Efecto citopático (EPC): cómo los virus se salen con la suya

Los virus, por definición, son invisibles para nuestros ojos. Son nanoestructuras que solo pueden ser visibles mediante microscopía electrónica, una técnica que consume mucho tiempo y no es accesible para todos. En consecuencia, un virólogo tiene que encontrar alternativas para poder trabajar y estudiar su objeto de interés. Una forma práctica de» ver » y medir indirectamente una infección viral es observando el daño que un virus causa a una célula. Este sufrimiento o daño se conoce como efecto citofático (EPC) y su medición se usa ampliamente en laboratorios de virología de todo el mundo.

CPE es un enfoque muy básico para entender cómo un virus infecta una célula, pero eso no significa que solo se use en la investigación científica básica. La medición de CPES también puede ser una lectura muy útil para las compañías farmacéuticas y los laboratorios de diagnóstico.

¿Qué es el efecto citofásico inducido por virus?

Los virus son parásitos que necesitan una célula huésped para replicarse. Una vez dentro de la célula, secuestran la maquinaria celular para producir sus propias proteínas, ácido nucleico y membrana (cuando es necesario).

Dado que el virus ocupa factores celulares que de otra manera son utilizados por la célula, su replicación puede alterar las funciones básicas de las células huésped o incluso destruirlas. El conjunto de cambios o alteraciones celulares resultantes de una infección viral se conoce como CPEs. Por lo general, se trata de cambios negativos que pueden causar modificaciones estructurales, metabólicas o funcionales en la célula infectada. Con el tiempo, los CPEs pueden dar lugar a los efectos patológicos del virus (la enfermedad).

Ejemplos clásicos del efecto citopático

Un EPC inducido por virus bien conocido es la muerte celular (vea un video de una célula moribunda). Muchos virus destruyen células por lisis o por inducción de apoptosis. Por ejemplo, el VIH es conocido por matar los linfocitos T CD4+, que es la razón principal por la que las personas infectadas se inmunodeprimen.

En el laboratorio, una forma fácil de matar una línea celular de mosquitos (como C6/36) o células Vero es infectarla con cualquier arbovirus famoso, como el Chikungunya, el Dengue o el Zika. Después de unos días de infección, las células se desintegran justo delante de los ojos (Fig. 1).

Figura 1 / Las células Vero estaban infectadas con el virus del Zika. Después de 72 h de infección, un DPEC claro es evidente por la presencia de desbri celular como resultado de la muerte celular.

Otro ejemplo de CPE es la formación sincitia. Las células infectadas por virus envueltos expresan proteínas virales en su membrana plasmática, que son utilizadas por los virus para mediar la fusión con la célula huésped. Cuando estas proteínas virales se unen a receptores en la superficie de las células vecinas, se produce la fusión célula-célula, dando como resultado la formación de sincitia (célula gigante multinucleada).

El virus respiratorio sincitial (VRS) es la principal causa de neumonía viral en niños pequeños. Su nombre se deriva del hecho de que puede formar sincitia en cultivos celulares pero, sorprendentemente, también en los pulmones de pacientes infectados.

Los cambios relacionados con la EPC en la morfología celular también incluyen el redondeo, la separación y/o el agrupamiento de las células adherentes. En este caso, las células infectadas permanecen metabólicamente activas para replicar el virus, pero su citoesqueleto está alterado. Los cambios morfológicos se pueden explicar por una regulación a la baja de la expresión de proteínas de adhesión superficial como resultado de la infección. Por ejemplo, se sabe que el virus del ébola causa cambios morfológicos dramáticos en las células adherentes al disminuir la expresión de la integrina β1.

¿Realmente necesitas tanto drama (muerte, gigantismo, deformación) para que se considere un CPE? No. Las células pueden «comportarse» de manera diferente cuando se infectan, pero tienen el mismo aspecto. Los cambios de tipo CPE más sutiles pero aún claros pueden incluir alteración de la tasa de crecimiento/cinética, cambios en una actividad metabólica dada o cambios en la función celular. Entre los diferentes virus que pueden inducir este tipo de CPEs se encuentra el virus del Zika. En 2015, este virus transmitido por mosquitos estuvo en todas las noticias porque causa microcefalia, un daño neurológico grave caracterizado por un tamaño reducido del cerebro en los fetos. Más tarde se describió que la microcefalia es el resultado de varios efectos citopáticos inducidos por el Zika en las células neuronales, incluida la hipertrofia celular, la restricción del crecimiento, la desregulación del ciclo celular y la muerte celular. Se utilizó un ensayo de formación de colonias, por ejemplo, para identificar cuál de las diferentes proteínas del Zika interfiere con la proliferación celular.

