Cómo se adaptó la variante B.1.1.7 del SARS-CoV-2 para evadir la inmunidad innata

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Investigadores en los Estados Unidos y el Reino Unido han realizado un estudio que muestra cómo el linaje B.1.1.7 (Alfa) del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) se adaptó para suprimir las respuestas inmunes innatas del huésped en las células epiteliales pulmonares.

El virus SARS-CoV-2 es el agente responsable de la pandemia de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) que continúa amenazando la salud pública mundial y ahora se ha cobrado la vida de más de 3.74 millones de personas en todo el mundo.

Nevan Krogan del Grupo de Investigación de Coronavirus del Instituto de Biociencias Cuantitativas (QBI) en San Francisco, California, y sus colegas encontraron que los aislados B.1.1.7 han aumentado dramáticamente los niveles de ARN subgenómico y una mayor expresión de antagonistas inmunes innatos.

“Nuestros datos revelan cómo el linaje SARS-CoV-2 B.1.1.7 se ha adaptado al huésped mejorando el antagonismo de la respuesta inmune innata”, escribe el equipo. “Proponemos que el antagonismo inmunológico innato mejorado por el linaje B.1.1.7 contribuye a su ventaja de transmisión”.

El equipo dice que los hallazgos tienen implicaciones importantes para el manejo de la pandemia en curso y que expandir los esfuerzos de secuenciación en curso para monitorear los niveles de ARN subgenómico será fundamental en la identificación de futuras variantes de SARS-CoV-2 de interés.

Una versión preimpresa del trabajo de investigación está disponible en el bioRxiv* servidor, mientras que el artículo se somete a revisión por pares.

Estudio: Evolución de la evasión inmunitaria innata mejorada por la variante del Reino Unido del SRAS-CoV-2 B.1.1.7.  Crédito de la imagen: Felipe Caparros

Más sobre la variante B.1.1.7

Tras su detección inicial en el Reino Unido en septiembre de 2020, el linaje B.1.1.7 del SARS-CoV-2 se convirtió rápidamente en la variante dominante en todo el mundo.

Debido a su mayor transmisibilidad y amenaza potencial para las medidas de contención de salud pública, el linaje B.1.1.7 fue categorizado como una variante de preocupación por Public Health England en diciembre de 2020.

La variante B.1.1.7 contiene 23 mutaciones, ocho de las cuales se encuentran en el virus. proteína de pico. Este pico media la etapa inicial del proceso de infección al unirse a la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) del receptor de la célula huésped humana.

Si bien los esfuerzos de investigación se han centrado en esta adaptación de la proteína de pico para la entrada viral y el escape inmunológico, se ha prestado poca atención a las mutaciones que definen la variante de preocupación (VOC) B.1.1.7 que se encuentran fuera del pico y que pueden contribuir a la transmisión. ventaja.

La mayoría de las mutaciones B.1.1.7 se encuentran en las proteínas no estructurales Nsp3 y Nsp6, la proteína accesoria Orf8 y la proteína nucleocápsida, todas las cuales se ha demostrado previamente que modulan la respuesta inmune innata.

“Además, todavía no está claro si alguna de las mutaciones específicas de B.1.1.7 afecta los niveles de expresión de las proteínas virales”, dicen Krogan y sus colegas.

“En resumen, no se ha caracterizado el impacto de estas mutaciones adicionales en la replicación, transmisión y patogénesis viral”, escriben. “Las respuestas inmunitarias innatas pueden ejercer una fuerte presión selectiva durante la transmisión viral y desempeñan un papel importante en la determinación de los resultados clínicos de la infección por SARS-CoV-2”.

¿Qué implicó el estudio actual?

Utilizando el modelo de células epiteliales pulmonares humanas Calu-3, los investigadores investigaron las diferencias entre los aislados B.1.1.7 y los virus SARS-CoV-2 de “onda uno”.

