Hola a todos, yo soy Florencia Cancela, docente de bacteriología y virología del Instituto de Higiene, y en la clase de hoy vamos a ver aspectos generales de la biología viral. En primer lugar, en cuanto a las características de los virus, cabe destacar que los mismos se consideran parásitos intracelulares obligatorios, esto quiere decir que requieren de células para poder... mantenerse viables para poder multiplicarse.
Esto a diferencia de las bacterias, las cuales se consideran de vida libre. También por otro lado, otra característica importante es que poseen un solo tipo de ácido nucleico, ya sea ADN o ARN, pero se caracterizan por poseer un solo tipo, a diferencia también de otros microorganismos. Se propagan por replicación, es decir, a través de su... la replicación de su material genético, también la diferencia de las bacterias, lo cual lo hacen por fisión binaria. En la imagen que tenemos para observar en la diapositiva, podemos ver la diferencia de escalas entre las mismas estructuras y microorganismos.
Para el caso de los virus, que son microorganismos muy pequeños, la resolución del microscopio óptico no es suficiente para observarlos, por lo que requerimos para observar las partículas virales de forma directa de utilizar microscopios electrónicos. En cuanto a los mecanismos de transmisión, hay muchos mecanismos de transmisión para los virus, pero bueno, vamos a mencionar algunos de los principales vías. Por un lado tenemos lo que es la vía fecal oral, a través del consumo de agua contaminada, de alimentos fueron irrigados con esa agua contaminada, moluscos bivalvos.
Otras vías también importantes es a través de la vía aérea, por transmisión de... de gotículas o gotitas que transporten partículas virales de un individuo infectado. Otra vía importante es la vía zoonótica, a través del contacto directo con animales reservorios, animales infectados, por el consumo de carne insuficientemente cocida, contaminada de estos animales reservorios. Otra vía también que podemos mencionar es la de a través de vectores, como por ejemplo los mosquitos.
Y luego tenemos otras vías, como la que es la vía sexual, parenteral, vertical. Como mencionaba al principio, los virus necesitan sí o sí de células para poder multiplicarse, para lo cual necesitan de un hospedador, que pueden ser uno, pueden ser varios, pueden ser animales y pueden ser humanos. En estos casos concretos, por ejemplo...
Tenemos algunos virus como es influenza que pueden infectar múltiples hospederos, como por ejemplo aves, cerdos, que son considerados reservorios, e infectar a los humanos. Tenemos otros casos donde por ejemplo se infectan solamente humanos, como es el caso de la viruela que generaba esas ampollas que vemos en la figura, que fue erradicada por vacunación. Y de hecho la viruela, hay registros que datan, que identifican, casos desde el Antiguo Egipto. En cuanto a la clasificación de los virus, los mismos se pueden clasificar principalmente por lo que se conoce como la clasificación de Baltimore, que se basa en los diferentes tipos de genoma que poseen estas partículas virales.
Entonces, en base a esta clasificación, podemos reconocer siete grupos. El grupo 1 es el grupo de ADN doble cadena. El grupo 2 es ADN de cadena simple.
El grupo 3, ARN de doble cadena. Grupo 4, ARN de cadena simple de polaridad positiva. El grupo 5, virus de ARN de simple hebra pero de polaridad negativa. El grupo 6, virus de ARN de polaridad positiva, simple hebra, pero que tienen una etapa de retrotranscripción.
Y por último, el grupo 7, que son virus que tienen genoma de ADN doble cadena, incompleta, y que también tienen una etapa de retrotranscripción. Otros criterios de clasificación también es con respecto a su estructura viral, no solo con respecto a la clasificación de Baltimore, y entonces podemos reconocer diferentes estructuras en base a... Si estas están recubiertas por una envoltura o no, lo cual se conoce como virus desnudos o virus envueltos. Todas las partículas virales están recubiertas de proteínas que se conocen como cápside, que está indicado en la figura, y a su vez los virus que adquieren una envoltura exterior, por fuera de esa cápside, que se le adquiere normalmente en la etapa de egreso de las células, que pueden también tener glicoproteínas de superficie, eso se conoce como envoltura.
