Investigadores de la UIC descubren cómo el VIH infecta rápidamente las células inmunes

Resolver un rompecabezas científico de muchos años, los investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago no sólo han descubierto la forma en la primera línea de defensa del cuerpo contra los microbios peligrosos inadvertidamente ayuda al VIH de infectar el sistema inmunitario humano.

Han filmado el proceso también.

En una notable serie de películas creadas con imágenes de microscopía de lapso de tiempo, los microbiólogos de la UIC Thomas Hope y David McDonald han documentado cómo el VIH entra en las células T humanas, donde se multiplica con abandono y, finalmente, subvierte todo el sistema inmunológico, causando el SIDA.

Las películas muestran cómo el VIH coopta el mismo mecanismo que el cuerpo ha evolucionado para defenderse contra este tipo de patógenos.

"Una imagen vale más que mil palabras", dijo Hope, citando a un colega en una reunión científica reciente. "Un video vale un millón."

El documento que detalla los hallazgos fue aceptado para su publicación en la revista Science, hace menos de dos semanas y fue trasladado de urgencia a imprimir en el 01 de mayo la versión online de la revista llamada Science Express, que pone de relieve los estudios científicamente importantes y de interés periodístico.

En las primeras etapas de cualquier infección, las células dendríticas del sistema inmune - los primeros en responder - entre en acción. Estos son los "hombres de la basura del cuerpo", como los llama Esperanza, constantemente patrullando la zona, en busca de basura para limpiar.

Normalmente, cuando las células dendríticas encontrar un pedazo de basura - un virus u otro agente patógeno - lo recoja y lo degradan en pequeños trozos. A continuación, muestran los bits a las células T, alertando a estos ejecutivos de la compañía de basura al peligro potencial.

Las células dendríticas hacen esto haciendo contacto físico con las células T, la formación de una interfaz hermética, llamada sinapsis inmunológica, a través del cual las células hablan entre sí a través de señales moleculares.

Si hacen la conexión correcta, las células T y luego movilizar el resto del sistema inmunológico, el envío de los camiones - otras células inmunes - a la caza de la basura que las células dendríticas avistados, destruyen el material, y guardar el cuerpo de enfermedad.

Mientras que las células dendríticas captan el VIH, sin embargo, que no destruyan todos los virus. En lugar de ello, los científicos descubrieron recientemente, sin darse cuenta, fomentan la infección, de alguna manera ayudar a VIH infecta más rápidamente las células T.

McDonald dijo que el "de alguna manera" ahora ha sido contestada.

El uso de un colorante fluorescente que hace que las partículas de VIH se iluminan en verde, la esperanza y McDonald fotografiaron las células dendríticas que vivían con partículas de VIH en el interior. Cuando las células se pusieron en contacto con otras células, las partículas de VIH comenzó la transmisión hacia la coyuntura.

No sólo eso, sino que ciertas proteínas de la superficie de las células necesarias para la infección por VIH T también se trasladaron hasta el punto de contacto.

Otras imágenes mostraban claramente las partículas de VIH que se transfieren de las células dendríticas en las células T a través de ese mismo sitio - la "sinapsis infecciosas", como los investigadores lo llaman.

Así como la sinapsis inmunológica señala el comienzo de la respuesta inmune, por lo que la sinapsis infecciosa infección salto-comienza.

"El VIH explota la maquinaria dendríticas para sus propios fines, aprovechando la especial relación de las células con las células T para poder entrar y lanzar su asalto", dijo McDonald. "Por otra parte, el VIH no se destruye en el proceso."

"¿Qué hacen los virus se tratar de encontrar puntos débiles en el sistema inmunológico y aprovecharse de ellos", dijo Hope. "Es una guerra de mil millones de años de edad: el cuerpo desarrolla defensas contra los virus, y los virus de encontrar la manera de frustrar esas defensas."

Los investigadores están particularmente entusiasmados con su hallazgo, ya que puede aplicarse a otros patógenos. Estudios recientes han demostrado que el virus del Ébola, citomegalovirus y la bacteria que causa la tuberculosis todos los paseos de enganche en las células dendríticas justo como lo hace el VIH.

"Estos patógenos parecen haber descubierto el mismo punto débil en el sistema inmunológico y explotados", dijo Hope. "Si es verdad, entonces es posible que hayamos descubierto un importante objetivo para las terapias que combatir no sólo el VIH, sino muchas enfermedades infecciosas."