Los estudios que emplearon proteómica de abundancia imparcial, fosfoproteómica, secuenciación de ARN mensajero (ARNm) y ensayos de replicación viral mostraron que los aislados de B.1.1.7 son más efectivos para suprimir las respuestas inmunitarias innatas del huésped en estas células epiteliales de las vías respiratorias.

El SARS-CoV-2 B.1.1.7 antagoniza la activación inmune innata de manera más eficiente que los aislados de linaje temprano.  una.  Virus del SARS-CoV-2 comparados en este estudio.  Cambios en la codificación de proteínas en B.1.1.7

El SARS-CoV-2 B.1.1.7 antagoniza la activación inmune innata de manera más eficiente que los aislados de linaje temprano. una. Virus del SARS-CoV-2 comparados en este estudio. Los cambios en la codificación de proteínas en B.1.1.7 (rojo), IC19 (gris) y VIC (azul) se indican en comparación con el genoma de referencia de Wuhan-Hu-1 (MN908947). Los cambios de B.1.1.7 incluyen 23 mutaciones que definen el linaje, más cambios adicionales en comparación con Wuhan-Hu-1, por un total de 29. by c. Las células Calu-3 se infectaron con (b) 5000 copias E / célula o (c) 5 copias E / célula de B.1.1.7, VIC e IC19. Se muestran las mediciones de la replicación de los ARN E genómicos y subgenómicos del SARS-CoV-2 (RT-qPCR) (izquierda),% de infección por positividad de nucleocápside intracelular (centro) o producción de viriones infecciosos por TCID50 / ml (derecha) a lo largo del tiempo. d y e. Doble la inducción de la expresión del gen de IFNβ y la secreción de proteínas a lo largo del tiempo de las células en (b) y (c) respectivamente. F. Replicación (24hpi), inducción de IFNβ (24hpi) y secreción de IFNβ (48hpi) por múltiples aislados B.1.1.7 independientes en comparación con IC19 y VIC a 250 E copias / célula. gramo. Infección por SARS-CoV-2 a 2000 copias E / célula después de 8 h de pretratamiento con IFNβ a las concentraciones indicadas. La infección se muestra como niveles de N intracelular normalizados a los controles no tratados a las 24 hpi. Los datos mostrados son la media +/- SEM de uno de los tres experimentos representativos realizados por triplicado. Las comparaciones estadísticas se realizan mediante ANOVA bidireccional (a, b, c, d, g) o ANOVA unidireccional con una prueba posterior a la comparación de Tukey (f). Las estrellas azules indican una comparación entre B.1.1.7 y VIC (líneas y símbolos azules), las estrellas grises indican una comparación entre B.1.1.7 e IC19 (líneas y símbolos grises). * (p <0,05), ** (p <0,01), *** (p <0,001), **** (p <0,0001). ns: no significativo. E: gen de la envoltura viral. Hpi: horas posteriores a la infección.

Sorprendentemente, el equipo descubrió que los aislamientos de B.1.1.7 han aumentado drásticamente los niveles de ARN subgenómico y han aumentado la expresión de los antagonistas virales innatos clave Orf9b y Orf6.

“Esta observación notable y novedosa sugiere la evolución de las secuencias de nucleótidos B.1.1.7 que modulan la producción y la selección de ARN de guía única específica (ARNsg) y la selección para una mayor síntesis de ARNsg y expresión de proteínas”, escriben Krogan y sus colegas.

La inhibición de la inmunidad innata por Orf9b puede estar regulada por la propia respuesta innata del huésped.

Los investigadores encontraron que la expresión de Orf9b solo suprime la respuesta inmune innata a través de la interacción con la proteína mitocondrial TOM70, que está involucrada en la activación de la señalización antiviral mitocondrial.

Sin embargo, el estudio también reveló que la activación de Orf9b está regulada por fosforilación.

“Llama la atención que Orf9b no sólo se mejora en expresión en B.1.1.7, sino que parece estar regulado por la fosforilación, que, a su vez, se reprime particularmente durante la infección B.1.1.7”, dicen los investigadores.

