Nuove scoperte sulla riattivazione del virus varicella zoster

Il virus varicella zoster, o VZV, è un virus comune che può causare due grossi problemi di salute. Il primo è la varicella, che si verifica quando una persona prende il virus per la prima volta. Il secondo è l'herpes zoster, che può apparire più tardi quando il virus si riattiva. Gli adulti più anziani sono particolarmente colpiti dall'herpes zoster e possono anche soffrire di un forte dolore chiamato nevralgia post-erpetica. In alcuni casi, il VZV può portare a seri problemi di salute come polmonite, infiammazione del cervello (encefalite), infiammazione delle membrane protettive che coprono il cervello e il midollo spinale (meningite) e infiammazione dei vasi sanguigni (vasculite).

#Come il VZV influisce sul sistema nervoso

Il VZV ha una capacità unica di nascondersi nel sistema nervoso. Una volta che una persona viene infettata, il virus si stabilisce in alcune cellule nervose e può rimanere lì senza causare sintomi per molto tempo. I ricercatori hanno scoperto che circa il 2-5% delle cellule nervose in un'area specifica del sistema nervoso umano contiene il DNA del VZV, e ogni cellula infetta porta un piccolo numero di copie del materiale genetico del virus. Gli studi suggeriscono anche che il VZV può nascondersi in diversi tipi di cellule nervose oltre a quelle tipicamente associate al dolore e alla sensibilità.

#Latenza e riattivazione del VZV

Quando il VZV è in uno stato latente, il materiale genetico del virus esiste in una forma che non sta attivamente producendo nuove particelle virali. Questo periodo è caratterizzato da un'attività limitata del virus, ma ha il potenziale di riattivarsi in seguito. Un componente chiave coinvolto in questo processo è il trascritto di latenza del VZV (VLT), che è un prodotto realizzato dal virus durante la latenza. Il VLT può essere modificato in diversi modi ed è l'unico prodotto virale costantemente trovato nelle cellule nervose poco dopo la morte.

La ricerca ha dimostrato che quando alcune cellule nervose infette da VZV vengono stimolate in un laboratorio, producono il VLT, indicando una possibile transizione da uno stato latente a uno attivo. L'espressione di un altro prodotto virale, VLT-ORF63, suggerisce che potrebbe avere un ruolo quando il virus si riattiva.

#Sfide nello studio del VZV

Studiare come il VZV si nasconde e può riattivarsi presenta sfide per i ricercatori. Una delle principali difficoltà è la disponibilità limitata di cellule nervose umane per esperimenti di laboratorio. L'uso di cellule embrionali umane o cellule staminali è un'alternativa, ma questi metodi possono essere costosi e richiedere tempo. Le colture cellulari risultanti possono anche essere diverse e imprevedibili, complicando gli sforzi di ricerca.

#Un nuovo approccio con le cellule SH-SY5Y

Per superare queste sfide, i ricercatori si sono rivolti alle cellule SH-SY5Y, un tipo di cellula di neuroblastoma che può comportarsi come cellule nervose. Queste cellule sono più facili da coltivare in grandi quantità e possono essere indotte a diventare simili a neuroni, permettendo ai ricercatori di studiare come si comporta il VZV in un ambiente più controllato. Ricerche precedenti hanno mostrato che il VZV può infettare queste cellule e replicarsi, rendendole un sistema prezioso per studiare il virus.

#Differenziazione delle cellule SH-SY5Y

Per creare cellule simili ai neuroni dalle cellule SH-SY5Y, i ricercatori hanno usato un metodo specifico che prevedeva il trattamento delle cellule con varie sostanze nel tempo. Questo processo porta a cambiamenti nelle cellule, rendendole più piccole e in grado di crescere lunghi rami, simili a vere cellule nervose. Dopo circa 18 giorni, le cellule risultanti simili ai neuroni sono state testate per i marcatori tipici dei neuroni maturi. Queste cellule hanno mostrato cambiamenti significativi ed espresso diverse proteine di solito presenti nelle cellule nervose, confermando una differenziazione riuscita.

#Infezione da VZV nelle cellule SH-SY5Y

Per studiare come il VZV infetta queste cellule simili ai neuroni SH-SY5Y, i ricercatori hanno creato una versione modificata del virus che poteva esprimere proteine fluorescenti. Questo ha permesso loro di tracciare visivamente l'infezione. Quando le cellule sono state infettate con VZV, i ricercatori hanno osservato un rapido aumento sia nel numero di cellule infette sia nel materiale genetico virale nel corso di diversi giorni.

La capacità del VZV di replicarsi in queste cellule supporta i risultati precedenti che mostrano che queste cellule possono sostenere produttivamente la crescita e la diffusione del virus.