Investigadores de IU descubre nueva causa de distrofias musculares

KEVIN P. CAMPBELL

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"Sin dolor no hay ganancia." Así lo dicen los que trabajan para construir sus músculos, y en un nivel celular es una descripción bastante exacta de cómo aumenta la masa muscular. El ejercicio hace que las lágrimas en la membrana muscular y el proceso de curación produce una mayor cantidad de músculo sano. Implícito en este escenario es la noción de que la reparación del músculo es un proceso eficiente y permanente en individuos sanos. Sin embargo, el proceso de reparación no se entiende bien. Nueva Universidad de Iowa investigación en dos tipos de distrofia muscular ahora ha abierto la puerta a un proceso de reparación muscular e identificado una proteína que desempeña un papel fundamental.

La proteína, llamada disferlina, está mutado en dos distrofias musculares distintos conocidos como miopatía de Miyoshi y muscular del anillo óseo distrofia muscular tipo 2b. El estudio sugiere que la interfaz de usuario en estas enfermedades, la, degeneración muscular progresiva característica es debido a un mecanismo de reparación de músculo defectuoso en lugar de una debilidad inherente en la integridad estructural del músculo. Los resultados de las investigaciones, que aparecen en la edición del 08 de mayo de la Naturaleza, revelan una forma totalmente nueva causa celular de la distrofia muscular y pueden dar lugar a muchos descubrimientos sobre la función muscular normal y para las terapias para los trastornos musculares.

El equipo de investigación dirigido por Kevin Campbell, Ph.D., el Presidente Roy J. Carver de Fisiología y Biofísica y director interino del departamento, profesor de neurología de la interfaz de usuario, y el Instituto Médico Howard Hughes (HHMI), estudió las consecuencias moleculares de perder la disferlina y descubrió que sin disferlina músculos eran incapaces de curarse a sí mismos.

El equipo de la interfaz de usuario diseñado genéticamente ratones que carecen del gen de la disferlina. Al igual que los seres humanos con la miopatía de Miyoshi y muscular del anillo óseo distrofia muscular tipo 2b, los ratones desarrollaron una distrofia muscular que empeora progresivamente con la edad. Sin embargo, pruebas de esfuerzo revelaron que los músculos de los ratones que carecen de dysferlin no eran mucho más susceptibles a los daños que los músculos de los ratones normales. Esto contrasta con la mayoría de las distrofias musculares de causa conocida donde las mutaciones genéticas debilitan las membranas musculares y hacen que los músculos más propensos a sufrir daños.

"Esto nos indicó que las distrofias causadas por la pérdida de la disferlina eran muy diferentes en términos de cómo funciona el proceso de la enfermedad en comparación con otras distrofias que han estudiado", dijo Campbell. "Estábamos recogiendo gradualmente pistas que mostró que tenía un tipo diferente de la distrofia muscular de aquí."

La mayor parte de la distrofia muscular causando mutaciones genéticas se han relacionado con la interrupción de un complejo de proteína que controla la integridad estructural de las células musculares. Los investigadores encontraron que la disferlina no se asoció con este gran complejo de proteínas. Más bien, la disferlina se encuentra normalmente a lo largo de la membrana plasmática del músculo y también en vesículas, que son pequeñas burbujas de membrana que encapsulan sustancias celulares importantes y ferry ellos alrededor de las células. Las vesículas también son importantes para la membrana moverse en las células.

Estudios anteriores han demostrado que el resellado membranas celulares requiere la acumulación y fusión de vesículas para reparar el sitio dañado.

Usando un microscopio electrónico para examinar los músculos que carecen de la disferlina, el equipo de UI encontró que aunque las vesículas se reunieron en los sitios de membranas dañadas, la membrana no se vuelve a cerrar. Por el contrario, el equipo descubrió que cuando un músculo normal se lesiona, "parches" visibles forman en los sitios dañados, que sellan los agujeros en la membrana. Los productos químicos que etiquetan disferlina probaron que estos "parches" se enriquecieron con disferlina y los parches parecían estar formado por la fusión de vesículas que contienen disferlina-que viajaron aunque el celular al sitio de daño de la membrana.

Luego, los investigadores utilizaron un láser de alta potencia y un tinte especial para visualizar el proceso de reparación en tiempo real.

En condiciones normales, el tinte no puede penetrar la membrana muscular. Sin embargo, si la membrana se rompe el tinte puede entrar en la fibra muscular donde se emite fluorescencia. Usando el láser para dañar un área específica de la membrana muscular, los investigadores pudieron observar el incremento de fluorescencia como el tinte fluyó en la fibra muscular.

