Miscelaneas

Buenos Aires 01 de Diciembre del 2021

The Genetic Impact of a Common Viral Infection / Impacto Genetico de una Infección Viral Común

 


The Genetic Impact of a Common Viral Infection

 

              Marco Y. Hein (Howard Hughes Medical Institute); Jonathan  Weissman (the Whitehead Institute)

                                                                    Nature Biotechnology – Oct. 2021

                                                                       Resumido por: Carmen Leitch

 

Human cytomegalovirus (HCMV) infects many people; it's been estimated that by the time people are adults, about half of us have been infected. This virus doesn't usually cause symptoms so it may go unnoticed. It can be dangerous to people who are immunocompromised, or to the growing fetus.
The β-herpesvirus human cytomegalovirus (HCMV) is a pervasive pathogen that establishes lifelong infection in the majority of the human population. Activation of its lytic cycle triggers a characteristic cascade of events, starting with stereotypical waves of viral gene expression, continuing with the replication of its ~235-kb double-strand DNA genome and culminating in the budding of viral progeny. Several systems-level studies have described these phenomena at the level of the transcriptome, the set of translated messages and the proteome in time and space, typically studying infection in fibroblasts. HCMV has a wide tropism in its human host, but fibroblasts are predominant in the pool of infected cells in vivo and have been broadly used for propagation in cell culture. A core set of viral genes essential for replication was established by systematic mutagenesis. The complexity of hundreds of viral genes cooperating to manipulate the host and undermine its defense machinery, raising the question of what the best targets are for antiviral intervention.
Understanding how viral and host factors interact and how perturbations impact infection is the basis for designing antiviral interventions .
Researchers have now used an advanced genetic technique to learn more about what happens to cells when they are infected by HCMV. The CRISPR gene editing tool was combined with single cell sequencing to create PerturbSeq, which was applied in this study..
Basically, you perturb genes in a cell population and then you read out what happens to the cells, not just by measuring survival, but by actually looking at the pattern of gene expression in those cells over time
CRISPR was used to eliminate the expression of genes systematically, and the impact of that elimination was examined. This study analyzed gene expression at the single-cell level in a large population of cells, revealing how viral and human genes interact. It was identified viral and host cell genes that were important to the virus, some were necessary for replication while others are involved in immunity.
The  list of potential targets that one might now go ahead and develop drugs against..
HCMV has a genome made of double-stranded DNA, like the mammalian genome. CRISPR tools that are aimed at the viral genome might also work on a host cell genome. Targeting the genome of the host cell would carry more risk, however, and would necessitate more research before it was applied.
This approach may be useful in the study of other viruses. Though some have genomes made of RNA that is not typically targeted with CRISPR, it may still show how a host cell's genome is involved in the progression of an infection.

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El citomegalovirus humano (HCMV) infecta a muchas personas; se calcula que cuando las personas son adultas, aproximadamente la mitad se ha infectado. Este virus no suele causar síntomas, por lo que puede pasar desapercibido. Puede ser peligroso para las personas inmunodeprimidas o para el feto en crecimiento.
El β-herpesvirus citomegalovirus humano (HCMV) es un patógeno omnipresente que establece una infección de por vida en la mayoría de la población humana. La activación de su ciclo lítico desencadena una cascada de acontecimientos característica, que comienza con las oleadas estereotipadas de expresión génica viral, continúa con la replicación de su genoma de ADN de doble cadena de ~235 kb y culmina con el brote de la progenie vira. Varios estudios a nivel de sistema han descrito estos fenómenos a nivel del transcriptoma, el conjunto de mensajes traducidos y el proteoma en el tiempo y el espacio, estudiando normalmente la infección en fibroblastos. El HCMV tiene un amplio tropismo en su huésped humano, pero los fibroblastos son predominantes en el conjunto de células infectadas in vivo y se han utilizado ampliamente para su propagación en cultivo celular8. Se estableció un conjunto de genes virales esenciales para la replicación mediante mutagénesis sistemática9,10. La complejidad de los cientos de genes virales que cooperan para manipular al huésped y socavar su maquinaria de defensa, plantea la cuestión de cuáles son los mejores objetivos para la intervención antiviral.
Entender cómo interactúan los factores virales y los del huésped y cómo las perturbaciones afectan a la infección es la base para diseñar intervenciones antivirales .
Los investigadores han utilizado ahora una técnica genética avanzada para saber más sobre lo que ocurre en las células cuando son infectadas por el HCMV. La herramienta de edición de genes CRISPR se combinó con la secuenciación de células individuales para crear PerturbSeq, que se aplicó en este estudio..
Básicamente, se perturban los genes en una población de células y luego se lee lo que ocurre con las células, no sólo midiendo la supervivencia, sino observando realmente el patrón de expresión génica en esas células a lo largo del tiempo
Se utilizó CRISPR para eliminar la expresión de los genes de forma sistemática, y se examinó el impacto de esa eliminación. Este estudio analizó la expresión génica a nivel unicelular en una gran población de células, revelando cómo interactúan los genes virales y humanos. Se identificaron genes virales y de la célula huésped que eran importantes para el virus, algunos eran necesarios para la replicación mientras que otros están implicados en la inmunidad.
La lista de objetivos potenciales contra los que ahora se podrían desarrollar fármacos.
El HCMV tiene un genoma formado por ADN de doble cadena, como el de los mamíferos. Las herramientas CRISPR que se dirigen al genoma viral también podrían funcionar en el genoma de una célula huésped. Sin embargo, dirigirse al genoma de la célula huésped conllevaría más riesgos y requeriría más investigación antes de aplicarse.
Este enfoque puede ser útil para el estudio de otros virus. Aunque algunos tienen genomas formados por ARN que no suelen ser objeto de CRISPR, podría mostrar cómo el genoma de una célula huésped está implicado en la progresión de una infección.