos que conseguimos con la comunidad científica”, subraya Schwab en la esperanza de que esta información ayude en el desarrollo de medicamentos antivirales.