Y entonces, aparte de esa característica, lo podemos diferenciar en desnudos. o envuelta. Según sea la simetría de esa cápside, de cómo están esas estructuras proteicas organizadas, las podemos clasificar en simetría helicoidal, cuando siguen la forma geométrica helicoidal, y simetría icosaédrica cuando siguen la geometría de un icosaedro. En esta imagen vemos algunos ejemplos de lo que veíamos anteriormente en cuanto a la clasificación de Baltimore, de algunas partículas virales en base a esa clasificación, y en la figura de la derecha, las diferencias estructurales de virus tanto envueltos como desnudos, con y sin glicoproteínas de su perfil. Para que se dé una infección viral, deben de cumplirse algunos...
requisitos, como por un lado que las células en las que vaya a infectar el virus sean susceptibles, es decir que la célula presente los receptores específicos con los que va a interactuar con las proteínas de la partícula viral y a su vez que la célula sea permisiva es decir, que permita la producción de esa progenie viral, que esté metabólicamente activa esto se debe a lo que se conoce como tropismo Gracias. Es decir, que no cualquier partícula viral va a poder infectar a cualquier célula. Hay diferentes tipos de infección que se pueden dar en células susceptibles, es decir, una vez que ingresa esa partícula viral, porque esa célula posee a los receptores, y lo mismo puede ser una infección de tipo productiva, que se da en células que son permisivas, y entonces produce la progenie viral. Es decir, permite... permite la adecuada multiplicación y producción de partículas virales.
Ahora, ¿qué pasa cuando esas células son susceptibles, pero por ejemplo no son permisivas? Entonces se da lo que se llama una infección de tipo abortiva, es decir que entonces no se pueden producir partículas virales, porque si bien el virus logró entrar, porque tenían los receptores adecuados, la célula no es permisiva, por lo cual no va a generar progenio viral. Y también podemos encontrar infección de tipo latente, como por ejemplo, un ejemplo muy conocido que son los herpesvirus, que hay latencia de los genomas virales, es decir, los genomas virales permanecen en esas células a largo plazo, pero no necesariamente se están generando partículas infecciosas constantemente.
Ahora vamos a ver un poco, desglosando cómo son las etapas de esta replicación viral en las células. Y por un lado, una de las primeras etapas que podemos encontrar es el ingreso viral. Como les decía, el ingreso viral, en primer lugar, lo que se debe dar es el reconocimiento de los receptores celulares, tanto por parte de los receptores celulares como por los receptores, como las proteínas de superficie que están en la partícula viral que interaccionan con esos receptores.
Podemos encontrar distintos tipos de ingreso viral, según si son virus envueltos o desnudos. Dentro de los virus envueltos... de las principales formas que podemos encontrar de ingreso es por fusión de membranas, es decir, se fusiona la envoltura de estos virus envueltos con la membrana celular y entonces se ingresa solamente el material genético a las células.
También, otra forma que podemos ver que ingresan estos virus envueltos, en la imagen superior derecha, es por entrada por vías endosomal, en donde Se generan esos endosomas que permiten el ingreso de la partícula viral completa y luego recién dentro de la célula es que entonces se desestabiliza esa partícula viral y se libera el genoma. En cuanto a los virus desnudos, la entrada a las células puede ser por entrada directa, es decir, ingresa directamente la partícula viral y luego entonces una vez dentro se libera su genoma en el citoplasma. O pueden ingresar por lo que se conoce por viropexis, que es una vía endosomal, en donde esas partículas desnudas van a ingresar completas vía endosomal, y luego la desestabilización de esa capside para liberación del genoma se da dentro de la ceja. En esta imagen vemos algunos ejemplos de los mecanismos de penetración de ingresos en las células que decíamos que varían según sean virus desnudos o virus envueltos. ¿Cuáles son las etapas principales que podemos reconocer en una replicación viral?
Estas son etapas generales que van a variar según los tipos virales, según el genoma que tengan. Pero en modo general podemos reconocer estas principales etapas. Por un lado, en primer lugar, lo que decíamos de la absorción y penetración, es decir, el reconocimiento por los receptores, la unión y el ingreso de la partícula viral. Por otro lado, tenemos la transcripción y la replicación, es decir, que se generen esos ácidos nucleicos que se sintetizan, se multipliquen los ácidos nucleicos del genoma viral. Luego tenemos la traducción, lo que es la síntesis de las proteínas, la producción de las proteínas virales.
