Como o EBV influencia o comportamento das células cancerosas
Estudo revela respostas complexas das células durante a reativação do EBV e implicações para o tratamento do câncer.
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Infecções virais podem causar respostas diferentes nas células. Algumas células resistem à infecção, outras passam por uma infecção leve, tem aquelas que ficam em silêncio por um tempo longo, e outras deixam o vírus se multiplicar até a célula morrer. Células que conseguem evitar a infecção geralmente têm sistemas de defesa fortes já prontos. Células que sobrevivem após a replicação do vírus também podem estar mais preparadas pra combater futuras infecções.
Os herpesvírus são vírus grandes com DNA de fita dupla. Eles mostram uma variedade de comportamentos quando vão de inativos a ativos de novo, acionados por diferentes sinais.
Um herpesvírus notável é o Vírus Epstein-Barr (EBV), o primeiro vírus ligado ao Câncer em humanos. O EBV foi encontrado em células cancerosas específicas em 1964 e desde então, foi associado a muitos cânceres e algumas doenças autoimunes. Em pessoas com sistemas imunológicos enfraquecidos, o EBV pode levar a doenças como a doença linfo-proliferativa pós-transplante (PTLD) e vários linfomas. Infecções crônicas com EBV também podem levar a certos tipos de linfomas. O EBV também tá ligado a alguns cânceres que afetam tecidos no corpo, como cânceres nasofaríngeo e gástrico. No geral, o EBV tá conectado a quase 2% de todos os cânceres diagnosticados todo ano.
Embora isso pareça pouco, quase todos os adultos no mundo-mais de 95%-carregam o EBV, mostrando o quão bem-sucedido esse vírus é em se espalhar. O vírus se espalha pela saliva e pode entrar no corpo pela boca, infectando células imunológicas específicas chamadas Linfócitos B.
O EBV infecta principalmente células B, se ligando a um receptor na superfície delas e rapidamente acionando as células pra começarem a responder a infecções, agindo como algumas respostas imunes. O vírus consegue escapar dos mecanismos de defesa do corpo, permitindo que as células B infectadas permaneçam no corpo por toda a vida.
Quando o EBV se ativa de novo, ele leva à produção de novos vírus. Esse processo é crucial pro ciclo de vida do vírus e sua capacidade de se espalhar de uma pessoa pra outra. Dois genes iniciais importantes ajudam a regular esse processo de Reativação. Embora ambos os genes tenham papéis importantes, um é especialmente crítico nas células B. Esse gene é ativado em momentos de estresse celular ou quando as células se especializam.
A expressão desse gene contribui pra mudanças significativas na estrutura da célula infectada e sua capacidade de expressar vários genes. Pesquisas sugerem que a ativação dos genes virais é vital pro desenvolvimento de certos tumores. Algumas cepas de EBV são encontradas com mais frequência em cânceres do que outras. Experimentos com camundongos mostraram que quando eles são infectados com um vírus que não tem um gene específico necessário pra replicação, menos tumores se desenvolvem em comparação com aqueles infectados com o vírus normal.
Outro ponto interessante é que muitas células tumorais infectadas pelo EBV não respondem à reativação do vírus. Em células cancerosas específicas, certas proteínas impedem que o vírus seja ativado de novo, permitindo que ele fique dormente. Isso significa que a estrutura da célula pode influenciar se o vírus permanece inativo ou se torna ativo.
Muitas proteínas produzidas pelo EBV contribuem pro seu papel nos cânceres ao afetar características-chave vistas no câncer, como crescimento descontrolado e evasão do sistema imunológico. Algumas células infectadas têm características de células-tronco cancerosas, o que significa que elas podem promover mais crescimento tumoral. Essas células similares a tronco podem ser mais resistentes a tratamentos devido à sua capacidade de se renovarem e se adaptarem ao ambiente.
O EBV impacta como as células expressam diferentes genes. Quando o vírus se torna ativo, pode levar a mudanças significativas na forma como o DNA da célula hospedeira é organizado. Isso afeta como os genes são ativados ou desativados. Pesquisas mostraram que durante a fase ativa do vírus, a estrutura do DNA do hospedeiro é profundamente alterada.
Entender como diferentes células reagem à reativação do vírus é essencial pra desenvolver tratamentos. Avanços recentes em técnicas de sequenciamento de células únicas permitem que os pesquisadores estudem células individuais e suas respostas a infecções virais. Essa abordagem ajuda a revelar a complexidade de como as células hospedeiras e o vírus interagem.