"Cuantos más tinte que entraron, más fluorescencia que vimos", explicó Campbell. "Sin embargo, una vez que se reparó la membrana, no más de tinte podría entrar y el nivel de fluorescencia mantenido constante. La medición del aumento de la fluorescencia nos permitió medir la cantidad de tiempo que la membrana permaneció abierto antes de la reparación de la membrana sellada y evitó más tinte de entrar ".

En la presencia de calcio, la membrana normal de reparado sí en aproximadamente un minuto. En ausencia de calcio, las vesículas se reunieron en la membrana muscular dañado, pero no se fusionan entre sí o con la membrana y la membrana no se reparan. En el músculo que carecía de dysferlin, incluso en la presencia de calcio, el sitio dañado no se reparó.

Campbell especula que dysferlin, que contiene regiones de unión a calcio, puede estar actuando como un sensor de calcio y que el sistema de reparación necesita para detectar el calcio a fin de iniciar la fusión y parches del agujero. Campbell agregó que la purificación de la proteína y probar sus propiedades debe ayudar a fijar abajo de su papel en el proceso de reparación.

El descubrimiento de un proceso de reparación del músculo y de la función de la disferlina plantea muchas nuevas preguntas. En particular, Campbell se pregunta qué otras proteínas podrían estar implicados y si los defectos en los componentes podrían ser la causa de otras distrofias musculares.

"Este trabajo ha descrito un nuevo mecanismo fisiológico en el músculo e identificado un componente de este proceso de reparación", dijo Campbell. "Lo que es realmente emocionante para mí es la sensación de que esto es sólo una pequeña pista de un cuadro mucho más grande."

Además de Campbell, los investigadores de IU incluyen Dimple Bansal, un estudiante graduado en el laboratorio de Campbell y el autor principal del artículo, Severine Groh, Ph.D., y Chien-Chang Chen, Ph.D., tanto IU post-doctoral investigadores en fisiología y biofísica y la neurología, y Roger Williamson, MD, profesor de UI de obstetricia y ginecología. También forma parte del equipo de investigación fueron Katsuya Miyake, Ph.D., un investigador postdoctoral, y Paul McNeil, Ph.D., profesor de biología celular y anatomía en el Colegio Médico de Georgia en Augusta, Ga., Y Steven Vogel , Ph.D., en el Laboratorio de Fisiología Molecular en el Instituto Nacional de Abuso de Alcohol y Alcoholismo, Rockville, Maryland.

Investigadores silenciar selectivamente gen causante de la enfermedad

Los genes vienen en pares, una copia de su madre y otro de su padre. En algunas condiciones genéticas, heredando una mala o mutante, de copias del gen de uno de los padres es suficiente para causar la enfermedad. Universidad de Iowa investigadores han demostrado que es posible para silenciar un gen mutante sin afectar a la expresión del gen normal.

Los resultados sugieren que la técnica de silenciamiento de genes podría un día ser útil en el tratamiento de muchas enfermedades humanas, incluyendo cáncer, enfermedad de Huntington y los trastornos genéticos similares, y enfermedades virales, en la que sería deseable desactivar selectivamente ciertos genes que causan problemas.

En particular, los investigadores fueron capaces de interfaz de usuario para silenciar genes mutantes sin afectar a la copia normal del gen incluso cuando el mutante y el gen normal difieren en tan poco como una sola letra en el código genético. El estudio se publicará la semana del 26 de mayo en la edición temprana en línea de las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (www.pnas.org).

"Si usted tiene un gen malo, simplemente apagarlo y dejar la buena copia solo para realizar su función normal", dijo Victor Miller, un estudiante graduado de la interfaz de usuario y el autor principal del artículo. "Es una cosa intelectualmente sencilla pero técnicamente difícil de hacer. Hemos demostrado que una única diferencia de nucleótidos entre un gen normal y un gen mutante se puede utilizar para desactivar el gen mutante y la expresión de repuesto del gen normal.

"Este trabajo es una importante prueba de principio, pero aún queda un largo camino desde la aplicación clínica", agregó Miller.