Y por último, el ensamblaje junto con esas proteínas virales y los genomas que se fueron multiplicando, y se da entonces el egreso. En estas imágenes podemos ver ejemplos de cómo es la multiplicación de SARS-CoV-2, que es un coronavirus, el virus de COVID-19, que el mismo es un virus de ARN, simple hebra de polaridad positiva. Entonces, cuando ingresa, lo primero que podemos decir...
es que cuando ingresa el sel ARN, simple la polaridad positiva, entonces se va a generar la traducción del mismo en sus proteínas, que necesita junto con más ARN genómico, para entonces que se envuelva esa proteína y pueda egresar. Como estamos viendo, en el caso de que les decía, es un virus de genoma ARN, lo que es la replicación se da a nivel del citoplasma. La mayoría de los virus ARN, casi todas sus etapas, ocurren a nivel del citoplasma. Hay algunas excepciones, como por ejemplo el virus influenza, que es el esquema que tenemos a la derecha, que son virus con genoma de ARN de polaridad negativa y segmentado, que si bien es un virus de genoma ARN, como ven en la imagen, debe de pasar por el núcleo porque en las etapas de multiplicación de ese genoma necesita unas etapas de procesado del mismo para lo cual requiere pasar por el núcleo.
Entonces, si bien en términos generales los virus ARN pasan solamente por el citoplasma, hay algunas excepciones, como por ejemplo influenza, en donde requieren también ingresar al núcleo. Estas figuras, por ejemplo, podemos ver Gracias. A la derecha, un virus de genoma de ADN de doble cadena, como es adenovirus, en donde la mayoría, la gran mayoría de los virus ADN, deben de pasar necesariamente por el núcleo.
Su genoma se multiplica a nivel del núcleo. Y en la imagen de la izquierda tenemos el virus del HIV, del virus de la inmunodeficiencia humana, que es un virus de genoma ARN, que presenta una particularidad, como les decía anteriormente, Si bien... La gran mayoría, como concepto general, podemos decir que los virus ARN se multiplican en el citoplasma y los virus ADN necesariamente tienen que pasar por el núcleo. Como les decía, hay algunas excepciones y, por ejemplo, lo veíamos en influenza, que si bien es un virus ARN, pasa por el núcleo. Bueno, pasa algo similar con el virus de HIV, que si bien es un virus con genoma ARN, pasa por el núcleo porque es un virus que tiene la capacidad de integrarse en el genoma celular del...
individuo, del hospedador, y entonces de esta manera se asegura una producción viral a largo plazo, una infección crónica en el tiempo. ¿Cómo son las estrategias de replicación de los virus? Bueno, en primer lugar esta imagen es para recordar un poco lo que es el dogma central de la biología, más que nada eucariota, de...
que en primer lugar, a partir del ADN, se da la transcripción a ARN mensajero, y una vez que se da esa transcripción a ARN mensajero, luego se da la traducción a proteínas. Estas etapas, si bien lineales y se cumplen a nivel eucariota, en lo que respecta a los virus, esto no es tan lineal, sino que las estrategias van cambiando según el tipo de genoma viral que presentan los virus. Entonces, por un lado tenemos...
Como vimos, cada uno de los números corresponden a la clasificación de Baltimore que veíamos al principio. Y si bien todos parten de distintas estructuras, configuraciones genómicas, todos deben terminar en una etapa de producción de ARN mensajero de polaridad positiva, que es el requisito para continuar a la traducción de proteínas. Ahora, ¿cómo llegan a esa producción de ARN mensajero?
es en lo que difiere según el tipo de genoma que posean. Entonces, por ejemplo, los virus con genoma de ARN, ya sea de polaridad positiva o negativa, deben de codificar para una ARN polimerasa, ya que es una ARN polimerasa de tipo ARN dependiente, que no se encuentra codificada en los humanos, en los hospedadores, y entonces debe de traerlo el virus. Para el caso de los virus con genoma ARN de polaridad positiva, la primera etapa, como ya son de polaridad positiva, es la traducción, es producir las proteínas.