Sequenciamento de Células Únicas e Sua Importância
Um estudo recente utilizou Sequenciamento de RNA de célula única pra analisar as diferentes respostas das células quando o vírus reativa. Ao examinar como as células individuais reagiram em vários momentos após a infecção, os pesquisadores puderam identificar diferentes grupos de respostas.
Em modelos específicos, os pesquisadores podem induzir o EBV a reativar tratando as células com uma substância química que estabiliza uma proteína viral responsável por ligar o ciclo lítico. Quando tratadas, muitas células mostraram sinais de atividade viral. No entanto, nem todas as células conseguiram passar pelo processo de reativação completo, indicando que células individuais podem responder de maneira diferente ao mesmo tratamento.
Ao examinar as células do tratamento, foi mostrado que havia grupos de células com diferentes níveis de expressão gênica viral. Algumas células expressavam ativamente os genes virais, enquanto outras não, indicando estados variados de infecção. Uma análise mais detalhada revelou cinco grupos principais de respostas celulares com base nos perfis de expressão gênica.
As células iniciais não tratadas estavam principalmente presentes em dois grupos, enquanto as células tratadas pra induzir a reativação do vírus apareceram em outros grupos. Isso indica que o tratamento alterou significativamente o comportamento das células, levando a uma variedade de respostas.
Em uma descoberta chave, as células que não foram tratadas tinham certos genes ativos relacionados às funções das células B, enquanto as células tratadas mostraram respostas diferentes relacionadas à defesa antiviral e inflamação. O estudo também observou que durante a fase lítica, a proliferação das células foi reduzida, indicando uma mudança no ciclo celular devido às atividades virais.
Mais agrupamentos mostraram diferenças notáveis na expressão gênica. Isso revelou que algumas células mantiveram altos níveis de indicadores associados à atividade viral, enquanto outras expressaram marcadores reflexivos de estresse ou outros estados defensivos. Além disso, esses grupos destacaram como certos genes associados ao câncer foram expressos em resposta à atividade viral.
Diferentes Trajetórias de Resposta nas Células
O estudo também focou em como as células progrediram através de várias etapas durante a ativação lítica viral. Isso incluiu identificar estados onde as células ou se moviam em direção à reativação ou permaneciam dormentes. A análise demonstrou que mudanças em genes específicos poderiam prever quais células teriam sucesso na reativação completa e quais não.
Células que expressavam certos genes poderiam indicar uma maior probabilidade de passar pela reativação completa. Por outro lado, células com níveis elevados de outros genes tendiam a passar por uma reativação abortiva, o que significava que elas iniciavam o ciclo lítico, mas não o completavam.
Uma observação surpreendente foi que algumas células ativaram vias relacionadas à característica de células-tronco cancerosas e plasticidade celular durante a resposta lítica. Isso sugere que mesmo durante uma infecção viral, mudanças específicas poderiam tornar as células mais resilientes e capazes de sobreviver aos ataques do sistema imunológico ou tratamentos.
À medida que as células transitavam por diferentes estados em resposta ao tratamento, os pesquisadores notaram mudanças na expressão gênica. Por exemplo, à medida que as células eram induzidas a ter uma resposta lítica, elas mostraram aumento dos genes relacionados à inflamação. Isso significa que a reativação do vírus não afeta apenas as células, mas também pode influenciar seu entorno, potencialmente impactando o microambiente tumoral.
O estudo também destacou que o processo de reativação poderia convergir em certos perfis gênicos associados a características semelhantes a troncos. Esses aprimoramentos nas propriedades celulares refletem implicações mais profundas sobre como o EBV pode contribuir pro desenvolvimento e persistência tumoral, mesmo quando a replicação lítica não é totalmente alcançada.
Implicações para o Tratamento e Compreensão do Câncer
Entender os comportamentos dessas células durante a reativação do EBV oferece caminhos potenciais pra desenvolver novas estratégias de tratamento. Ao identificar os perfis gênicos específicos ligados à reativação viral bem-sucedida, os pesquisadores podem explorar terapias direcionadas que poderiam empurrar mais células em direção à reativação lítica total, potencialmente aumentando a eficácia dos tratamentos para cânceres associados ao EBV.
Além disso, as diferentes respostas observadas no estudo ressaltam a complexidade de como infecções virais interagem com a biologia do hospedeiro. Enquanto algumas células podem ser eliminadas através da reativação lítica, outras que retornam a um estado latente podem continuar a promover crescimento canceroso. Essa dualidade apresenta desafios no tratamento de cânceres virais, já que induzir a reativação do vírus pode ter efeitos tanto benéficos quanto prejudiciais.
