Interferon e a Luta Contra a COVID-19

Os vírus têm uma relação complicada com as células que infectam. Eles usam os recursos da célula para se replicar, enquanto enfrentam os mecanismos de defesa da célula que tentam combater infecções. Um dos principais mecanismos de defesa é a via do interferon (IFN). Quando uma célula detecta um vírus, ela libera o interferon, que sinaliza para as células vizinhas entrarem em um estado antiviral, ajudando a se proteger contra futuras infecções.

#O Papel do Interferon na COVID-19

Pesquisas mostraram que um pequeno número de pacientes com COVID-19 grave têm mutações que afetam a produção ou a resposta aos Interferons do tipo I. Alguns pacientes também têm autoanticorpos que bloqueiam esses interferons. Isso indica que os interferons do tipo I são essenciais para lutar contra o vírus SARS-CoV-2, que causa a COVID-19. Portanto, estudar os genes estimulados por interferons (conhecidos como genes estimulados por interferon ou ISGs) é fundamental para entender como o corpo combate infecções virais e como podemos nos preparar melhor para futuras pandemias.

#Identificando Genes Antivirais

Diversos estudos recentemente identificaram ISGs específicos que podem limitar a propagação do SARS-CoV-2. Esses estudos usaram principalmente uma técnica chamada triagem de ganho de função para testar como cada ISG individual afeta a replicação viral. As descobertas apontaram vários fatores, como o antígeno estromal da medula óssea 2 (BST2) e a colesterol 25-hidroxilase (CH25H), que podem combater o vírus. No entanto, esse método tem suas limitações. Ele tende a focar em ISGs que funcionam sozinhos, sem considerar o ambiente complexo da célula, onde vários genes são ativados ou suprimidos durante uma infecção.

Para superar essa limitação, alguns pesquisadores examinaram os efeitos de "desligar" ou desativar ISGs específicos em células que foram tratadas anteriormente com interferon. Eles usaram uma ferramenta genética chamada sistema CRISPR para ver como a perda desses genes afetava a infecção pelo SARS-CoV-2. Essa abordagem revelou fatores importantes, como a proteína associada ao domínio da morte (DAXX), que desempenham um papel em limitar a infecção viral.

#A Importância do Estudo

Na nossa pesquisa, fizemos uma triagem ampla de knockout CRISPR para encontrar genes que impactam a infecção por SARS-CoV-2 em células, tanto com quanto sem pré-tratamento com doses baixas de interferon. Embora organizar um estudo assim possa ser desafiador, tem benefícios claros. Permite que os pesquisadores identifiquem não apenas genes antivirais, mas também aqueles que podem ajudar o vírus a se replicar.

A triagem CRISPR identificou vários genes relevantes, incluindo fatores conhecidos e novos que influenciam a infecção pelo SARS-CoV-2. Uma descoberta importante foi o papel do ISG conhecido como scramblase de fosfolipídios 1 (PLSCR1). Esse gene está ligado a várias funções biológicas, incluindo o movimento de certas moléculas nas membranas celulares e a resposta ao interferon no contexto de infecções virais.

Experimentos adicionais confirmaram que o PLSCR1 restringe a entrada do SARS-CoV-2 nas células hospedeiras por mecanismos que ainda não são totalmente compreendidos. Nossas descobertas, junto com dados de estudos existentes, oferecem insights valiosos sobre como os vírus interagem com as células hospedeiras e como o sistema imunológico responde.

#Entendendo os ISGs Conhecidos e Seus Mecanismos

Nossa pesquisa incluiu um olhar detalhado sobre como vários ISGs trabalham para limitar a entrada do SARS-CoV-2 nas células. Por exemplo, o CD74 ajuda a impedir que certas enzimas ajudem o vírus a infectar as células. Outros fatores como o CH25H desempenham um papel na alteração dos níveis de colesterol, dificultando a fusão da membrana celular do vírus e, consequentemente, a entrada viral.

Certos fatores considerados provirais, como a enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2), ainda são essenciais para o vírus, mesmo na presença de interferon. Essas descobertas indicam que as interações entre o vírus e o hospedeiro não são simples, mas envolvem uma gama de caminhos complicados.

#A Importância das Células Huh-7.5 na Pesquisa

Embora o fígado não seja o principal alvo da infecção pelo SARS-CoV-2, as linhagens celulares de carcinoma hepatocelular humano Huh-7.5 são úteis na pesquisa. Essas células expressam naturalmente fatores importantes dos quais o vírus depende, incluindo ACE2. Curiosamente, elas não produzem interferon durante a infecção, mas podem induzir um estado antiviral quando pré-tratadas com interferon.

