Gustavo del Real y Santos Mañes (detrás) en su laboratorio del CNB

Santos Mañes y Gustavo del Real, del departamento de Inmunología y Oncología del CNB dirigido por Carlos Martínez, han desarrollado un novedoso trabajo sobre la infección celular del VIH, una "avenida" inexplorada. El trabajo, producto de la colaboración entre el CSIC y Pharmacia, ha sido publicado recientemente en la revista The Journal of Experimental Medicine. También han participado Sonia Jiménez-Baranda, Rosa Lacalle, Emilia Mira, Pilar Lucas, Concepción Gómez-Moutón y Ana Carrera.

-¿Qué aplicación puede tener este trabajo cara en las nuevas estrategias terapéuticas frente al VIH?
-Aunque en los últimos años la terapia frente al VIH-1 ha mejorado ostensiblemente de forma que, tanto la esperanza como la calidad de vida del paciente seropositivo han aumentado considerablemente, todo nuevo enfoque terapéutico es extraordinariamente bien recibido. A la frecuente aparición de cepas virales resistentes a algunos de los fármacos en uso se suman otros inconvenientes, como son, la aparición de serios efectos secundarios, la falta de adherencia posológica de un número significativo de pacientes y, en el caso de los países subdesarrollados, el alto coste del tratamiento. Los fármacos que se usan en la actualidad están dirigidos a inhibir dos funciones necesarias para la replicación del virus: son los inhibidores de la retrotranscriptasa y de la proteasa virales. Existen otras fases del ciclo biológico del virus en las que, teóricamente, se podría incidir para bloquear, igualmente, su replicación. Una de estas fases es cómo el VIH atraviesa la membrana plasmática, que constituye la primera barrera de defensa celular contra la infección. Es en los puntos de entrada del virus en la célula donde nuestros hallazgos pueden tener un aplicación terapéutica en el futuro.

-¿Cuáles son las principales líneas de investigación sobre el VIH desarrolladas en su Departamento?
-Las investigaciones tratan de desentrañar los mecanismos moleculares a través de los cuales el VIH-1 atraviesa la membrana celular de los linfocitos para acceder a su interior e iniciar su ciclo replicativo. La comprensión de estos mecanismos es esencial para el diseño de fármacos que inhiban la entrada del virus en la célula.

Moléculas específicas
-¿Cuáles son esos mecanismos de entrada?
-La entrada del VIH-1 en la célula es un proceso muy sofisticado en el que intervienen moléculas específicas, tanto del propio virus como de la célula sensible que es el linfocito humano. En concreto, el virus utiliza la proteína gp120 para reconocer, y posteriormente anclarse, a la superficie del linfocito a través de unos receptores denominados CD4 y CCR5 ó CXCR4. El primero se encuentra en la superficie de determinadas poblaciones del sistema inmune y los otros dos, son receptores de quimioquinas, mediadores involucrados en la respuesta inflamatoria del organismo y que determinan el tropismo o especificidad del virus. La interacción inicial de estas moléculas provoca la fusión de las membranas viral y celular y la posterior inyección del material genético del virus al interior de la célula.

-¿Qué papel juegan las balsas de membrana celular en la entrada del virus?
-Las balsas de la membrana celular son unos microdominios con una composición lipídica y proteica diferencial con respecto al resto de la membrana. En concreto, presentan un alto contenido en colesterol que les aporta una mayor rigidez y una conformación más ordenada que el resto de la membrana. Por otra parte, algunos receptores celulares tienen una preferencia especial para asociarse a estas balsas -como los receptores del VIH-, mientras que otras proteínas de la superficie quedan excluídas selectivamente de estos microdominios. La importancia de estos microdominios reside en su capacidad para organizar las interacciones entre los distintos receptores presentes en la superficie celular, favoreciendo la asociación entre receptores anclados a las balsas de membrana e impidiendo la asociación entre dichos receptores con las proteínas que no se encuentren en este tipo de microdominios. Esta propiedad de "reunir" receptores específicos en zonas concretas de la membrana celular es esencial para que el VIH pueda entrar en la célula. Se estima que se necesitan al menos 15 moléculas de CD4 y 6 moléculas de un receptor de quimioquinas para que el virus sea capaz de atravesar la membrana celular.

