Immagine, linea di cellule renali embrionali umane spesso utilizzata nella ricerca grazie alla loro crescita affidabile. Credito: Felix Petermann, MDC.
Nuovi approfondimenti sulla prevenzione delle infezioni da herpes sono stati pubblicati su Nature Communications. I ricercatori dell’Istituto per la biologia dei sistemi medici di Berlino (BIMSB) presso l’MDC hanno utilizzato il sequenziamento dell’RNA a cellula singola per comprendere meglio le infezioni virali.
“Se il labbro inizia a formicolare e hai prurito, spesso significa che stai per avere un’herpes labiale”, una piccola e dolorosa vescica piena del virus altamente contagioso dell’herpes simplex (HSV). Circa l’80% della popolazione globale è portatrice del virus dell’herpes simplex di tipo 1 (HSV-1). Una volta che una persona contrae il virus, esso rimane nel corpo per il resto della sua vita e di solito passa completamente inosservato. In rari casi, come nei neonati o nelle persone con sistema immunitario debole, il virus dell’herpes può causare infiammazione al cervello o ai polmoni.
Ora, un gruppo di ricercatori sta esaminando esattamente cosa succede all’interno delle singole cellule durante un’infezione da herpes. Il capo del team è il Professor Markus Landthaler del Berlin Institute for Medical Systems Biology (BIMSB) presso il Max Delbrueck Center for Molecular Medicine (MDC). Emanuel Wyler e Vedran Franke sono i due autori principali dello studio sulle infezioni da HSV-1, che è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications.
Inibire l’infezione da herpes
Al BIMSB, il bioinformatico Franke sviluppa algoritmi che gli consentono di prevedere la probabilità che l’infezione progredisca nelle singole cellule. Wyler e Franke volevano sapere esattamente cosa potesse incoraggiare o rallentare l’infezione. Hanno studiato le differenze nel modo in cui l’infezione progredisce nelle singole cellule e hanno scoperto che il fattore di trascrizione NRF2 svolge un ruolo importante.
Gli autori affermano che l’attivazione di NRF2 rallenta l’avanzamento dell’infezione.
“Abbiamo visualizzato i cambiamenti nella regolazione di ciascun gene che abbiamo studiato in una singola cellula. Questo ci ha mostrato che il livello di attivazione del fattore di trascrizione NRF2 può essere un marker per la resistenza temporanea all’infezione da HSV-1“, afferma Franke. Anche le condizioni della cellula sembrano essere decisive. I ricercatori hanno scoperto che una cellula è più vulnerabile all’infezione da HSV-1 durante alcune fasi del ciclo cellulare rispetto ad altre.
Lo studio presenta anche un’altra scoperta: un farmaco attualmente in fase di test per pazienti con malattia renale cronica potrebbe inibire l’infezione da herpes attivando il fattore di trascrizione NRF2. Quando il virus dell’herpes entra nelle cellule ospiti, porta con sé le proprie informazioni genetiche. Ciò significa che sia i geni umani che i virus sono attivati nelle cellule infette. Quando il team ha trattato queste cellule con il farmaco renale – Bardoxolone metile – il virus è diventato meno produttivo. Ha attivato meno dei suoi stessi geni, che normalmente alimenterebbero l’infezione. Gli autori ritengono che ciò sia dovuto all’effetto del farmaco sul fattore di trascrizione NRF2.
Vedi anche, Importante scoperta: la proteina beta amiloide protegge il cervello dall’ infezione da herpes.
Dati precisi grazie al sequenziamento dell’RNA a cellula singola
Ad oggi, pochi ricercatori hanno studiato un’infezione virale acuta in modo così completo come il team BIMSB. Il suo lavoro si basa su un metodo in uso presso l’MDC dal 2016: sequenziamento dell’RNA a singola cellula. Il sequenziamento convenzionale consentirebbe ai ricercatori di scoprire quali geni nelle cellule investigate erano attivi in media, ma le differenze nelle cellule non sarebbero visibili. Le informazioni prodotte con questi metodi sono un po’ come un frullato di frutta: “Se metto 10 tipi di frutta in un frullatore, posso dire all’incirca che il frullato contiene, diciamo, more quando lo assaggio”, dice Wyler. “Con il sequenziamento dell’RNA a cellula singola, non stiamo preparando un frullato, stiamo preparando un’insalata di frutta. Posso immediatamente identificare le more e dire esattamente quante ne sono nell’insalata”.
Wyler e Franke hanno collaborato strettamente per comprendere e confrontare i dati. In laboratorio, il team ha studiato circa 12.000 cellule epiteliali umane infette da HSV-1. Per ogni cellula, il nuovo metodo di sequenziamento ha prodotto un set di dati separato contenente informazioni sui geni attivati. “Se hai 12.000 cellule e 3.000 geni analizzati, guardare un enorme foglio di calcolo Excel non sarà di grande aiuto”, afferma Wyler.
I ricercatori hanno precedentemente utilizzato il sequenziamento di RNA convenzionale per identificare circa 70 geni HSV-1 che sono attivati nella cellula ospite. “Fino ad ora”, afferma Wyler, “si sapeva solo che i geni US1 e UL54 sono attivi contemporaneamente in un gruppo di cellule. Il nuovo studio mostra che alcune cellule attivano solo uno dei due geni, ma non sappiamo perché solo uno di essi sia attivato”. Wyler e Franke affermano che tutti i risultati presentati nel loro articolo erano possibili solo con il sequenziamento dell’RNA a cellula singola.
Progetto per ulteriori ricerche
Il virus dell’herpes è un buon modello di ricerca perché è relativamente facile da lavorare in laboratorio. Gli autori vedono il loro lavoro come un modello che mostra come il sequenziamento dell’RNA a singola cellula possa aiutare i ricercatori a comprendere le infezioni virali.
I ricercatori stanno già pianificando di utilizzare il metodo per analizzare altri due virus. Lavorando con il Professor Christian Drosten della Charite — Universitaetsmedizin Berlin e con i virologi della Freie Universitaet Berlin, Wyler e Franke sperano di ricercare un altro tipo di herpes e coronavirus. Nell’uomo, i coronavirus possono causare raffreddori e malattie respiratorie occasionalmente gravi.
Fonte, Nature