Y entonces las primeras proteínas que va a producir son las proteínas no estructurales, es decir, las proteínas que necesita para generar más genoma. En este caso, por ejemplo, generar la polimerasa que les comentaba de ARN polimerasa, ARN dependiente. Para el caso de los virus con genoma de polaridad negativa, como no pueden ya traducirse en primer lugar y deben de generar un ARN de polaridad positiva, deben de traer ya empaquetado, ya pronto, en su virión, un ARN polimerasa, ARN dependiente.
Para que entonces su primera etapa, una vez que ingresan a la célula, sea generar el ARN de polaridad positiva. Y que entonces luego pueda darse la producción. de las demás proteínas.
Entonces, una vez que los virus ingresan, en primer lugar, se generan esas proteínas no estructurales que son las que necesita para, como por ejemplo decía, la polimerasa, para que entonces se genere más genoma y posteriormente, una vez que entonces se está multiplicando ese genoma, se va a dar la traducción de proteínas estructurales que son las que forman parte de esa capside para que se dé el... Para el caso de los virus ADN varía en si es doble cadena, simple cadena y dependiendo de qué tipo viral, pero generalmente utilizan las ADN polimerasas de los hospedadores. Muy a modo general, para hablar un poco de, necesariamente cuando hablamos de virus debemos hablar de evolución.
viral, que si bien es un tema muy complejo, la idea es ver un poco aspectos generales que los caracterizan y cuáles son entonces esos mecanismos que pueden generar entonces variabilidad de su genoma, pueden ser mutaciones, es decir variación de un nucleótido en concreto, uno o más nucleótidos en algunos sitios específicos de su genoma. Recombinaciones, intercambio genético entre distintas partículas virales, distintas porciones de su genoma. Y reordenamiento, intercambio de segmentos enteros en los virus que tienen genomas segmentados. Entonces, en esta imagen, a modo general, para mostrarles un poco lo que son las tasas de mutación en los virus ARN, que son los virus que se caracterizan por tener mayor variabilidad genética.
tiene una alta tasa de mutación y esto se debe a como veíamos en las dispositivas anteriores que como los virus ARN deben de traer consigo sus ARN polimerasas ARN dependientes y no utilizan las ARN polimerasas del hospedador estas ARN polimerasas carecen de mecanismos de corrección de lectura, es decir una vez que se va dando esa transcripción si se equivoca e incorpora un nucleótido que no debería no ¡Gracias! vuelve hacia atrás y corrige, sino que continúa. Entonces, de esta manera va introduciendo mutaciones a lo largo de cada ciclo replicativo. Es por esto que los virus ARN presentan mayor variabilidad en general que los virus ADN que utilizan las polimerasas del hospedero, que éstas sí tienen mecanismos de corrección de lectura. En la imagen inferior, si recordarán...
COVID-19, la pandemia. se identificaron un gran número de variantes de SARS-CoV-2, y esto justamente obedece en parte a que es un virus de genoma ARN, y entonces tiene esa capacidad en cada ciclo replicativo acumular un número importante de mutaciones. Otro concepto importante y bastante...
reciente en el tiempo, si se quiere, es el concepto de viroma humano. Si bien la gran mayoría de los virus son virus patogénicos, también tenemos virus que forman parte del viroma, así como de la microbiota bacteriana. Hay bacterias que son importantes para ese equilibrio. También hay virus que forman parte de ese viroma y que si bien son variables de un individuo a otro y a lo largo de su vida, pueden ser importantes en lo que son la respuesta inmune y modulación, por ejemplo, de abundancia bacteriana, ya que algunos de los más frecuentes de ese viroma humano son los que se llaman bacteriófagos, que son virus que infectan bacterias y por lo tanto ayudan entonces a su modulación y también transferencia en material genético entre bacterias. Este viroma está también influenciado por muchos factores.
genéticos, ambientales, estado también de salud en el que se encuentre el hospedero. ¿Cuáles son los métodos que podemos utilizar para realizar la identificación viral? Los mismos se pueden dividir en métodos directos y métodos indirectos.
