El nacimiento de la virología moderna
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En la década de 1920, la virología no era una disciplina establecida. Aunque los investigadores podían estudiar los efectos de las enfermedades virales en humanos, animales y plantas, no tenían criterios para describir los virus químicamente; de hecho, ¡la definición misma de virus era un tema de debate! Lo mejor que pudieron hacer los científicos fue decir que, si un agente infeccioso pasaba a través de un filtro de porcelana fina que retenía las bacterias, entonces probablemente era un virus ("un agente filtrable"). En 1926, Thomas M. Rivers (1888-1962), director del Hospital Rockefeller, hizo una declaración audaz sobre la naturaleza esencial de los virus que marcó el rumbo de la virología en las próximas décadas. Él dijo: "Los virus parecen ser parásitos obligados en el sentido de que su reproducción depende de las células vivas".
Al afirmar que los virus necesitaban células vivas para replicarse, Rivers contradecía a muchos trabajadores en el campo, incluido Simon Flexner, director del Instituto Rockefeller, quien afirmó haber aislado y cultivado el virus de la poliomielitis en un medio libre de células. Pero Rivers tenía experiencia clínica y de laboratorio en la que basar su punto de vista. Cuando, en 1926, la Sociedad de Bacteriólogos Estadounidenses lo invitó a organizar un simposio sobre virus y dar una conferencia, revisó el cuerpo de conocimiento sobre virus. Varias observaciones sobre el problema de cultivar virus en el laboratorio lo llevaron a su conclusión: la dificultad de cultivar virus en medios artificiales no podía explicarse; aunque los virus eran pequeños, el tamaño no debería impedir su cultivo; los virus no eran particularmente delicados ni susceptibles de destrucción durante los procedimientos de laboratorio; ni se ha encontrado ningún virus que se multiplique libre en la naturaleza. Su síntesis del estado de la virología se publicó en un libro histórico, Filterable Viruses, en 1928. La hipótesis de Rivers condujo a muchos avances en el cultivo y caracterización de virus que causan enfermedades humanas.
Thomas M. Rivers recibió la licenciatura de Emory College en 1909 y el doctorado en medicina de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins en 1915. Después de una pasantía y residencia en pediatría, se unió al Ejército en 1918, sirviendo en comisiones con el Cuerpo Médico del Ejército de EE. UU. que investigó brotes de neumonía y empiema. Regresó a Johns Hopkins para una cita de investigación en 1919 y se unió al Hospital del Instituto Rockefeller en 1922. En 1937, Rivers se convirtió en director del hospital, cargo que ocupó hasta 1953, cuando se convirtió en vicepresidente y director del Instituto. Se retiró en 1955. Rivers fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. Se desempeñó como presidente de la Sociedad Estadounidense de Investigación Clínica, la Asociación Estadounidense de Inmunólogos, la Sociedad Estadounidense de Bacteriólogos y el Tercer Congreso Internacional de Microbiología, y recibió títulos honoríficos de la Universidad de Emory, la Universidad de Rochester, la Universidad de Chicago, y el Instituto Rockefeller.
Selected Publications
Rivers TM. Filterable Viruses: A critical review. J Bacteriol, 1927, 14:217-258
http://jb.asm.org/cgi/reprint/14/4/217
Rivers TM. Some general aspects of pathological conditions caused by Filterable Viruses. Am J Pathol, 1928, 4:91
Rivers, TM, ed. Filterable Viruses. Baltimore: Williams and Wilkins, 1928
Further Reading
Horsfall FL Jr. Thomas Milton Rivers (1888-1962): A Biographical Memoir. Washington, DC: National Academy of Sciences, 1965, 38:262-294
Benison S. Tom Rivers: Reflections on a Life in Medicine and Science. An Oral History Memoir. Cambridge, MA: The MIT Press, 1967
Laboratorio de Virología y Enfermedades Infecciosas
https://lab.rockefeller.edu/rice/research/assembly
Ensamblaje y liberación de virus
En 2005, casi veinte años después del descubrimiento del VHC como el principal agente causante de la hepatitis no A no B, se recapituló por primera vez todo el ciclo infeccioso del virus en cultivo celular. Nuestro laboratorio y otros tuvieron éxito en el desarrollo del sistema de cultivo celular mediante la explotación de un paciente aislado de genotipo 2a único, la hepatitis fulminante japonesa-1 (JFH-1), que se replica a niveles altos y favorece la liberación de partículas infecciosas. El advenimiento del sistema de cultivo celular ha permitido por fin investigar en el laboratorio la entrada, el ensamblaje y la salida de virus auténticos.