Usando células Huh-7.5, realizamos uma triagem de knockout de todo o genoma com CRISPR visando entender tanto genes provirais quanto antivirais. Essa abordagem minuciosa nos permite examinar como genes individuais impactam a suscetibilidade das células ao SARS-CoV-2.

#Triagem Imparcial Revela Insights Chave

Na nossa triagem, avaliamos quase 17.000 genes para ver como sua interrupção afetava a infecção pelo SARS-CoV-2. Classificamos esses genes em grupos com base em seus níveis de expressão em resposta ao tratamento com interferon. Os resultados revelaram tanto genes hospedeiros conhecidos quanto previamente não identificados envolvidos no processo de infecção.

Nossa análise destacou vários caminhos importantes que mostram potencial para atividade antiviral, especialmente aqueles relacionados à transcrição e maturação do mRNA. Esses processos são provavelmente cruciais à medida que a célula hospedeira tenta responder à ameaça viral.

#Investigando o Papel do PLSCR1

O PLSCR1 se destacou como um fator antiviral significativo em nossas descobertas. Variantes desse gene foram ligadas a desfechos severos em pacientes com COVID-19. Nossos estudos mostraram que o PLSCR1 desempenha um papel essencial em limitar a infecção pelo SARS-CoV-2 mesmo sem tratamento com interferon.

Para entender melhor como o PLSCR1 restringe o vírus, criamos linhagens celulares que não tinham PLSCR1. Observamos que essas células se tornaram mais suscetíveis à infecção em comparação com células com níveis normais de PLSCR1. Importante, usar um inibidor específico confirmou que a função do PLSCR1 ocorre independentemente da via de sinalização do interferon.

#O Impacto do PLSCR1 na Entrada do Vírus

Hipotetizamos que o PLSCR1 inibe diretamente um passo específico no ciclo de vida do SARS-CoV-2, afetando particularmente como o vírus entra nas células. Nossas descobertas demonstraram que o PLSCR1 está predominantemente localizado na membrana celular, e sua ausência levou ao aumento da entrada viral.

Curiosamente, ao explorarmos se a presença do TMPRSS2 (outro fator envolvido na entrada viral) influenciava essa restrição, descobrimos que o PLSCR1 afeta principalmente a rota de entrada endocítica do SARS-CoV-2. Isso sugere que direcionar o PLSCR1 pode ser uma estratégia potencial para fortalecer as respostas antivirais contra o vírus.

#Avaliando a Atividade Antiviral em Vários Vírus

Além de estudar o SARS-CoV-2, avaliamos os efeitos antivirais do PLSCR1 contra uma variedade de vírus que entram nas células por mecanismos semelhantes. Surpreendentemente, o PLSCR1 apresentou principalmente efeitos inibitórios fortes sobre o SARS-CoV-2, indicando seu papel específico no combate a esse vírus em comparação com outros.

#Variantes Recentes e Sensibilidade ao PLSCR1

À medida que o SARS-CoV-2 evoluiu, novas variantes surgiram, algumas das quais mostraram sensibilidade reduzida ao PLSCR1. Descobrimos que variantes como a Ômicron apresentavam eficácia diminuída em restringir a entrada em comparação com cepas anteriores. Isso indica que, à medida que o vírus se adapta, pode se tornar melhor em escapar das defesas do hospedeiro.

#Variantes Genéticas e Gravidade da COVID-19

Nossa pesquisa também examinou variações genéticas no PLSCR1 associadas a desfechos severos da COVID-19. Certas mutações no gene podem levar a uma maior suscetibilidade ao vírus. Compreender essas variações pode ajudar a identificar indivíduos com maior risco de doença grave.

#Estudando os Mecanismos do PLSCR1

Embora nossas descobertas destaquem a importância do PLSCR1 em limitar a infecção pelo SARS-CoV-2, os exatos mecanismos pelos quais ele opera ainda estão amplamente inexplorados. Pesquisas futuras devem buscar determinar se o PLSCR1 altera a composição lipídica em locais de infecção ou interage com proteínas virais.

#Pensamentos Finais

Resumindo, nosso estudo traz à tona a complexa interação entre o SARS-CoV-2 e as células hospedeiras, enfatizando o papel crítico do interferon e de ISGs específicos, especialmente o PLSCR1, no combate a infecções virais. Compreender esses mecanismos pode levar a tratamentos melhores e estratégias para gerenciar a COVID-19 e outras doenças virais. Além disso, reconhecer variantes genéticas que conferem suscetibilidade pode aumentar nossa capacidade de proteger populações em risco em futuras pandemias. Mais pesquisas são necessárias para desvendar as complexidades dos mecanismos antivirais e as influências genéticas nos desfechos das doenças.