Los insectos transmiten la inmunidad antiviral a las crías
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Los insectos no producen las células y los anticuerpos característicos de la respuesta inmunitaria adaptativa de los vertebrados. Como resultado, los científicos asumieron durante años que los insectos dependen de defensas inmunitarias innatas que no son hereditarias ni están dirigidas a ningún patógeno en particular. Sin embargo, en los últimos 20 años, ha surgido evidencia de que los invertebrados heredan algunos tipos de inmunidad de sus padres, pero aún no está claro cómo o con qué frecuencia sucede. En un estudio publicado el 15 de diciembre en Cell Reports, los investigadores muestran que las moscas de la fruta (Drosophila melanogaster) y los mosquitos ( Aedes aegypti)pasan inmunidad a los virus a su progenie durante múltiples generaciones.
Los autores presentan un conjunto muy completo de experimentos que detallan la existencia de esta transferencia de algún tipo de memoria inmunológica a la descendencia de generación en generación, dice Barbara Milutinovi, postdoctorado en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria que no participó en el trabajo. Algunos científicos aún discuten la inmunidad en Drosophila como si fuera algo innato y no adaptado a ciertos patógenos, agrega, pero este estudio nos muestra. . . que está sucediendo algo realmente específico.
Maria Carla Saleh, inmunóloga del Instituto Pasteur de París, y sus colegas se propusieron comprender la inmunidad en los insectos porque los mosquitos, mientras que los vectores de tantos virus que hacen las personas enfermas, ellas mismas están ilesas de estas infecciones. El mismo virus producirá una enfermedad fatal en humanos, pero el mosquito estará súper feliz, dice ella. Se centraron en las llamadas infecciones virales persistentes: aquellas con títulos virales altos pero sin costos de aptitud para sus insectos huéspedes. Comprender la base de las infecciones persistentes podría hacer posible sacar al mosquito de este estado persistente, ya sea para sucumbir al patógeno o eliminarlo, explica.
Definitivamente, la información parece estar siendo transmitida como ADN.
Maria Carla Saleh, Institut Pasteur
En el laboratorio de Saleh, los investigadores a menudo trabajan con moscas de la fruta porque tienen sistemas inmunológicos similares a los de los mosquitos y es mucho más fácil trabajar con ellas. En 2018, el equipo demostró que D. melanogaster que fueron expuestas a un virus cuando las larvas lo combatieron con éxito como adultos, mientras que los adultos nave no lo hicieron. La siguiente pregunta era si este tipo de preparación inmunológica también podría transmitirse de padres a hijos.
En el nuevo estudio, Saleh y sus colegas inyectaron moscas de la fruta hembra con el virus Sindbis recombinante o una inyección simulada del mismo volumen que no contiene virus. El virus Sindbis es transportado por mosquitos en Europa, Asia, África y Australia. Las infecciones suelen ser leves en las personas y pueden incluir artritis, fiebre y sarpullido. En contraste, Sindbis en moscas de la fruta produce altos títulos virales pero no los enferma, ni pasa de madre a descendencia. Después de recibir la inyección, las hembras se aparearon y pusieron huevos. Una vez que la siguiente generación alcanzó la edad adulta, los investigadores inyectaron a la nueva generación el mismo virus Sindbis recombinante. Las moscas cuyas madres habían sido infectadas con el virus terminaron con títulos virales más bajos y una actividad más baja del gen informador modificado en el virus que la descendencia de las madres que se infectaron simuladamente antes del apareamiento.
Los investigadores determinaron que los efectos protectores de una infección por virus en la generación fundadora persistieron al menos cinco generaciones. Vieron niveles similares de protección antiviral transgeneracional cuando repitieron los experimentos con otros tres virus de ARN monocatenario de sentido positivo, pero no con un virus de ARN de doble cadena o un virus de ARN monocatenario de sentido negativo.
Para determinar si el virus intacto era necesario o no para la inmunidad antiviral en la progenie, los investigadores construyeron ARN de doble cadena correspondiente a dos partes diferentes del virus Sindbis, que imita las formas intermedias del virus creadas durante la replicación viral. Cuando se inyectó en moscas hembras, este trozo de ARN de doble cadena también protegió a su descendencia de posteriores desafíos virales. Eso fue alucinante porque significa que de alguna manera el sistema está reconociendo que este ARN de doble cadena. . . es exógeno o que es algo contra lo que se debe crear inmunidad, dice Saleh.
A continuación, los autores inyectaron mosquitos Aedes aegypti hembras con virus chikungunya de sentido único positivo. virus de ARN trenzado que puede causar dolores de cabeza, dolor muscular e inflamación de las articulaciones en las personas o alimentarlas con una comida de sangre infectada. Cuando los investigadores expusieron posteriormente a las crías de mosquitos al virus, los insectos tenían títulos virales más bajos que aquellos cuyas madres habían sido simuladamente infectadas.
En su estudio de 2018, Saleh y sus colegas demostraron que el ADN viral corresponde a una parte de una secuencia de ARN viral estaba presente en moscas adultas después de haber estado expuestas a un virus como larvas. Con la corazonada de que el ADN viral estaba desempeñando un papel en la inmunidad transgeneracional que habían observado en el nuevo estudio, los autores observaron los niveles de ADN y ARN viral en moscas que habían sido infectadas con uno de los dos virus de ARN monocatenario de sentido positivo y en su descendencia. Encontraron tanto ARN viral, como se esperaba para una infección actual, como ADN viral en las madres, pero la descendencia no tenía ningún ARN viral, solo ADN viral.
Definitivamente, la información parece estar siendo transmitida como ADN, dice Saleh. Pero el artículo abre muchas preguntas. Por ejemplo, esta protección o esta transmisión de inmunidad antiviral, solo la pudimos observar para virus de ARN monocatenario positivo. ¿Por qué?
Un trabajo anterior ha demostrado que este tipo de mecanismos que confieren algún tipo de memoria existen en los invertebrados, o al menos en algunos invertebrados, y tal vez se vean bastante diferentes a lo que solíamos ver en el sistema inmunológico de los vertebrados, dice Matt Ballinger, biólogo de la Universidad Estatal de Mississippi que no participó en el estudio. Probablemente durante los próximos cinco o diez años, [el campo] estará trabajando para tratar de averiguar exactamente cómo sucede eso. Presentaron bastantes pasos nuevos, solo en este documento, que vale la pena seguir.
Además de las preguntas enfocadas sobre el ADN viral y cómo los virus de ARN monocatenario de sentido positivo hacen esto , hay implicaciones para la salud humana en este trabajo, según Bryony Bonning, biólogo de insectos de la Universidad de Florida que no participó en el estudio.
Hay varios virus con genomas de ARN monocatenario que son transmitida a los humanos por los mosquitos, incluidos el dengue, el chikungunya, el zika, la fiebre amarilla y los virus del Nilo Occidental, dice Bonning. Comprender cómo el mosquito podría tener un mecanismo inmunológico para suprimir la replicación de estos virus humanos. . . Podrías imaginar que aguas abajo, si lo manejas, podría haber algo que podría usarse para tratar de suprimir la transmisión de los virus a los humanos.
JA Mondotte et al., Evidencia de inmunidad antiviral transgeneracional de larga duración en insectos, Célula Informes, doi:10.1016/j.celrep.2020.108506, 2020.