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Los efectos citopáticos son el resultado de las interacciones virus-huésped

Es importante mencionar que el EPC no solo está definido por el virus, sino también por la célula huésped. Depende de cuán permisivas sean las células a la infección. Ser una célula permisiva, que puede soportar el crecimiento de un virus. En otras palabras, no todos los virus pueden infectar todos los tipos de células. Para mantenerlo simple, podemos decir que:

• El virus celular no permisivo no puede infectar
• El virus celular permisivo puede replicarse, pero no causa CPE obvio
• El virus celular altamente permisivo se replica e induce un CPE obvio

Así que si agrega virus a sus células y no pasa nada, no se preocupe. Solo necesitas encontrar la combinación correcta de virus y células.Lecturas

– ¿Cómo medir el CPE?

Los cambios celulares inducidos por el virus, como la muerte celular o una morfología alterada, son visibles mediante microscopía de luz. Puede colocar su placa bajo un microscopio invertido estándar y ver si sus células murieron o cambiaron de alguna manera. Un aspecto positivo de este enfoque es que es «fácil» porque no requiere ningún procesamiento de la muestra, lo que evita artefactos de fijación o tinción.

En el lado negativo, es cualitativo y no cuantitativo, y depende en gran medida del entrenamiento del observador. Hoy en día, este enfoque se puede automatizar haciendo un monitoreo en tiempo real de la citopatogénesis inducida por virus. Por ejemplo, las alteraciones virales de la propagación y proliferación celular pueden evaluarse mediante un ensayo de cicatrización de heridas, en el que se puede detectar una velocidad de migración colectiva y unicelular reducida junto con cambios graves en la morfología celular. Otro enfoque cuantitativo es el monitoreo de la proliferación celular mediante el análisis automatizado de imágenes. Con esta tecnología es posible generar las curvas de crecimiento de infectados vs cultivos celulares no infectados para cuantificar adecuadamente el efecto citopático que puede tener una infección vírica.

Si las células de muerte son lo que hacen su día,una alternativa es el famoso ensayo de placa. Esta técnica clásica de virología se utiliza para cuantificar partículas virales infecciosas y se basa en el principio de que los virus pueden inducir lisis celular. Después de infectar una monocapa de células altamente permisivas, las células se contra tiñen con violeta de cristal (las células vivas son de color, las células muertas permanecen sin teñir), lo que resulta en hermosas placas (áreas de células muertas) que se pueden cuantificar fácilmente a simple vista.

Pero no es necesario ver las células para saber que están muertas. La viabilidad celular posterior a la infección se puede medir cuantificando la concentración intracelular de ATP con luciferasa de luciérnaga o con el ensayo tradicional de MTT.

Trabajar con virus puede ser una molestia, los laboratorios BSL-3/4 tienen estrictas medidas de seguridad y entrar y salir del laboratorio lleva mucho tiempo. Para los investigadores que buscan una solución para monitorear sus células, sin tener que ingresar al laboratorio, recomendamos consultar el Kit CytoSMART Lux2 Duo.

Aplicaciones

¿Su virus induce un EPC? ¿Puedes verlo o medirlo claramente? ¡Órale! Puede usar este EPC como lectura de una infección viral o replicación exitosa. Un determinado EPC puede servir como indicador para averiguar cómo prevenir una infección, para caracterizar los factores de hospedador o patógeno necesarios para que se produzca una infección, para identificar tropismo vírico, entre otros. En términos prácticos, esto significa que se puede usar como lectura para:

• Detección y evaluación de compuestos antivirales
  ¿Puede un candidato a medicamento prevenir la formación de EPC?
• Detección de anticuerpos neutralizantes
  ¿Puede un anticuerpo determinado inhibir el EPC inducido por virus?
• Vigilancia de la resistencia a los medicamentos antivirales (fenotipado)
  ¿Puede un aislado de virus determinado inducir ECP en presencia de medicamentos antivirales?
• Caracterización del tropismo vírico
  ¿Qué tipos de células están infectadas preferentemente por un virus? ¿Por qué? (Consulte una publicación reciente con el infame SARS-CoV-2 en.)
• Diagnóstico de enfermedades virales
  ¿Un virus infecta activamente a una persona? ¿Se recoge la muestra clínica de esa persona que induce el EPC? Tengamos en cuenta que la mayoría de los métodos de diagnóstico (ELISA, RT-qPCR) no detectan partículas virales infecciosas.

Para concluir

Aunque hay varias formas de medir la infección por virus, la comprobación de CPEs en células permisivas sigue siendo una alternativa ampliamente utilizada. Para que sea realmente útil, necesita encontrar la combinación correcta: un virus, una célula permisiva y una lectura precisa. Una vez que encuentre esta combinación, las aplicaciones pueden ser muy diversas y útiles, ya sea en un entorno académico, en la industria o en diagnósticos clínicos.

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