Um olhar detalhado do HIV em ação

Uma aparência em 3D do vírus HIV.Crédito da Imagem: Sebastian Kaulitzki.

Pesquisadores obtém uma melhor compreensão do vírus através de microscopia eletrônica.

O trato intestinal humano, ou intestino, mais conhecido pelo seu papel na digestão, também desempenha um papel de destaque no sistema imunológico. De fato, é uma das primeiras partes do corpo que é atacada nas fases iniciais de uma infecção por HIV. Saber como o vírus infecta as células e acumula-se nesta área é fundamental para o desenvolvimento de novas terapias para as mais de 33 milhões de pessoas no mundo que vivem com o HIV. Os pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) são os primeiros a utilizar microscopia eletrônica de alta resolução para olhar a infecção pelo HIV no tecido real de um organismo infectado, oferecendo talvez a caracterização mais detalhada ainda de infecção pelo HIV no intestino.

Uma reconstrução tomográfica do cólon mostra a localização de grandes conjuntos de HIV-1, as partículas de vírus (em azul) localizadas nos espaços entre as células adjacentes. Os objetos roxos dentro de cada esfera representam os núcleos cônicos que são uma das características estruturais do vírus HIV. Crédito da Imagem: Mark Ladinsky/Caltech.
Uma reconstrução tomográfica do cólon mostra a localização de grandes conjuntos de HIV-1, as partículas de vírus (em azul) localizadas nos espaços entre as células adjacentes. Os objetos roxos dentro de cada esfera representam os núcleos cônicos que são uma das características estruturais do vírus HIV.
Crédito da Imagem: Mark Ladinsky/Caltech.

As conclusões da equipe são descritas na edição de 30 de janeiro da PLOS sobre micróbios patogênicos.

“Olhando para uma infecção real dentro do tecido (real) é um grande avanço”, diz Mark Ladinsky, um cientista responsável pelo estudo através do microscópio eletrônico da Caltech e principal autor do artigo. “Algo como HIV, é geralmente muito difícil e perigoso de se estudar, porque o vírus é um agente infeccioso. Nós usamos um modelo animal implantado com o tecido humano, para que possamos estudar o vírus real sob, essencialmente, as suas circunstâncias normais.”

Ladinsky trabalhou com Pamela Bjorkman, Max Delbrück, professor de Biologia da Caltech, para captar imagens tridimensionais de células normais, juntamente com tecidos infectados pelo HIV do intestino de um modelo de camundongo modificado para ter um sistema imunológico humano. A equipe usou uma técnica chamada tomografia computadorizada de elétrons, no qual uma amostra de tecido é incorporado no plástico e colocado sob um microscópio de alta potência. Em seguida, a amostra é inclinada incrementalmente através de um curso de 120 graus, e as imagens são tiradas do mesmo em intervalos de um grau. Todas as imagens são, então, cuidadosamente alinhadas uma com as outras e, por meio de um processo chamado de projeção, transforma-se em uma reconstrução 3D que permite diferentes lugares dentro do volume a ser visualizado em um pixel de cada vez.

“A maioria dos estudos de microscopia eletrônica anteriores de HIV têm-se centrado sobre o vírus em si ou na infecção de culturas de células cultivadas em laboratório”, diz Bjorkman, que também é um investigador do Instituto Médico Howard Hughes. “O nosso é o primeiro grande estudo de microscopia eletrônica foi para observar o HIV interagindo com outras células no tecido intestinal real de um modelo animal infectado.”

Através das imagens detalhadas, Ladinsky e Bjorkman foram capazes de confirmar diversas observações feitas do HIV em estudos anteriores, in vitro,  incluindo a estrutura e o comportamento do vírus, uma vez que os gomos fora das células infectadas movem-se para o tecido circundante e os detalhes estruturais do HIV brotam a partir de células dentro de um tecido infectado. A equipe também descreveu várias observações novas, incluindo a existência de “grupos” de HIV entre as células, as evidências mostram que o HIV pode infectar novas células tanto por contato direto ou por vírus livres no mesmo tecido, e que os “grupos” de HIV podem ser encontradas no intestino.