Los métodos directos son los que demuestran la presencia del virus Gracias. o alguno de sus componentes. De ahí deriva su nombre de directos, ya que yo estoy identificando algún componente directamente del virus.
Los métodos indirectos no se basan en identificar la presencia del virus en sí, sino en evidenciar la respuesta que genera el hospedero ante esa infección viral. Por ejemplo, la respuesta inmune por medio de producción de anticuerpos que puede desarrollar el hospedero. En cuanto a los métodos directos, algunos de los principales que podemos mencionar es los que identifican al virus como agente infeccioso, es decir, el aislamiento viral en células, porque como veíamos, se requieren de que las células sean susceptibles y permisivas. Entonces, si observamos aislamiento viral, es decir, estamos viendo que esa muestra tiene partículas virales infectivas, es decir, viables. Por otro lado tenemos presencia de antígenos virales y proteínas por técnicas inmunológicas, como por ejemplo los test rápidos que se realizaban para COVID-19.
Otra de las metodologías es evidenciar ácidos nucleicos virales, detectar alguna región específica de algún virus, del genoma de algún virus, por técnicas moleculares, como por ejemplo PCR. Y otra de las metodologías es observar Gracias. directamente las partículas virales mediante microscopía electrónica. En esta diapositiva la idea es comparar un poco lo que podemos observar entre la microscopía óptica y la microscopía electrónica. Como les decía anteriormente, los virus son microorganismos muy pequeños y que la resolución de microscopio óptico no es la suficiente para observarlo de forma directa.
Sin embargo, lo que podemos observar mediante el microscopio óptico Gracias. son los cambios morfológicos celulares que se pueden dar producto de una replicación viral. Es decir, a través de cultivos celulares a nivel in vitro, cultivos celulares comerciales, de células que sabemos, dependiendo de las muestras que se están utilizando y del virus que se quiera identificar o que se esté intentando de cultivar, Se va a seleccionar el tipo de células que las mismas pueden infectar, porque como decíamos anteriormente, no cualquier virus infecta a cualquier célula, y entonces una vez que se realiza la infección de las mismas, se incuba por un periodo de tiempo, dependiendo también del tipo viral, y entonces por microscopio óptico lo que se puede observar es si hay o no algún cambio morfológico en esas células. Acá nos estamos viendo presencia de partículas virales.
sino que estamos viendo el efecto que las partículas virales producen en las células. Por ejemplo, en la imagen vemos células sin infectar. a la izquierda, y células infectadas con el virus respiratorio sincisial. La característica que tiene el virus respiratorio sincisial es que si en esa muestra hay partículas virales de ese virus y que son viables, es decir, es una muestra con virus infectivo, va a ocasionar la fusión de las células, lo que se conocen como sincisios, que son células gigantes que están fusionadas.
y que indica la flecha roja y que es característico de la infección por RCV. En la derecha vemos, por ejemplo, células infectadas con adenovirus que están teñidas y las mismas se caracterizan por cuando están infectadas con adenovirus, pueden generar una especie de racimo, de red, que las dispersa y ya no tenemos una capa homogénea de células, sino que vemos esos huequitos característicos. La microcopia óptica, es decir, lo que es el aislamiento viral, era muy utilizado hasta hace unos años, considerado uno de los métodos principales para la identificación viral. Sin embargo, es una metodología bastante engorrosa, lleva tiempo, es bastante compleja, requiere personal entrenado y no todos los virus son sencillamente aislados en cultivos celulares. y además no todos los virus producen estos efectos característicos.
que uno cuando lo ve pueda, digamos, decir es producido por este virus en particular. Hay algunos casos donde son simplemente efectos inespecíficos. Para lo cual entonces ha quedado un poco en desuso y se utiliza mayormente lo que es la investigación y ha sido un poco desplazado por otras metodologías que veíamos, como por ejemplo las metodologías moleculares.
Y en las figuras de abajo vemos entonces si hay... Sí vemos partículas virales de forma directa por microscopía electrónica. Acá sí lo que estamos viendo son las partículas virales en una muestra. Bueno, muchas gracias.