Krogan y sus colegas dicen que esto sugiere que la inhibición de la inmunidad innata por Orf9b está regulada por la propia respuesta innata del huésped.

Modelo esquemático que muestra cómo B.1.1.7 antagoniza la activación inmune innata.  El SARS-CoV-2 B.1.1.7 altamente transmisible ha evolucionado para antagonizar más eficazmente la respuesta inmune innata.  Los aislados de SARS-CoV-2 de la onda uno activan una respuesta innata retardada en las células epiteliales de las vías respiratorias en relación con la replicación viral rápida, lo que indica un antagonismo viral de las respuestas inmunitarias innatas en las primeras etapas de la infección.  Se sabe que Orf9b, Orf6 y N son antagonistas inmunitarios innatos, que actúan a diferentes niveles para inhibir la detección de ARN.  Orf6 inhibe la translocación nuclear de IRF3 y STAT113,24, N previene la activación del sensor de ARN RIG-I16 y aquí mostramos que Orf9b inhibe la detección de ARN a través de la interacción con TOM70 regulada por fosforilación.  Encontramos que B.1.1.7 ha evolucionado para producir más sgRNA para estos antagonistas inmunitarios innatos clave, lo que conduce a un aumento de los niveles de proteínas y un antagonismo inmunitario innato mejorado en comparación con los aislados de la primera ola.

Modelo esquemático que muestra cómo B.1.1.7 antagoniza la activación inmune innata. El SARS-CoV-2 B.1.1.7 altamente transmisible ha evolucionado para antagonizar más eficazmente la respuesta inmune innata. Los aislados de SARS-CoV-2 de la onda uno activan una respuesta innata retardada en las células epiteliales de las vías respiratorias en relación con la replicación viral rápida, lo que indica un antagonismo viral de las respuestas inmunitarias innatas en las primeras etapas de la infección. Se sabe que Orf9b, Orf6 y N son antagonistas inmunitarios innatos, que actúan a diferentes niveles para inhibir la detección de ARN. Orf6 inhibe la translocación nuclear de IRF3 y STAT113,24, N previene la activación del sensor de ARN RIG-I16 y aquí mostramos que Orf9b inhibe la detección de ARN a través de la interacción con TOM70 regulada por fosforilación. Encontramos que B.1.1.7 ha evolucionado para producir más sgRNA para estos antagonistas inmunitarios innatos clave, lo que conduce a un aumento de los niveles de proteínas y un antagonismo inmunitario innato mejorado en comparación con los aislados de la primera ola.

Orf9b no fosforilado fue máximamente activo durante la etapa inicial de la infección, lo que permitió un antagonismo innato eficaz y, por lo tanto, la producción viral. Sin embargo, cuando comenzó la activación del huésped, Orf9b fue fosforilado y apagado para permitir la activación inmune innata.

“Tal interruptor inflamatorio puede haber evolucionado por coronavirus para mejorar la transmisión aumentando la inflamación en el sitio de la infección una vez que la producción de virus es alta, lo que lleva a síntomas que promueven la transmisión, como secreciones mucosas y tos ”, sugiere el equipo.

El seguimiento de los niveles de ARN subgenómico será fundamental en la identificación de variantes futuras

Krogan y sus colegas dicen que los hallazgos tienen implicaciones importantes para el manejo de la pandemia de COVID-19 en curso.

“Se espera que la expansión de los esfuerzos de secuenciación en curso para monitorear los niveles de ARN subgenómico será fundamental en la identificación de futuras variantes de preocupación del SARS-CoV-2”, escriben.

“Nuestros hallazgos resaltan la importancia de estudiar los cambios fuera de Spike para comprender el fenotipo de B.1.1.7, otras variantes actuales y variantes futuras, y para enfatizar la importancia de la evasión inmune innata en el proceso continuo de adaptación de SARS-CoV- 2 a un nuevo anfitrión ”, concluye el equipo.

*Noticia importante

bioRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

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