#Impatto dell'acyclovir sul VZV

I ricercatori hanno esplorato come il trattamento con acyclovir, un comune farmaco antivirale, influenzasse l'infezione da VZV nelle cellule SH-SY5Y. Trattando le cellule con acyclovir prima e durante l'infezione, miravano a creare un ambiente in cui il virus non potesse replicarsi efficacemente. I risultati hanno mostrato che tempi di trattamento più lunghi con acyclovir riducevano significativamente il numero di cellule che alla fine mostravano segni di replicazione attiva del VZV.

Questo suggerisce che la durata del trattamento con acyclovir influisce su quanto efficacemente il virus possa essere represso dopo l'infezione. I risultati hanno indicato che un trattamento di cinque giorni ha permesso a alcune cellule di recuperare e iniziare una replicazione virale attiva, mentre un trattamento di sei giorni ha quasi eliminato qualsiasi possibilità di riattivazione.

#Osservazioni dopo il trattamento con acyclovir

Dopo aver sottoposto le cellule a varie durate di trattamento con acyclovir, i ricercatori hanno categorizzato le cellule infette in base a se esprimevano proteine virali. Le cellule trattate per cinque giorni hanno mostrato segni che il virus stava diventando attivo di nuovo quando l'acyclovir è stato rimosso, mentre quelle trattate per sei giorni mostravano quasi nessun segno di infezione attiva. Notably, una piccola frazione delle cellule continuava a trattenere il materiale genetico del virus anche settimane dopo.

Queste osservazioni indicano che l'impatto dell'acyclovir può dipendere dalla dose e dal tempo, influenzando se il virus rimane inattivo o può riattivarsi.

#Ruolo del VLT-ORF63 nella riattivazione

Per capire se sostanze specifiche potessero stimolare il virus a diventare attivo di nuovo dopo il trattamento con acyclovir, i ricercatori hanno introdotto altri composti noti per innescare la riattivazione virale. Anche se alcune sostanze hanno leggermente aumentato l'espressione genica del virus, non hanno portato a una significativa riattivazione o produzione di virus infettivo.

Al contrario, quando le cellule sono state trattate con un virus che esprimeva VLT-ORF63, è stata osservata una notevole aumento nella replicazione virale attiva. Questo suggerisce che questa particolare proteina potrebbe avere un ruolo importante nel riportare il virus da uno stato inattivo a uno replicante.

#Esplorazione dei trascritti virali

Un'analisi ulteriore ha esaminato il quadro più ampio dell'espressione genica virale nelle cellule trattate con acyclovir. Anche in condizioni che sopprimono la replicazione attiva del virus, i ricercatori hanno trovato un certo livello di trascrizione virale attraverso il genoma. Anche se questi livelli erano bassi, suggerivano che alcuni componenti del virus rimanessero attivi in una certa misura.

Questa espressione continua potrebbe indicare che, sebbene il virus non stia attivamente producendo copie di se stesso, esiste ancora in uno stato che lo tiene pronto per la riattivazione.

#Studi sulla cromatina nelle cellule infette

Per capire come il VZV rimanga dormiente all'interno delle cellule infette, i ricercatori hanno esaminato la struttura del genoma virale nell'ambiente cellulare. Hanno effettuato analisi per vedere se il genoma virale fosse associato a determinate proteine che influenzano l'espressione genica, note come istoni. Sorprendentemente, la maggior parte dei genomi del VZV non sembrava avere alcun legame con queste proteine. Questo suggerisce che il DNA virale è lasciato in uno stato che impedisce la regolazione trascrizionale.

Inoltre, alcuni genomi del VZV si sono rivelati accessibili a determinate tecniche che misurano l'accessibilità del DNA, indicando che c'è potenziale per alcuni materiali genetici virali di essere attivi, anche se in basse quantità.

#Riepilogo dei risultati

I risultati di questi studi utilizzando le cellule SH-SY5Y permettono ai ricercatori di esplorare i meccanismi attraverso i quali il VZV può persistere in uno stato dormiente e come possa riattivarsi. La capacità di manipolare e studiare queste cellule offre un percorso per svelare le complesse interazioni in gioco nelle infezioni da VZV.

Man mano che la comprensione del virus si sviluppa, queste intuizioni potrebbero portare a strategie migliori per gestire le infezioni e potenzialmente nuove terapie per colpire forme virali dormienti.

#Direzioni future

Andando avanti, ulteriori indagini su come diversi fattori ambientali e condizioni cellulari influenzino il comportamento del VZV saranno vitali. Espandere questi esperimenti potrebbe scoprire nuovi target per trattamenti finalizzati a prevenire la riattivazione del virus, il che beneficerebbe le persone a rischio di herpes zoster e delle sue complicazioni dolorose.

Inoltre, le metodologie sviluppate utilizzando cellule SH-SY5Y offrono prospettive per esplorare altri virus che si comportano in modo simile, rendendo questo approccio di ricerca sia innovativo che versatile nel campo della virologia.