Programa Científico
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UNIDADES EN ESTE PROGRAMA
Microorganismos en la salud y el bienestar Desarrollo y función del sistema inmunitario
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Evolución de virus de ADN de cadena sencilla, patogénesis y potencial anti-cáncer

Jose Maria Almendral del Rio
Evolución de virus de ADN de cadena sencilla, patogénesis y potencial anti-cancer.
Investigamos la biología molecular de los virus ssDNA, con especial énfasis en los miembros de la familia Parvoviridae, para comprender sus patrones de evolución, los mecanismos subyacentes a su patogenicidad, las etapas de su ciclo vital, y su potencial oncolítico contra cáncer humano.
Investigación
Investigamos la biología molecular de los virus ssDNA, con especial énfasis en los miembros de la familia Parvoviridae, para comprender sus patrones de evolución, los mecanismos subyacentes a su patogenicidad, las etapas de su ciclo vital, y su potencial oncolítico contra cáncer humano.
Patogenicidad.
En estos estudios, combinamos las infecciones de ratones con el análisis de la secuencia de las variantes genéticas del parvovirus Virus Mínimo del Ratón (MVM) que surgen en fases precisas de las enfermedades causadas. La capacidad evolutiva de este virus en respuesta a las presiones inmunitarias y adaptativas se controla mediante la secuenciación del genoma. Esto permite, en determinados casos, localizar los cambios de aminoácidos seleccionados en dominios funcionales definidos de la estructura tridimensional de la cápside.
Ciclo Vital del parvovirus MVM.
La capacidad de infección preferente de las células cancerosas (oncolisis) por MVM se está abordando mediante un análisis en profundidad de las etapas del ciclo vital del virus en las células cancerosas humanas, con el fin de identificar los reguladores y las interacciones moleculares precisas en cada etapa principal del ciclo vital del virus. Así, demostramos que el ensamblaje de la cápside procede como intermediarios triméricos que se translocan a través de la envoltura nuclear en la fase S del ciclo celular, y esta competencia de transporte nuclear depende de la fosforilación en sitios específicos de las subunidades proteicas mediada por la quinasa Raf-1 (ruta MAPK) comúnmente desregulada en las células cancerosas.
Un aspecto de la regulación del ciclo vital del MVM de especial interés por su capacidad oncolítica es la dependencia de la fase S del transporte de subunidades de la cápside y, por tanto, del ensamblaje nuclear del virus. Este acoplamiento es relevante para comprender la patogénesis de los parvovirus y su tropismo por las células proliferativas. Su alteración puede determinar la persistencia viral en los tejidos del huésped.
La evolución de MVM confiere propiedades ventajosas contra glioblastoma.
El potencial terapéutico anticanceroso del MVM quedó demostrado por su capacidad para infectar y eliminar células madre cancerosas obtenidas de pacientes con glioblastoma (el tumor cerebral más agresivo) implantadas en el cerebro de modelos de roedores. En las neuroesferas, el MVM dirige su acción citotóxica exclusivamente contra las células que tienen alteradas tanto las respuestas innatas como el regulador central p53 por mutación o fosforilación aberrante, de forma dependiente del paciente. Estos resultados abren la esperanza de una nueva medicina personalizada y biosegura, basada en virus que infectan selectivamente las células madre malignas, que podría utilizarse en terapias contra este devastador tipo de cáncer y contra otros que lleven desregulada la señalización de p53.
Otros enfoques en curso en nuestro laboratorio para mejorar la oncolisis de MVM abordan la reorientación del virus hacia el proceso de neovascularización necesario para el crecimiento tumoral. Estamos diseñando diferentes dominios de la cápside del MVM con péptidos heterólogos que bloquean el VEGF, bien para inducir anticuerpos que reduzcan el crecimiento tumoral, bien para dirigir el tropismo del virus específicamente a las células vasculares que expresan VEGF-R y sostienen la vascularización tumoral.
MVM evolution confers advantageous anti-glioblastoma properties.
Intentamos aumentar el tropismo de la MVM por las células cancerosas mediante múltiples estrategias experimentales: (i). En evolución natural en ratones, surgen variantes de MVM que contienen cambios de aminoácidos en un «hoyuelo» en el eje de simetría doble de la cápside. Algunas de ellas modulan la afinidad de unión al receptor celular del ácido siálico (sia) y muestran una infectividad mejorada de las células de glioblastoma. La base molecular de este oncotropismo mejorado está relacionada con un efecto importante de los contactos de tipo sia en el tráfico endocítico del virión. (ii) Hemos desarrollado varias estrategias de evolución dirigida in vitro, basadas en la generación de bibliotecas de MVM mediante mutagénesis (PCR propensa a errores o saturación de codones precisos) del sitio de unión al receptor celular y su posterior adaptación a las células de glioblastoma mediante pases seriados. El objetivo es reorientar las cápsides de los MVM hacia los sialoglicanos expresados preferentemente en las líneas celulares de glioblastoma. Algunos de los virus recombinantes diseñados con los mutatniones seleccionados se replican y propagan mejor que el virus de tipo salvaje en la línea celular de glioblastoma U373. (iii) Por último, estamos fomentando la recombinación genética entre las cepas MVMp y MVMi mediante una alta multiplicidad de coinfección de células permisivas. Los virus quiméricos oncotrópicos surgieron espontáneamente en estos cultivos y se someten a selección en células U373. Uno de los virus resultantes muestra proteínas quiméricas no estructurales y produce más genomas virales en U373 que las dos cepas parentales, lo que sugiere un oncotropismo potenciado.
Miembros del grupo

José Mª Almendral del Río
Lab.: 224 Ext.: 4559
jmalmendral(at)cbm.csic.es
Alberto López Bueno
Lab.: 224 Ext.: 4589
alopezbueno(at)cbm.csic.es
Pedro Arroyo Gil
Lab.: 224 Ext.: 4589
pedro.arroyo(at)cbm.csic.es
Alejandro Fernández Llorente
Lab.: 224 Ext.: 4559
alejandro.fernandez(at)cbm.csic.es
Jorge Martínez Ortega
Lab.: 224 Ext.: 4589
j.martinez(at)cbm.csic.es
Marina María García Rodríguez
Lab.: 224 Ext.: 4559
Elena Suárez Trujillo
Lab.: 224 Ext.: 4589
Publicaciones representativas
The Mammalian Cell Cycle Regulates Parvovirus Nuclear Capsid Assembly
Jon Gil-Ranedo et al.
Evaluation of bias induced by viral enrichment and random amplification protocols in metagenomic surveys of saliva DNA viruses
Marcos Parras-Moltó et al.
Viral targeting of glioblastoma stem cells with patient-specific genetic and post-translational p53 deregulations
Jon Gil-Ranedo et al.
Intracellular virion traffic to the endosome driven by cell type specific sialic acid receptors determines parvovirus tropism
Tania Calvo-López et al.