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Em todo o mundo, centenas de mulheres infectadas com o vírus Zika deram à luz crianças que sofrem de microcefalia ou outros defeitos cerebrais, uma vez que o vírus ataca células-chave responsáveis pela geração de neurônios e pela construção do cérebro à medida que o embrião se desenvolve. Estudos sugeriram que Zika entra nessas células, chamadas células progenitoras neurais ou NPCs, agarrando uma proteína específica chamada AXL na superfície celular. Agora, cientistas do Instituto de Células-Tronco de Harvard (HSCI) e Novartis mostraram que esta não é a única via de infecção para NPCs.
Os cientistas demonstraram que Zika infectados NPCs mesmo quando as células não produzem AXL superfície receptor proteína que é amplamente pensado para ser o principal veículo de entrada para o vírus.
“Nosso achado realmente recalibra esse campo de pesquisa, porque nos diz que ainda temos que ir e descobrir como Zika está entrando nessas células”, disse Kevin Eggan, professor principal do HSCI, professor de células-tronco e biologia regenerativa em Harvard Universidade, e co-correspondente autor em um documento relatando a investigação em Cell Stem Cell.
“É muito importante para a comunidade de investigação saber que a segmentação da proteína AXL por si só não vai se defender contra Zika”, concordou Ajamete Kaykas, co-correspondente autor e um investigador sênior em neurociência nos Novartis Institutos de Pesquisa BioMedical (NIBR).
Estudos anteriores mostraram que a expressão de bloqueio da proteína receptora AXL defende contra o vírus em vários tipos de células humanas. Dado que a proteína é altamente expressa na superfície de NPCs, muitos laboratórios têm trabalhado na hipótese de que AXL é o ponto de entrada para Zika no cérebro em desenvolvimento.
“Estávamos pensando que os NPCs eliminados sem AXL não seriam infectados”, disse Max Salick, pesquisador pós-doutorado do NIBR e co-primeiro autor do artigo. “Mas vimos essas células infectadas, tanto quanto as células normais.”
Trabalhando em uma instalação dedicada à pesquisa de doenças infecciosas, os cientistas expuseram culturas de células bidimensionais de NPCs AXL-nocaute para o vírus Zika. Eles seguiram por expor tridimensional mini-cérebro “organoids” contendo tais NPCs para o vírus. Em ambos os casos, as células mostraram claramente infecção Zika. Esta descoberta foi apoiada por um estudo anterior que nocauteou AXL no cérebro de camundongos.
“Sabíamos que os organoides são excelentes modelos para microcefalia e outras condições que aparecem muito cedo no desenvolvimento e têm um efeito muito pronunciado”, disse Kaykas. “Para os primeiros meses, os organoids fazem um trabalho realmente bom em recapitulating o desenvolvimento normal do cérebro.”
Historicamente, os NPCs humanos têm sido difíceis de estudar no laboratório porque seria impossível obter amostras sem danificar o tecido cerebral. Com os avanços na tecnologia de células estaminais pluripotentes induzidas (célula iPS), um processo de reprogramação celular que permite aos pesquisadores invocar qualquer célula do corpo de volta a um estado semelhante a uma célula-tronco, os pesquisadores podem agora gerar estes tecidos humanos anteriormente inacessíveis em uma placa petri .
A equipe foi capaz de produzir células iPS humanas e, em seguida, usando a tecnologia de edição genética, modificar as células para eliminar a expressão AXL, disse Michael Wells, um pesquisador pós-doutorado de Harvard e co-primeiro autor. Os cientistas empurraram as células iPS para se tornarem NPCs, construindo os modelos bidimensionais e tridimensionais que foram infectados com Zika.
Os colaboradores de Harvard / NIBR começaram a trabalhar com o vírus em meados de abril de 2016, apenas seis meses antes de publicarem suas descobertas. Esta velocidade incomum de investigação reflecte a urgência do desafio global Zika, como o vírus se espalhou para mais de 70 países e territórios.
“Na génese do projeto, minha esposa estava grávida”, observou Eggan. “Não se pode ler os jornais sem se preocupar.”
A colaboração cresceu a partir de interações no Instituto Broad do MIT e Harvard Stanley Center for Psychiatric Research, onde Eggan dirige o programa de células estaminais. Seu laboratório já tinha desenvolvido sistemas de cultura de células para estudar NPCs em neurônios motores e doenças psiquiátricas. A equipe da Novartis criou organóides cerebrais para pesquisas sobre o complexo de esclerose tuberosa e outros distúrbios neurais genéticos.
“Zika parecia ser um grande problema onde poderíamos ter um impacto, e todos nós compartilhamos esse interesse”, disse Eggan. “Foi ótimo ter essa colaboração pública e privada”
Os pesquisadores estão estudando outras proteínas receptoras que podem estar abertas à infecção Zika, na esperança de que sua pesquisa básica eventualmente vai ajudar na busca de desenvolver vacinas ou outras drogas que defendem contra o vírus.
