Un virus comun în copilărie a fost asociat cu cancerul de vezică urinară la o vârstă mai înaintată

Un studiu publicat în revista Science Advances a analizat relația dintre infecția persistentă cu poliomavirusul BK și apariția unui tip distinct de mutații în uroteliul uman. Cercetarea arată că reacția imună în fața infecției generează un mediu tisular capabil să declanșeze mutații extensive în celule neinfectate, sugerând un mecanism potențial de inițiere a carcinogenezei uroteliale.
Poliomavirusul BK este o infecție comună dobândită în copilărie, care persistă în stare latentă în epiteliul tubular renal. Deși majoritatea oamenilor rămân asimptomatici, virusul se poate reactiva în situații de imunosupresie, precum transplantul de organe sau îmbătrânirea sistemului imunitar. Reactivările sunt asociate cu nefropatie, stricturi ureterale, cistită hemoragică și uneori cu carcinom vezical, unde materialul genetic viral poate fi integrat în ADN-ul tumoral.

În paralel, familia enzimelor APOBEC3, parte a imunității înnăscute, are rolul de a deteriora materialul genetic al virusurilor prin deaminarea citozinelor în secvențe specifice. În multe cancere umane, inclusiv în carcinomul urotelial, se observă semnături mutaționale caracteristice APOBEC3. Cu toate acestea, mecanismul exact prin care aceste mutații apar în celulele uroteliale rămânea neclar, mai ales deoarece majoritatea tumorilor nu conțin urme de virus.

Despre studiu

Cercetarea a utilizat mai multe modele umane: culturi de uroteliu diferențiat, culturi organotipice din ureter uman și linii celulare modificate genetic, pentru a examina modul în care infecția cu poliomavirusul BK afectează țesutul urotelial. Analizele au inclus secvențiere ARN, analiza semnăturilor mutaționale prin tehnologii cu rată foarte scăzută de eroare, teste de activitate enzimatică APOBEC3, imunohistochimie și sortare celulară cu secvențiere ulterioară.

Inducerea semnalizării interferonice și activarea APOBEC3

La 21 de zile după infectarea culturilor uroteliale, s-a observat o activare robustă a căilor de semnalizare prin interferon de tip I și III, cu creșterea expresiei genelor IFNK, IFNL1 și a altor gene stimulate de interferon. Această inducere a coincis cu o creștere semnificativă a transcrierilor APOBEC3A și a activității de deaminare, confirmată prin teste funcționale. Proteinele APOBEC3A și APOBEC3B au fost intens exprimate, în paralel cu activarea factorilor STAT1 și STAT2.

Administrarea de interferon-α1 sau interferon-λ1 a indus APOBEC3A în celule neinfectate, în timp ce inhibitori ai kinazelor Janus au blocat selectiv creșterea APOBEC3A, dar nu și a APOBEC3B. Acest lucru sugerează existența unor mecanisme distincte de reglare pentru cele două enzime.

Semnăturile mutaționale asociate infecției

Secvențierea mutațiilor acumulate în urma infecției a demonstrat creșteri majore ale semnăturilor mutaționale SBS2 și SBS13 (de 8,2 ori, 8,1 ori, 2,1 ori și respectiv 2 ori), ambele caracteristice activității APOBEC3 asupra citozinelor din motive TCW. De asemenea, s-a observat tendința de formare a semnăturii DBS11, asociată cu conversii CC→TT, precum și apariția unei semnături de deleții de citozină similare cu ID9.

Analiza contextului extins al mutațiilor a arătat o dominanță variabilă a activității APOBEC3A și APOBEC3B depinzând de donor, cu un procent mediu de 39,4% din mutațiile TCW fiind în contexte RTCW. Această variabilitate sugerează că răspunsul imun și activarea enzimelor APOBEC3 sunt puternic influențate de particularitățile fiecărui individ.

Demonstrarea rolului direct al APOBEC3A și APOBEC3B

Pentru a confirma rolul necesar al acestor enzime, cercetătorii au creat linii celulare uroteliale cu ambele gene APOBEC3A și APOBEC3B inactivate. În aceste linii, infecția cu poliomavirus BK nu a mai generat semnăturile mutaționale caracteristice TCW, spre deosebire de culturile martor unde mutațiile au crescut de 5,9 ori. Astfel, activitatea APOBEC3A/B s-a dovedit indispensabilă pentru formarea mutațiilor apărute în celulele uroteliale în timpul infecției.

Microambientul de extrudare virală și rolul celulelor martor (bystander)

Modelele organotipice au arătat un fenomen esențial: APOBEC3 nu este indus în celulele infectate imediat după pătrunderea virusului, ci predomină în celulele neinfectate adiacente, situate în vecinătatea celulelor aflate în faza târzie a infecției, când acestea sunt extrudate apical. Aceste celule „martor” prezentau un nivel ridicat de APOBEC3A și APOBEC3B, rămânând negative pentru proteine virale.

Sortarea celulară cu analiză mutațională ulterioară a confirmat că celulele APOBEC3-pozitive și neinfectate aveau o încărcătură mutațională de 2,3 ori mai mare decât celulele APOBEC3-negative. Prezența antigenului viral mare T era asociată cu o creștere de 6,6 ori a mutațiilor TCW, indicând că atât celulele infectate, cât și cele martor contribuie la acumularea mutațiilor.

Rezultate

Studiul demonstrează existența unui mecanism distinct de inițiere a carcinogenezei uroteliale, în care mutațiile nu apar în celulele infectate direct, ci în celulele martor expuse la interferoni produși în timpul infecției. Această „transmutageneză”, generată de activarea APOBEC3A/B în trans, poate produce un număr mare de mutații care se acumulează în timp în uroteliul uman.

Rezultatele propun o explicație pentru faptul că majoritatea cancerelor uroteliale prezintă semnături APOBEC3 intense, dar nu conțin urme de virus: infecția servește drept factor declanșator, însă celulele mutate sunt neinfectate și virusul nu persistă în tumoare. De asemenea, datele sugerează că variabilitatea răspunsului APOBEC3 este individuală, ceea ce ar putea explica diferențele mari de risc de cancer între persoane.

Această perspectivă deschide noi direcții în prevenția cancerului urotelial, inclusiv prin posibile intervenții antivirale sau prin dezvoltarea unor biomarkeri de risc bazate pe reactivarea poliomavirusului BK.