Il monitoraggio virale fluorescente rivela l’infettività del virus della febbre gialla e del virus Zika
L’infezione da Flavivirus inizia quando la particella virale viene interiorizzata in vescicole cellulari note come endosomi. Dopo la fusione della membrana virale, il genoma virale viene rilasciato nel citoplasma della cellula e inizia la replicazione del virus. Questo punto segna il rilevamento dell’infezione e avvia la risposta cellulare al virus. Le precise dinamiche in vivo e le interazioni con l’ospite rimangono tuttavia poco chiare e richiedono metodi di imaging quantitativi e ad alta risoluzione.
La microscopia a super risoluzione svela l’ingresso virale nella cellula
Con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto FLAVIC DYNAMICS ha sviluppato una metodologia di etichettatura dei componenti virali per tracciare l’infezione cellulare da flavivirus che comprendono i virus del Nilo occidentale, della dengue, di Zika e della febbre gialla. «Utilizzando il virus della febbre gialla come modello, il nostro obiettivo era quello di sezionare il processo di infezione e delineare il ruolo dei diversi componenti cellulari e virali», spiega Giovanna Barba Spaeth, la coordinatrice del progetto. Joao Freire, ricercatore post-dottorato, ha utilizzato una combinazione di coloranti fluorescenti per etichettare la superficie del virus, coloranti fluorescenti lipofili per etichettare la membrana virale e coloranti specifici dell’RNA per marcare il genoma virale. In collaborazione con Christophe Zimmer, è stato in grado di visualizzare i flavivirus attraverso tecniche di super risoluzione quali la microscopia di localizzazione foto-attivata, che può raggiungere una risoluzione fino a 20 nm. Gli scienziati hanno tracciato singole particelle virali per monitorare la cinetica di ingresso virale nelle cellule ospiti. Il confronto tra la cinetica di ingresso della febbre gialla di tipo selvatico e del ceppo di vaccino attenuato 17D ha indicato che la mutazione nella principale proteina E dell’envelope del virus causa la fusione dei due virus in diversi compartimenti endocitici. Ciò significa che la loro presenza viene rilevata dalla cellula in modo diverso, con potenziali conseguenze nella stimolazione a valle delle risposte immunitarie. Per quanto riguarda la via di infezione del virus Zika, i ricercatori, in collaborazione con Chiara Zurzolo, hanno identificato un percorso di diffusione cellula-cellula alternativo attraverso nanotubi tunnel, protrusioni cellulari che collegano cellule adiacenti.
Significatività clinica di FLAVIC DYNAMICS
I risultati del progetto FLAVIC DYNAMICS forniscono nuove informazioni sui meccanismi molecolari che portano all’immunogenicità del vaccino contro la febbre gialla. Questi risultati possono offrire una piattaforma comune per l’attenuazione di altri flavivirus patogeni per i quali non è disponibile un vaccino. Il virus Zika ha attirato l’attenzione dei mass media nel 2016 a causa della sua associazione con la microcefalia nei neonati. L’esatto meccanismo attraverso il quale il virus viene trasmesso verticalmente tra le donne in gravidanza e i loro feti non è chiaro. La scoperta che il virus può essere trasmesso attraverso il contatto cellula-cellula tra diversi tipi di cellule e tessuti costituisce un importante passo in avanti: essa fornisce indizi sul tropismo virale e sulla patogenicità e potrebbe aumentare la sua infettività nei confronti di cellule non permissive. «Suggerisce anche che questo percorso di trasmissione potrebbe proteggere il virus dall’azione di anticorpi neutralizzanti circolanti», sottolinea Barba-Spaeth. Ciò ha profonde conseguenze per la terapia antivirale poiché è necessario riconsiderare le strategie progettate per bloccare il virus circolante. I piani futuri includono un’indagine sui determinanti strutturali che causano le diverse cinetiche di infezione di tipo selvaggio e i virus della febbre gialla del vaccino. Questo approccio dovrebbe generare un modello per vaccini contro i flavivirus e guidare la ricerca verso strategie per la clearance virale. Nell’immagine sopra, le cellule umane sono di colore rosso e blu e sono infette dal virus Zika, di colore verde.
Parole chiave
FLAVIC DYNAMICS, virus Zika, virus della febbre gialla, flavivirus, endosoma, microscopia di localizzazione foto-attivata