Científicos recrean por primera vez cómo el herpes invade la piel humana en 3D

Un equipo de investigadores del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular y del Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf (Alemania) describe en un artículo publicado en Science Advances cómo progresa la infección por el virus del herpes simple tipo 1 entre las células cutáneas vecinas al lugar infectado.

El virus del herpes simple tipo 1 (VHS-1) puede parecer un mero problema estético, pero no lo es. Puede provocar brotes de herpes labial en los labios o la cara, que suelen curarse por sí solos en el plazo de dos semanas, aunque la infección puede tener consecuencias mucho más graves.

Un virus latente

El virus infecta las células nerviosas sensoriales de la cara, donde suele permanecer de forma latente y, en ocasiones, desplazarse hasta el sistema nervioso central, provocando una inflamación cerebral que puede poner en peligro la vida.

También se investiga si el VHS-1 podría desempeñar un papel en la enfermedad de Alzheimer, ya que su permanencia de por vida en el sistema nervioso podría contribuir al daño cerebral.

Utilizando como modelo organoides de piel humana con vello, los investigadores cartografiaron cómo se propaga el virus y qué moléculas de señalización liberan las células a sus vecinas cuando son infectadas.

“Ha sido fascinante observar cómo se extiende el virus a través del tejido de los organoides, de un tipo de célula a otro, y también cómo responde cada tipo de célula ante él”, señaló una de las autoras, Manja Czech-Sioli, investigadora del Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf.

Seguimiento del VHS-1 en piel 3D

La piel “tiene una estructura similar a la de un sándwich en capas”, explicó Czech-Sioli. La capa protectora más externa es la epidermis, compuesta principalmente por queratinocitos. Debajo se encuentra la dermis, que actúa de soporte y es rica en fibroblastos. Los folículos pilosos atraviesan estas capas, que también contienen fibras nerviosas sensoriales.

Los organoides cutáneos proporcionados por los grupos de Manja Czech-Sioli y de la investigadora Nicole Fischer permitieron estudiar la infección en un modelo con todas esas capas.

“Los cultivos celulares planos revelan cómo se comportan los virus en un solo tipo de célula. Estos organoides contienen muchas de las características de la piel humana real: células epidérmicas, dérmicas, folículos pilosos y células de tipo nervioso. Son un modelo más adecuado para comprender cómo progresa la infección por el VHS-1”, detalló Czech-Sioli.

El equipo descubrió que el virus no infecta a todos los tipos de células cutáneas de la misma manera.

Los fibroblastos de la dermis albergan grandes cantidades de virus en las primeras fases de la infección, mientras que los queratinocitos basales y varios tipos de células de los folículos pilosos contienen cantidades relativamente menores de VHS-1, incluso cuando existen células infectadas en las proximidades.

El virus llega mucho más tarde a los folículos pilosos y a las neuronas sensoriales, lo que indica que ambos tipos de células podrían poseer cierta resistencia intrínseca frente al virus.

Cómo reaccionan las células vecinas

Utilizando técnicas de imagen con transcriptómica espacial, que mide la actividad génica en células individuales, los investigadores analizaron el llamado “frente de la infección”, la zona donde el VHS-1 acababa de llegar a nuevas células, e identificaron qué genes se activaban.

En esa zona, los fibroblastos dérmicos activaron el IER3, un gen conocido por responder al virus del herpes, mientras que los queratinocitos basales aumentaron la expresión del IRF3, un regulador de las defensas antivirales.

También comprobaron que los miembros de la familia de moléculas de señalización del factor de necrosis tumoral se activan de forma especialmente coordinada y que esa coordinación resulta esencial para la capacidad del organismo de controlar la infección.

“Futuros modelos de organoides que incluyan células inmunitarias y vasos sanguíneos nos ayudarán a estudiar cómo controla el virus el organismo antes de que llegue a los nervios. Así podremos entender por qué algunas células frenan el virus mientras que otras favorecen su replicación”, concluyeron los investigadores.