Paleovirología: la resurrección de virus extinguidos

En un post anterior hablábamos de las ideas de Luis Villarreal acerca de los virus. En su momento busqué en Google críticas a sus libros  para ver lo que otros virólogos pensaban de él y no encontré nada, por lo que deduzco que es un hombre ignorado por el establishment. Pero Villarreal no es el único investigador que piensa que los virus son importantes en la evolución y que el 8% de HERVs y el 45% de retroelementos que albergamos en nuestro genoma no es simplemente ADN basura. 

Thierry Heidmann

Uno de estos investigadores es Thierry Heidmann, cuyo equipo fue el primero en estudiar fragmentos víricos fósiles de nuestro genoma, de un tipo de HERV llamado HERV-K y resucitaron al ancestro de la familia, al que llamaron Phoenix, como el ave que renace de sus cenizas. Heidmann trabaja en el Institut Gustave Roussy en Villejuif y tras estudiar física y matemáticas decidió dedicarse a la biología y trabajó en el laboratorio de Jean Pierre Changeux del insituto Pasteur en el recién descubierto receptor de acetilcolina. Su investigación posterior se ha centrado en los retrovirus en aspectos relacionados con el cáncer, entre otros. En 2009 recibió el premio Retrovirology. 

El virus Phoenix fue introducido en células humanas y se insertó en el ADN de las mismas. También lo mezclaron con células de gato y hámster y las infectó rápidamente, lo que demuestra que secuencias genéticas “rotas” pueden volver a ser infectivas. Esta idea de traer algo muerto a la vida (el Phoenix llevaba unos 5 millones de años latente) recuerda a Frankenstein, Parque Jurásico y demás, y es ciertamente inquietante. Anteriormente, un equipo de la Universidad de Nueva York con un portátil y acceso al laboratorio de la Universidad  construyeron un virus de la polio, simplemente para demostrar que se podía hacer y los riesgos que conlleva. También, hace ya años que se reconstruyó el virus de la gripe de 1918, lógicamente con la intención de entender mejor el virus y desarrollar mejores vacunas. Posteriormente, otros investigadores han resucitado virus extinguidos creando un nuevo campo que se ha llamado Paleovirología, del que trata este artículo del New Yorker, cuyo objetivo es entender el impacto de las enfermedades modernas estudiando la historia genética de los virus antiguos.

Pero no sólo eso. Estas investigaciones nos ayudan a entender mejor, por ejemplo, al virus VIH, pero, según Heidmann y en esto coincide con Villarreal, nos ayuda también a entender el papel que han jugado estos virus en modelarnos genéticamente y en que lleguemos a ser lo que somos. Un campo que ya mencionaba Villarreal y en el que ha trabajado también Heidmann es el de la placenta. La influencia de los virus en la aparición de la placenta cuenta con una evidencia bastante consistente, tal es así que Heidmann dice que, sin los virus, los seres humanos seguirían poniendo huevos. Estas ideas sobre la relación de virus y la placenta no son tan nuevas. En 1968, Robin Weiss encontró partículas víricas en embriones de pollo. Lógicamente, cuando intentó publicar sus resultados sugiriendo la existencia de un retrovirus integrado en las células normales de pollo, su trabajo fue rechazado. Weiss, que es responsable de mucho de lo que sabemos acerca del VIH y su relación con el sistema inmune, dice que si Darwin volviera a la vida se sorprendería de descubrir  que los humanos, además de los primates, descendemos también de los virus.

El grupo de Heidmann es el descubridor de la Sincitina-2, que junto con la Sincitina-1 es fundamental para la formación del sincitiotrofoblasto, y son proteinas codificadas por retrovirus. La prueba más clara de que esto es así se ha conseguido por medio de un ratón “knockout” para uno de estos genes. Al tener anulado ese gen, no se forma el sincitiotrofoblasto,  resultando en la muerte del embrión. 

Un aspecto muy interesante en el que ha trabajado Heidmann es en el descubrimiento de que los retrovirus tienen propiedades inmunosupresoras y que muchos tumores (tumores de ratones, melanomas, neuroblastomas...) producen la activación de los retrovirus lo que favorece la diseminación del tumor. Heidmann ha demostrado que si se bloquean los ERVs entonces el organismo puede rechazar el tumor , pero que si se vuelve a activar el ERV, entonces el tumor sigue avanzando. Las sincitinas tienen también propiedades inmunosupresoras además de su capacidad para fusionar las celulas trofoblásticas en sincitiotrofoblasto. Esta propiedad inmunosupresora pudo jugar un papel en la evolución de nuestra especie en el establecimiento de la tolerancia materno-fetal, y la emergencia de los animales con placenta.

