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Svelare i segreti della risposta immunitaria antivirale delle zanzare

Zanzare e altri insetti ematofagi trasmettono una varietà di virus, tra cui molti che interessano gli esseri umani. Un progetto finanziato dal CER ha lavorato intensamente per comprendere meglio la risposta antivirale delle zanzare, che potrebbe fornire approfondimenti importanti sul modo in cui proteggersi meglio da tali virus.

Ricerca di base
Salute

Data la prevalenza e il rischio crescenti presentati dai virus trasmessi dagli insetti (anche noti come arbovirus), quali Zika, febbre gialla, febbre dengue e virus chikungunya, è essenziale comprendere meglio le interazioni tra il virus e gli insetti che determinano ulteriore trasmissione virale agli esseri umani. Si stima che la sola febbre dengue causi ogni anno tra i 100 milioni e i 400 milioni di casi tra gli esseri umani e le zanzare rappresentano chiaramente una parte centrale del ciclo di trasmissione, ma ciò non è ben compreso a livello molecolare. «Le zanzare sono infettate dai virus tramite un pasto ematico, successivamente al quale nell’organismo della zanzara i virus si moltiplicano e raggiungono infine le ghiandole salivari, per la trasmissione a un nuovo ospite naïve. Nell’organismo della zanzara, il virus incontra degli ostacoli anatomici oltre al sistema immunitario della zanzara. Dato che tale sistema immunitario potrebbe sopprimere il virus come mezzo per salvaguardare la vita delle zanzare, si tratta di un fattore determinante per la trasmissione», spiega Ronald van Rij, professore di virologia sperimentale presso la Radboud University dei Paesi Bassi e ricercatore principale del progetto finanziato dal CER ViVARNAsilencing (Antiviral Defense in the Vector Mosquito Aedes aegypti: induction and suppression of RNA silencing pathways). «Era già noto che i virus in replicazione divengono bersaglio di una piccola risposta immunitaria basata sull’RNA, detta interferenza dell’RNA. In questo percorso, l’RNA virale in replicazione (a doppio filamento) viene suddiviso in piccoli frammenti, chiamati RNA interferenti brevi, che vengono utilizzati per degradare ulteriormente l’RNA virale, riducendo quindi la replicazione virale».

piRNA: di grande effetto contro i virus

Il vero punto cruciale del lavoro del progetto si è basato su un altro piccolo percorso dell’RNA, chiamato percorso dell’RNA Piwi-interacting (piRNA), che colpisce anch’esso i virus nelle zanzare. I piRNA rappresentano una classe enigmatica di piccoli RNA precedentemente studiati soprattutto in animali da laboratorio, ma il lavoro sviluppato nell’ambito di ViVARNAsilencing ha rivelato che essi dispongono di attività più ampie di quanto si pensasse in precedenza. «L’RNA virale viene suddiviso in piRNA, che possono contribuire all’immunità antivirale», prosegue van Rij. «Ciò che si è rivelato del tutto inaspettato è che il percorso dei Pirna potrebbe svolgere anche un ruolo nei processi di regolazione genica. Il percorso dei piRNA nelle zanzare sembra aver acquisito funzioni aggiuntive rispetto ad altri organismi di laboratorio, tra cui la regolazione genica e la difesa antivirale». «Si tratta di un elemento importante ai fini della nostra comprensione della trasmissione dei virus da parte delle zanzare. Inoltre, in collaborazione con altri ricercatori, abbiamo scoperto che il genoma della zanzara contiene frammenti di sequenze virali e che questi vengono utilizzati per produrre i piRNA, il che apre all’entusiasmante possibilità che questi frammenti rappresentino una forma ereditaria di immunità antivirale basata sui piRNA». Van Rij e il suo team sono riusciti fondamentalmente a scoprire quali famiglie di virus sono mirate in modo efficace dal percorso dei piRNA e, nel successivo lavoro finanziato dal Consiglio olandese della ricerca, sono stati anche in grado di dimostrare che i piRNA sono essenziali per lo sviluppo embrionale della zanzara.

Ripercussioni di ampia portata, guardando al futuro

Oltre alla possibilità di formare per il progetto diversi ricercatori dottorandi e post-dottorato molto motivati, la ricerca di van Rij e del suo team ha inoltre ripercussioni più ampie. «Abbiamo assistito a un ampliamento della portata geografica delle zanzare dai climi tropicali a quelli più temperati e, di conseguenza, è aumentata anche la portata geografica della suscettibilità umana ai diversi virus», afferma van Rij. «Inoltre, sta diventando sempre più chiaro che le zanzare ospitano un repertorio di virus molto più ampio di quanto si pensasse in precedenza, per cui rimane ancora da stabilire il potenziale di causare malattie umane». Dato che le zanzare costituiscono una parte decisamente centrale del ciclo di trasmissione, le informazioni sui meccanismi che sopprimono la replicazione virale nella zanzara forniranno importanti approfondimenti sulla trasmissione degli arbovirus, che a loro volta potranno contribuire allo sviluppo di nuovi metodi per controllare la trasmissione degli arbovirus, anche agli esseri umani. Guardando al futuro immediato, van Rij e il suo team stanno attualmente dando seguito ad alcuni degli esiti imprevisti del progetto. «Uno di questi sarà uno studio di follow-up e un ulteriore studio sul ruolo dei frammenti virali integrati nell’immunità antivirale ereditaria; in modo entusiasmante, due prestampe nella rivista bioRxiv, a cui abbiamo contribuito, suggeriscono che questi frammenti virali effettivamente controllano l’infezione virale nelle ovaie delle zanzare».

Parole chiave

ViVARNAsilencing, zanzare, RNA, piRNA, antivirale, virus, risposta immunitaria, regolazione genica, PIWI-interacting, percorso dell’RNA, arbovirus

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