“O estudo sugere que uma célula infectada libera o vírus recém formado em um padrão de onda semi-síncrona,” explica Ladinsky. “Ela não se parece com um gomo do vírus de fora e depois outro de uma forma aleatória. Pelo contrário, parece que os “grupos” de vírus brotam de uma determinada célula dentro de um determinado período de tempo e, em seguida, um pouco mais tarde, um outro grupo faz o mesmo, e, em seguida, uma outra, e assim por diante. ”

A equipe chegou a essa conclusão através da identificação única de células infectadas utilizando microscopia eletrônica. Dai eles olharam para as partículas de HIV a distâncias diferentes da célula original e viu que os “grupos” de partículas ficavam mais maduras a medida que a distância da célula infectada aumentava.

“Essa descoberta mostrou que de fato essas células estão produzindo ondas de vírus ao invés de vírus individuais, o que foi uma observação agradável,” disse Ladinsky.

Além de produzir ondas de vírus, as células infectadas também espalham o HIV através do contato direto com seus vizinhos. Bjorkman e Ladinsky foram capazes de visualizar esse fenômeno, conhecido como sinapse virológica, usando microscopia eletrônica.

“Fomos capazes de ver uma célula produzir um broto viral que está em contato com uma célula próxima, o que sugere que ele está prestes a infecta-la diretamente”, diz Ladinsky. “O espaço entre estas duas células representa a sinapse virológica.”

Finalmente, a equipe encontrou “grupos” de HIV que se acumularam entre as células, onde não havia nenhuma indicação de uma sinapse virológica. Isto sugere que uma sinapse virológica, que pode ser protegida a partir de algumas das defesas imunológicas do corpo humano, não é a única maneira na qual o HIV pode infectar novas células. A conclusão da transferência do HIV via “grupos” livres de vírus livres, oferece esperança para o tratamento com medicamentos à base de proteínas, tais como anticorpos, que podem ser um meio eficaz de aumentar ou substituir os atuais esquemas de tratamento que usam pequenas moléculas anti-retrovirais.

“Nós vimos esses “grupos” de vírus em locais onde não esperávamos inicialmente vê-los, no fundo, no intestino”, explica ele. “A maioria das células imunes no intestino são encontradas mais acima, de modo a encontrar grandes quantidades de vírus nas regiões da cripta foi surpreendente.”

A equipe continuará os seus esforços para olhar o HIV e o vírus relacionado em condições naturais, utilizando modelos animais adicionais e pessoas.

“O objetivo final é olhar para uma infecção materna no tecido humano para obter uma imagem real de como ele está trabalhando dentro do corpo, e espero fazer uma diferença positiva na luta contra esta epidemia”, disse Bjorkman.

Referências:

01 – Caltech: A Detailed Look at HIV in Action (janeiro, 2014).

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Douglas Rodrigues Aguiar de Oliveira
Sou fundador da Universo Racionalista | Graduando em Tecnologia em Redes de Computadores pela Universidade de Franca | Especialista em Fundamentals of Computing Network Security ( • Design and Analyze Secure Networked Systems • Basic Cryptography and Programming with Crypto API • Hacking and Patching • Secure Networked System with Firewall and IDS ) pela University of Colorado | Especialização em andamento em Cybersecurity ( • Computer Forensics • Network Security • Cybersecurity Fundamentals • Cybersecurity Risk Management • Cybersecurity Capstone ) pela Rochester Institute of Technology | Certificação em Information Security Specialist ( • InfoSec Foundation • Ethical Hacking Essentials • Computer Forensics Foundation ) pela ITCERTS | Certificação em Information Security Analyst ( • Information Security Policy Foundation • Vulnerability Management Foundation ) pela ITCERTS | Cursei integralmente as disciplinas teóricas em Licenciatura em Filosofia pela Universidade de Franca, mas não realizei o estágio supervisionado para a obtenção do diploma de Ensino Superior | Especialista em Journey of the Universe: A Story for Our Times pela Yale University | Colaborador do Instituto Ética, Racionalidade e Futuro da Humanidade | Colunista da Climatologia Geográfica | Membro da Rede Brasileira de Astrobiologia | Abaixo, segue o endereço do currículo na plataforma Lattes e LinkedIn.