Repensar como as terapias são projetadas pra levar em conta essa diversidade de respostas celulares pode resultar em resultados mais eficazes. Estratégias pra explorar as vulnerabilidades de células que apresentam propriedades semelhantes a tronco durante a fase lítica também podem abrir novas avenidas pra intervenções terapêuticas.
As descobertas desse estudo enfatizam a necessidade de continuar a pesquisa pra desvendar as complexidades das interações virais com células hospedeiras. Ao entender esses mecanismos de forma mais clara, os pesquisadores podem abordar melhor o potencial oncogênico de vírus como o EBV e desenvolver estratégias de tratamento informadas.
Conclusão
Em resumo, a variedade de formas que as células reagem a infecções virais, especialmente com o EBV, revela uma interação complexa de fatores que ditam os resultados celulares. A capacidade do vírus de manipular as respostas das células hospedeiras leva a implicações profundas pro desenvolvimento e tratamento do câncer.
Usando técnicas avançadas como sequenciamento de RNA de célula única, os pesquisadores podem obter insights sobre essas dinâmicas e identificar possíveis alvos terapêuticos. A jornada pra entender como infecções virais impactam o comportamento celular continua a se desenrolar, prometendo novas estratégias na luta contra malignidades relacionadas ao EBV.
Título: Epstein-Barr virus reactivation induces divergent abortive, reprogrammed, and host shutoff states by lytic progression
Resumo: Viral infection leads to heterogeneous cellular outcomes ranging from refractory to abortive and fully productive states. Single cell transcriptomics enables a high resolution view of these distinct post-infection states. Here, we have interrogated the host-pathogen dynamics following reactivation of Epstein-Barr virus (EBV). While benign in most people, EBV is responsible for infectious mononucleosis, up to 2% of human cancers, and is a trigger for the development of multiple sclerosis. Following latency establishment in B cells, EBV reactivates and is shed in saliva to enable infection of new hosts. Beyond its importance for transmission, the lytic cycle is also implicated in EBV-associated oncogenesis. Conversely, induction of lytic reactivation in latent EBV-positive tumors presents a novel therapeutic opportunity. Therefore, defining the dynamics and heterogeneity of EBV lytic reactivation is a high priority to better understand pathogenesis and therapeutic potential. In this study, we applied single-cell techniques to analyze diverse fate trajectories during lytic reactivation in two B cell models. Consistent with prior work, we find that cell cycle and MYC expression correlate with cells refractory to lytic reactivation. We further found that lytic induction yields a continuum from abortive to complete reactivation. Abortive lytic cells upregulate NF{kappa}B and IRF3 pathway target genes, while cells that proceed through the full lytic cycle exhibit unexpected expression of genes associated with cellular reprogramming. Distinct subpopulations of lytic cells further displayed variable profiles for transcripts known to escape virus-mediated host shutoff. These data reveal previously unknown and promiscuous outcomes of lytic reactivation with broad implications for viral replication and EBV-associated oncogenesis. AUTHOR SUMMARY / SIGNIFICANCEViral infections profoundly alter host cell biological programming in ways that potentiate disease. Epstein-Barr virus (EBV) is a particularly prevalent human pathogen associated with diverse cancers and several autoimmune disorders. EBV predominantly establishes latent infection in B cells and can promote B cell malignancies through functions of well-characterized latent oncoproteins. Aspects of the viral lytic cycle also clearly contribute to EBV-associated diseases, although pathologic roles of lytic reactivation are incompletely understood. Here we use single-cell techniques to examine cellular responses to EBV lytic reactivation in multiple B cell models. Consistent with prior studies, reactivation from latency is incomplete (abortive) in some cells and successful in others. Abortive and full lytic trajectories exhibit distinct biological responses that each may promote pathogenesis and reinforce bimodal latent-lytic control. Intriguingly, a portion on cells that proceed through the lytic cycle exhibits unexpected and striking expression of genes associated with cellular reprogramming, pluripotency, and self-renewal. Collectively, this study provides a valuable resource to understand diverse host-virus dynamics and fates during viral reactivation and identifies multiple modes of EBV lytic pathogenesis to investigate in future research.
Autores: Micah A Luftig, E. SoRelle, L. Haynes, K. A. Willard, B. Chang, J. Ch'ng, H. Christofk
Última atualização: 2024-06-14 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.14.598975
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.14.598975.full.pdf
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