Paul Bieniasz, del Aaron Diamond AIDS Research Center, es otro investigador interesado en retrovirus que, de forma independiente y sin saber nada de los trabajos de Heidmann, resucitó también el HERV-K en un proyecto similar, publicado algo después. Hay que señalar que los investigadores que trabajan en este campo insisten en que diseñan los virus que reconstruyen de manera que solo pueden reproducirse una vez, lo cual suena tranquilizador. 

Paul Bieniasz

La realidad es que llevamos una carrera de armamento con los virus de millones de años. Los virus cambian, el huésped se adapta y el virus vuelve a cambiar. El virus VIH, por ejemplo, tiene un gen llamado “vif” cuya única función es bloquear una proteína cuyo trabajo es impedir que el virus haga copias de sí mismo. Digamos que manda esta proteína a la papelera. Si no fuera por este gen, y porque el virus puede mutar a una velocidad un millón de veces mayor que el huésped humano, el VIH podría haber sido una enfermedad trivial. 

Para terminar, vamos a ver un ejemplo de cómo conocer la historia de las infecciones que tuvieron nuestros ancestros y de los virus que les afectaron puede ser útil para tratar las enfermedades actuales. Sabemos que los chimpancés se infectan fácilmente por el virus VIH, pero a ellos nunca les provoca una enfermedad, uno de los misterios del VIH. Se ha visto que una de las diferencias entre el genoma del chimpancé y del humano es que ellos tienen 130 copias de un virus llamado Pan troglodytes endogenous retrovirus (PtERV) y los humanos no tienen ninguna. Los gorilas tienen ochenta copias. Vemos que el PtERV infectó gorilas y chimpancés hace unos cuatro millones de años pero no hay huellas de que infectara a humanos. Es posible que todos los humanos infectados fallecieran pero los investigadores ven mucho más probable que los humanos encontraran una manera de rechazar el virus. Shari Kaiser, Harmit Malik y Michael Emerman avanzan en este artículo de Science un hipótesis muy interesante: el proceso evolucionista que nos protegió del PtERV es la causa de que seamos vulnerables al VIH. El grupo de Malik resucitó el PtERV y descubrió que una proteína humana, TRIM5a, se une a él y lo destruye. Pero cada primate tiene una versión de esta proteína TRIM5a diferente, y la versión que tiene el mono rhesus, por ejemplo, le protege contra la infección VIH. Malik y cols. modificaron la proteina TRIM5a humana para que funcionara como la versión chimpancé y vieron que protegía del VIH, pero ya no protegía al hombre del PtERV. Repitieron las pruebas muchas veces y el resultado siempre fue el mismo: la proteína podía bloquear bien al PtERV o al VIH pero nunca a los dos a la vez.

La conclusión más probable es que debido a que los humanos desarrollaron una defensa contra el virus PtERv hace unos 5 millones de años, alrededor de la época en que nos separamos de los chimpancés, somos vulnerables al VIH. Pero la parte práctica de estas investigaciones evolucionistas es que si desarrollamos un fármaco que funcione como la versión TRIM5a del chimpancé obtendríamos una terapia efectiva contra esta enfermedad. Esto no es fácil, primero hay que descubrir qué parte de la proteína es la que protege del VIH, y luego diseñar una medicación que no sea rechazada por el organismo. Pero es una vía interesante y prometedora de investigación.

Y este proceso de integración de virus en nuestro genoma no es cosa del pasado. Recientemente se ha descubierto el primer lentivirus endógeno, un lentivirus de conejo de hace unos 7 millones de años. Los lentivirus son la familia de virus a la que pertenece el VIH lo que quiere decir que el VIH podría también integrarse en nuestro genoma (aunque los investigadores no lo creen muy probable). También en koalas estamos viendo casi en tiempo real (se cree que la infección empezó hace unos 100 años) la integración de un retrovirus en su genoma. Nuestra co-evolución con los virus continúa...

@pitiklinov en Twitter