Laboratório de Biologia Molecular de Vírus

Os Poxvírus compreendem uma família de vírus de genoma DNA dupla-fita linear que varia de 140.000 a 370.000 pares de bases (pb). Possuem uma morfologia complexa e replicam exclusivamente  no citoplasma celular. O protótipo da família Poxviridae é o vírus vaccinia (VACV) pertencente à subfamília Chordopoxvirinae, gênero Orthopoxvirus, no qual o vírus da varíola é, clínica e historicamente, o mais importante. A doença foi erradicada em 1980 graças à intensa e bem coordenada campanha de vacinação da Organização Mundial da Saúde (OMS). Curiosamente, a vacina antivariólica é uma das poucas vacinas que é feita não como vírus causador da doença (vírus da varíola) de forma atenuada ou inativada. Neste caso, a vacina é constituída de outro orthoxpovirus, o vírus vaccinia. Isto se deve pelo fato de que a infecção por vírus do gênero orthopoxvírus promove proteção cruzada contra uma infecção subsequente por outro orthopoxvírus. O vírus vaccinia causa uma infecção localizada e autolimitante, bem mais branda que a varíola, uma doença pústulo-vesicular sistêmica com taxas de caso-fatalidade de 30 a 50%. Após a erradicação, as amostras ainda existentes do vírus da varíola foram destruídas ou recolhidas para dois centros colaboradores da OMS: o CDC, Atlanta, EUA e Instituto Vector, Novosibirsk, Rússia.

Atualmente, ainda existe o receio mundial da reemergência da varíola como arma biológica devido a supostos estoques clandestinos ou por reconstrução mal-intencionada do vírus por meio de tecnologias de biologia sintética. A vacinação antivariólica não é feita de rotina na população mundial desde 1983 e apenas alguns países vacinam populações de risco (por ex. militares enviados para zonas de conflito, pesquisadores que trabalham com poxvírus). Assim, uma vez que a vacinação antivariólica foi suspensa há muitas décadas, mesmo os indivíduos vacinados naquela época, provavelmente apresentam um baixo nível de proteção imunológica.

Neste cenário pós-varíola, várias infecções associadas a orthopoxvírus, e que são preveníveis pela vacinação antivariólica, têm ocorrido em número crescente em várias regiões do mundo. É o caso de infecções pelos vírus monkeypox na África, cowpox na Europa e vaccinia no Brasil e Índia.

No Brasil, nosso grupo identificou em 1999 o vírus Cantagalo (CTGV) que causava uma doença pústulo-vesicular nos tetos e úberes de vacas leiteiras de fazendas na região de Cantagalo no estado do Rio de Janeiro. O vírus foi caracterizado como uma cepa de vírus vaccinia relacionada à vacina antivariólica usada no Brasil e produzida exclusivamente pela Fundação Oswaldo Cruz, a cepa IOC (VACV-IOC). Mais recentemente comprovamos, por meio do sequenciamento completo dos genomas virais usando tecnologias de nova geração (NGS), que VACV-IOC e CTGV tem, de fato, um ancestral recente em comum. Também mostramos que este ancestral é relacionado ao vírus horsepox, uma cepa distante de vírus vaccinia que não é mais encontrado na natureza e que está relacionado com as origens da vacina antivariólica.

Atualmente vírus semelhantes ao CTGV circulam em vários estados do Brasil causando surtos em gado leiteiro e também infectando os ordenadores, gerando lesões pustulares nas mãos e braços.

O Laboratório de Biologia Molecular de Vírus estuda vários aspectos da biologia e replicação dos poxvírus desde a década de 80. Atualmente, as principais linhas de pesquisa envolvem:

  1. Estudo da diversidade genotípica e origens de cepas brasileiras de vírus vaccinia.

Todos vírus encontram-se em seus hospedeiros como um conjunto de genomas próximos, porém diferentes, chamados de quasispécies ou variantes virais.  As vacinas antivariólicas, particularmente, contêm uma diversidade bem grande de genomas com alterações estruturais no genoma: deleções, inserções, transversões, além de SNPs e pequenos INDELs. Isto deve-se à maneira como as vacinas foram propagadas nos séculos anteriores, com grandes misturas de cepas e passagens em animais diversos, numa tentativa de obter vacinas mais potentes e menos virulentas. Assim, o estudo da diversidade genotípica das vacinas antivariólicas pode permitir o entendimento de suas origens e caminhos filogenéticos, além do isolamento e  identificação de clones menos virulentos. É assim que a atual vacina Americana, Acam2000, foi isolada como clone de baixa virulência da antiga vacina Dryvax. Para estes estudos, clones virais são isolados, purificados, seus genomas são obtidos e sequenciados por sequenciamento de nova geração. Usando ferramentas de bioinformática, montamos, anotamos e analisamos os genomas quanto à estrutura, presença de recombinantes e investigação dos genes de virulência. Também estudamos a virulência em modelo animal e as características biológicas em cultura de células. Estudos similares são realizados com os diversos isolados clínicos do vírus Cantagalo de várias datas e local de isolamento. Com isso, pretendemos compreender melhor como essa infecção se espalhou pelo Brasil.

Também nesta mesma linha caracterizamos outros poxvírus brasileiros como o vírus Cotia SPAn232 e vírus swinepox. O vírus Cotia é um poxvírus isolado no estado de São Paulo em 1961/1963 a partir de camundongos sentinela. Com base no sequenciamento completo do genoma por NGS, nossos estudos demonstram que o vírus Cotia é um membro de um gênero ainda não classificado de poxvírus. A caracterização molecular do vírus Cotia indica sua proximidade com os Capripoxvírus, Swinepoxvírus, Cervidpoxvírus e Leporipoxvírus.

  1. Interação poxvírus-células hospedeiras.

Nesta linha de pesquisa, investigamos diversos processos celulares que são modulados pela infecção viral: ubiquitinação de proteínas, autofagia, apoptose, rearranjos de citoesqueleto e de proteínas majoritárias celulares, como a ciclofilina A. A manipulação de processo celulares é uma característica comum das infecções virais e os mecanismo usados para tal são os mais diversos e fascinantes. Estes estudos além de permitirem a melhor compreensão do ciclo viral, também gera conhecimento sobre os componentes celulares envolvidos nos mais diversos processos celulares de morte, sobrevivência e autodefesa contra as infecções virais. Subverter as repostas antivirais do hospedeiro é uma característica das infecções virais. Neste contexto, o estudo de drogas antivirais, mapeando as fases do ciclo viral afetadas e como são afetadas, também permite entender como processos celulares, que são alvo de algumas drogas, podem estar envolvidos no ciclo replicativo dos poxvírus. O estudo de diversas drogas, tais como Ciclosporina A, FK506, Azatioprina, Brequinar, Cidofovir e ST-246  já nos forneceram informações muito importantes, particularmente sobre a morfogênese viral (automontagem das partículas virais nas fábricas virais) que analisamos por microscopia eletrônica de transmissão.

Equipe

Clarissa Damaso - Chefe de Laboratório: http://lattes.cnpq.br/3900177177421722

Pós-doutores, Alunos de pós-graduação e estagiários de iniciação científica.