La entrada del virus
-¿Cómo consigue el VIH reunir este número de receptores en la superficie celular?
-Lo que nuestras investigaciones sugieren es que la unión del virus al receptor primario, CD4, induce el reordenamiento de las balsas que contienen los receptores de quimioquinas CCR5 o CXCR4, permitiendo poner juntos ambos tipos de receptores en un número suficiente para que se produzca la entrada del virus. Cuando las balsas de membrana se destruyen, por ejemplo reduciendo el contenido en colesterol de la membrana celular, el VIH es incapaz de entrar en la célula. Lo mismo ocurre cuando se deslocaliza el receptor CD4, sacándolo fuera de las balsas de membrana. Este receptor CD4 modificado puede interaccionar con el VIH, pero sin embargo ya no es capaz de asociarse a los receptores de quimioquinas. Nuestras investigaciones por tanto sugieren que los microdominios denominados balsas de membrana constituyen la puerta por la que el virus entra en la célula.

-¿Cómo puede repercutir estos trabajos en el ámbito farmacológico?
-Es evidente que la alteración de las propiedades de las balsas o de los factores que determinan la interacción de los receptores que en ellas residen, pueden afectar a la entrada del virus en la célula. En nuestro trabajo se demuestra que, al menos en condiciones experimentales, la manipulación de las balsas mediante la reducción de su contenido en colesterol provoca una inhibición de la entrada del virus en la célula. Por otro lado, receptores CD4 modificados genéticamente que pierden la asociación con las balsas de membrana también inhiben la entrada del virus en la célula. Estos hallazgos claramente ilustran que nos encontramos ante una nueva vía de investigación que puede conducir al desarrollo de nuevos fármacos más activos que frenen la infección del VIH-1, y con menos inconvenientes que los fármacos que se utilizan en la actualidad.

-¿Qué relación existe entre los fármacos y la mutación genética?
-Como se ha comentado anteriormente, en la actualidad es posible frenar la replicación del VIH-1 mediante fármacos que inhiben dos de las actividades esenciales de su ciclo biológico: la retrotranscriptasa y la proteasa. El problema fundamental que tienen estos fármacos y por el que, tarde o temprano, fracasan en el control de la replicación del virus, es la gran capacidad que tiene el virus para cambiar sus proteínas fruto de una alta tasa de mutación genética. De esta forma, es frecuente la aparición de cepas virales resistentes a esos fármacos después de su uso continuado. Lo mismo sucede con las vacunas desarrolladas hasta la fecha; el virus es capaz de "escaparse" de las defensas inducidas por los inmunógenos dada su habilidad para alterar sus propios antígenos que se hacen irreconocibles por los anticuerpos y por los linfocitos citotóxicos. Es importante encontrar dianas terapéuticas que estén sujetas a la mínima variabilidad genética.

Inhibición de la infección
-¿Cómo podrían evitarse los problemas de escape del virus?
-Creemos que incidiendo en otros puntos del ciclo replicativo del virus mediante la inhibición de proteínas virales más estables, es decir, menos susceptibles a la mutación genética o, también, por la manipulación de alguno de los factores de la propia célula implicados en la replicación viral, como las balsas de membrana. En cuanto a la cercanía de algún remedio que frene la infección del VIH-1 hay que decir que el conocimiento básico de la patogenia del virus, así como de sus mecanismos de replicación, crece de una manera exponencial y que la consecución de armas eficaces es fruto de ese conocimiento por lo que hay que ser optimistas dentro de la obligada cautela.

-¿Cuáles son los siguientes pasos en su trabajo?
-Nuestros esfuerzos se están centrando en analizar si los mecanismos que hemos descubierto en células en cultivo también operan en modelos animales. En este sentido, estamos estudiando cómo la disminución local o sistema de colesterol afecta a la replicación viral. En particular, la disminución local de colesterol puede tener un papel importante para prevenir el contagio por vía sexual del VIH. Esto puede tener un impacto primordial para frenar la pandemia en países del Tercer Mundo, ya que este tipo de fármacos anti-colesterol son baratos y de fácil administración. Otra gran vía de investigación que estamos iniciando en nuestro laboratorio consiste en la aplicación de terapias génicas para prevenir la entrada del virus mediante la utilización de receptores alterados que se localizan fuera de las balsas de membrana. Asimismo estamos muy interesados en estudiar en detalle el papel de las balsas de membrana en los procesos de ensamblaje de nuevos viriones. La implicación de estos microdominios en los procesos de entrada y salida del VIH-1 del linfocito abre nuevas oportunidades terapéuticas precisamente en esas dos etapas del ciclo replicativo viral para las que no se cuenta con ningún fármaco específico en la actualidad.