Desactivación de un gen mutante, manteniendo activo el gen normal sería particularmente útil en terapias destinadas al tratamiento de las llamadas enfermedades de herencia dominante. En estas enfermedades, una sola copia de un gen mutante heredado de cualquiera de los padres domina el gen normal mediante la producción de una proteína que es tóxica para las células. Por lo tanto, una terapia exitosa debe eliminar o suprimir el gen de la enfermedad en lugar de simplemente añadir una versión corregida. Al mismo tiempo, el gen normal puede ser esencial, por lo que es importante ser capaz de silenciar el gen causante de la enfermedad sin afectar a la copia normal. Muchas afecciones neurodegenerativas, incluyendo la enfermedad de Huntington (HD) son dominantemente heredadas. El gen HD también es un ejemplo de un gen normal que parece ser esencial para la función normal.

Trabajando en cultivo celular, los investigadores utilizaron el interfaz de usuario relativamente nueva tecnología conocida como interferencia de ARN para silenciar un gen mutante que causa la condición neurodegenerativa llamada enfermedad de Machado-Joseph (o ataxia espinocerebelosa tipo 3), mientras que deja el gen normal solo.

La enfermedad de Machado-Joseph (MJD), la enfermedad de Huntington y al menos otros siete trastornos neurodegenerativos todos son causados ??por el mismo tipo de mutación genética. El defecto genético en estas enfermedades produce una proteína mutada con un anormalmente largo tramo de un aminoácido repetida. La proteína mutante en cada una de estas condiciones es propenso a agruparse formando agregados, que parecen dañar el tejido cerebral. Otras enfermedades neurodegenerativas, incluyendo la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, se caracterizan también por una tendencia a que las proteínas se plieguen inadecuadamente o se agrupan en el cerebro. El equipo de IU estudia la enfermedad de Machado-Joseph, ya que es un buen modelo para la investigación de este tipo de enfermedades neurodegenerativas.

Los primeros intentos de silenciar el gen mutante MJD apuntando a la interferencia de ARN para la mutación de repetición-expansión fracasaron. Así que los investigadores se centraron en la interfaz de usuario una única diferencia en la secuencia, también conocido como un polimorfismo de nucleótido único (SNP), que se produce justo al lado de la secuencia mutada en aproximadamente 70 por ciento de los genes mutantes MJD.

"Cuando tratamos de orientar la propia mutación, el ARN de interferencia no era capaz de distinguir el gen mutante del gen normal y ambas copias fueron suprimidas", dijo Henry Paulson, MD, Ph.D., profesor asistente de neurología de la interfaz de usuario y el principio investigador del estudio. "Entonces nos dimos cuenta de que había un polimorfismo de nucleótido único en el gen mutante MJD que viene justo después de la mutación en la mayoría de los casos. Nos centramos en que la variación de un solo nucleótido con el ARN de interferencia y que el enfoque era capaz de distinguir el mutante de la normal y sólo derribar el gen mutante ".

Paulson agregó que el descubrimiento de que la interferencia de ARN podía distinguir entre los genes sobre la base de un único polimorfismo de nucleótido fue muy emocionante porque el ADN de cada persona difiere en su mayoría sobre la base de estas variaciones únicas de una sola letra en el código genético. Por lo tanto, podría ser posible utilizar la interferencia de ARN para apuntar polimorfismos de nucleótido único únicos asociados con genes específicos con el fin de manipular esos genes.

"Incluso cuando no se puede apuntar a una mutación causante de enfermedad, todavía puede ser posible dirigir el gen mutante sobre la base de un SNP asociado con ese gen", dijo Paulson.

El equipo de investigación también usa la interferencia de ARN para apuntar una mutación causante de la enfermedad real debido a un cambio único par de bases en un gen. Tau es una proteína celular importante que está mutado en algunas demencias hereditarias que son algo similares a la enfermedad de Alzheimer. Los investigadores de interfaz de usuario dirigidos contra la interferencia de ARN una mutación específica en el gen Tau que se sabe que causa demencia en las personas. Una vez más, el enfoque fue exitoso en el silenciamiento sólo el gen mutante y no el gen normal.

"La interferencia de ARN es una nueva herramienta emocionante que puede tener valor terapéutico", dijo Paulson. "Hemos proporcionado un avance más en el progreso hacia la fabricación de esta terapia potencial. Si podemos usar esto para dirigirse a un gen de la enfermedad en exclusiva, que será muy valiosa ".

Además de Miller y Paulson, el equipo de investigación de la interfaz de usuario incluido Haibin Xia, Ph.D., Ginger Marrs, Cynthia Gouvion, Gloria Lee, Ph.D., y Beverly Davidson, Ph.D., el Presidente Roy J. Carver en profesor de Medicina, y la interfaz de usuario interna en medicina interna, neurología y la fisiología y biofísica.