¿Qué son los lentivirus?

Los lentivirus, del latín lenti que significa lento, son virus que requieren un tiempo largo, entre meses y años, desde la infección inicial hasta la aparición de la enfermedad. Estos virus pertenecen al género Lentivirus y a los retrovirus (famila Retroviridae), que poseen un genoma de ARN que es transcrito a ADN mediante la transcriptasa reversa (TR).

En la naturaleza, los lentivirus están presentes en los primates, ungulados y felinos. Por ejemplo, en los primates hay dos linajes relacionados filogenéticamente: los virus de inmunodeficiencia de simios (SIV) y los virus de inmunodeficiencia de humanos (HIV). Ambos son los agentes causantes del síndrome de la inmunodeficiencia adquirida (SIDA).

Fuente: PhD Dre at English Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Los lentivectores, obtenidos a partir de lentivirus, han sido ampliamente utilizados para investigación básica en biología, genómica funcional y terapia de genes.

Etapas del ciclo de vida de los retrovirus

El ciclo de vida de todos los retrovirus comienza con la unión del organismo a un receptor específico en la superficie de la célula, seguido por la internalización del virus mediante endocitosis.

El ciclo continúa con la eliminación de la cubierta del virus y la formación de un complejo de núcleoproteina viral (VNC), que consiste de genoma viral asociado a proteínas virales y celulares. La composición del complejo cambia con el tiempo y está relacionada con la conversión, mediante TR, del genoma del invasor en una doble hélice de ADN.

La integración del genoma del virus al de la célula dependerá de la capacidad del genoma viral para penetrar el núcleo del huésped. La reorganización del VNC tiene un papel importante en la importación al núcleo, aunque también influyen proteínas celulares importantes, tales como la transportina-SR2/TNPO3, la importina-alpha3, y la importina7.

Las proteínas virales, tales como la integrasa, y los factores de transcripción de la célula hospedadora, tales como el LEDCF, son claves en la integración del genoma viral.

Este utiliza la maquinaria de la célula hospedadora para transcribir y traducir las proteínas virales y para ensamblar viriones, liberándolos en espacio extracelular.

De lentivirus a lentivector

El genoma de los retrovirus tiene tres marcos de lecturas abiertos (MLA) para los diferentes elementos virales. Por ejemplo, capsidia y matriz (gen gag), enzimas (gen pol), y envoltura (gen env).

La construcción de un vector viral consiste de la eliminación de algunos genes del virus silvestre, tales como los relacionados con la virulencia. De esta manera, un vector viral puede infectar a células eucariotas, retro-transcribirse, integrarse al genoma de la célula eucariota huésped y expresar el transgén (gen terapéutico insertado) sin ocasionar enfermedad.

Un método de construcción de lentivectores es la transfección transitoria. Se basa en el uso de minigenomas virales (denominados constructos) que transportan únicamente los genes de interés. La transfección transitoria consiste en el envío independiente de constructos.

Algunos retrovectores tienen únicamente elementos principales para el ensamblaje de partículas virales, denominados retrovectores no funcionales. Se usan para transfectar células de empaquetamiento.

Los vectores con un casete de expresión del transgén son capaces de infectar, transformar las células (transducción) y expresar el transgén.

El uso de constructos por separado tiene como finalidad evitar eventos de recombinación que podrían restaurar el fenotipo silvestre.

Tecnología de lentivectores

La tecnología de lentivectores tiene un amplio uso en biología básica y estudios traduccionales para la sobreexpresión de transgenes de forma estable, la edición de genes dirigida por sitio, el silenciamiento de genes persistente, la modificación de células madre, la generación de animales transgénicos y la inducción de células pluripotentes.

Los lentivectores constituyen sistemas fáciles de manipular y producir. Se integran irreversible y seguramente al genoma del hospedador. Infectan células que están o no en división.

Muestran tropismo hacia ciertos tejidos, facilitando la terapia. No expresan proteínas virales, por lo cual tienen baja inmunogenicidad. Pueden enviar elementos genéticos complejos.

En investigación básica, los lentivectores basados en el HIV se han usado como sistemas de envío de ARN de interferencia (ARNi) para eliminar la función de algún gen específico, permitiendo así estudiar la interacción con otros distintos.

Lentivectores obtenidos a partir de HIV

A comienzo de la década de los 90, los primeros lentivectores fueron construidos a partir del HVI-1, que está estrechamente relacionado con el SIV de chimpancé. El HVI-1 es responsable del SIDA en todo el mundo.

La primera generación de lentivectores posee una parte significativa del genoma del HIV. Incluye genes gal y pol, y varias proteínas virales adicionales. Esta generación fue creada usando dos constructos. Uno de ellos, que expresa Env, suministra las funciones de empaquetamiento. Otro expresa todos los MLA, con la excepción de Env.

El vector de transferencia se compone de un casete de expresión marcado por dos tipos de repeticiones largas (LTR) y genes necesarios para el empaquetamiento y la transcripción reversa.

La segunda generación de vectores de empaquetamiento carece de la mayoría de genes accesorios y retienen Tat y Rev. Estos genes fueron removidos en la tercera generación y provistos mediante un cuarto constructo.

Los vectores de transferencia de la tercera generación están compuestos por dos constructos de empaquetamiento. Uno codifica gal y pol. Otro codifica rev. Un tercer constructo codifica la envoltura, que se deriva de VSV-G. El que codifica el gen de interés contiene secuencias lentivirales LTR inactivadas para evitar la recombinación.

En el último caso, los elementos reguladores de la transcripción incrementan el desempeño de los genes de transferencia.

Lentivectores obtenidos a partir de otros virus

El virus HIV-2 está estrechamente relacionado con el SIV del magabey gris (SIVSM), y es el responsable del SIDA en África occidental. A partir de este virus se han obtenido vectores de primera y segunda generación.

De forma similar al HVI-1, a partir del SIVSM, del EIAV (virus de la anemia infecciosa en equinos), del FIV (virus de inmunodeficiencia felina) y del BIV (virus de la inmunodeficiencia bovina (BIV) se han construido vectores de tres generaciones. Los vectores basados en EIAV han sido desarrollados para uso clínico.

A partir del virus de la artritis-encefalitis caprina (CAEV) se han construido vectores de primera y tercera generación. Mientras que a partir del SIV de mono verde africano se han construido vectores de primera generación.

Referencias

  1. Da Silva, F. H., Dalberto, T. P., Beyer Nardi, N. 2006. Beyond retrovirus infection: HIV meets gene therapy, Genetics and Molecular Biology , 29, 367–379.
  2. Durand, S., Cimarelli, A. 2011. The Inside Out of Lentiviral Vector. Viruses, 3: 132-159.
  3. Mátrai, J., Chuah, M. K. L., Van den Driessche, T. 2010. Recent advances in lentiviral vector development and applications. Molecular Therapy, 18: 477–490.
  4. Milone, M.C., O’Doherty, U. 2018. Clinical use of lentiviral vectors. Leukemia, 32, 1529–1541.
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