Las proteínas estructurales forman el virión físico e incluyen el núcleo, E1 y E2. Hemos demostrado que la proteína central del VHC es esencial para la producción de virus infecciosos y continuamos mapeando los determinantes importantes para esta actividad. Las proteínas no estructurales no forman parte de la partícula del virus, pero pueden ser necesarias para su formación. Hemos descubierto que tanto p7 como NS2 desempeñan funciones esenciales en la producción de VHC infeccioso, posiblemente a través de sus interacciones con las proteínas estructurales. NS2 es una proteína multifuncional que también posee actividad de proteasa. Determinamos la estructura cristalina de rayos X del dominio de la proteasa NS2 y descubrimos que es una enzima dimérica inusual con dos sitios activos compuestos. Este dominio de proteasa es esencial para el papel de NS2 en el ensamblaje de virus infecciosos, aunque la actividad catalítica de la enzima no lo es. Comprender cómo se forman las partículas de virus infecciosos puede conducir a nuevas clases de inhibidores dirigidos al ensamblaje.
La influenza es causada por un virus, no por una bacteria
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Durante la pandemia de influenza de 1918, una enfermedad similar a la gripe se propagó entre los cerdos en las granjas del Medio Oeste de los Estados Unidos. Los científicos la llamaron influenza porcina porque, al igual que la influenza en humanos, la enfermedad era altamente contagiosa. A los animales también les moqueó la nariz y les dio fiebre, y miles de ellos murieron. En 1928, Richard E. Shope (1901-1966), un patólogo de Rockefeller, fue a Iowa para investigar un nuevo brote de influenza porcina. Sus experimentos posteriores condujeron al aislamiento del virus de la influenza, anulando la creencia generalizada de que la enfermedad era causada por bacterias.
Trabajando con su mentor Paul Lewis, Shope buscó microbios en la mucosidad de cerdos enfermos que pudieran causar infecciones. Primero aisló una bacteria, Hemophilus influenza suis, que era similar a la bacteria que se creía que causaba la gripe en humanos. Pero cuando inoculó la bacteria a cerdos sanos, no se enfermaron. Shope luego filtró la mucosidad. Descubrió que el filtrado, que solo podía contener un virus, causaba una forma leve de la enfermedad. Sin embargo, cuando a los cerdos se les inyectó tanto el filtrado como la bacteria, desarrollaron síntomas completos. Shope concluyó que la infección viral hizo posible una infección bacteriana secundaria.
Mientras tanto, el descubrimiento de Shope inspiró a los científicos británicos a encontrar un virus de influenza humana. Los experimentos en ambos lados del Atlántico demostraron más tarde que los virus porcinos y humanos estaban estrechamente relacionados. Tanto Shope como los investigadores británicos descubrieron que las personas que habían sobrevivido a la pandemia de 1918 tenían anticuerpos que podían neutralizar el virus porcino, mientras que los nacidos más tarde no. Llegaron a la conclusión de que la gripe porcina era una forma persistente del virus de la gripe humana de 1918.
Richard E. Shope recibió el doctorado en medicina de la Universidad de Iowa, en Iowa City, en 1924. Al año siguiente se unió al laboratorio Rockefeller de Paul Lewis, que estaba ubicado en las instalaciones del Instituto en Princeton, Nueva Jersey. Shope se convirtió en director de su propio laboratorio en 1929 y, excepto por un breve nombramiento en el Instituto Merck (1949-1952), permaneció en Rockefeller el resto de su carrera. Durante la Segunda Guerra Mundial, Shope trabajó para el ejército para desarrollar una vacuna contra la peste bovina, una enfermedad del ganado. Shope recibió muchos premios y títulos honoríficos, incluida la Legión de Mérito del Ejército de EE. UU. y el Premio Lasker (1957). Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos.
Gripe: exponer al verdadero asesino
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2118275/
Abstracto
A principios de la década de 1930, Richard Shope aisló el virus de la influenza de cerdos infectados. El hallazgo de Shope fue seguido rápidamente por el aislamiento del virus de la influenza de los humanos, lo que demuestra que un virus, no una bacteria, como se creía ampliamente, causaba la influenza.
En 1892, el bacteriólogo alemán Richard Pfeiffer aisló lo que pensó que era el agente causante de la influenza. El culpable, según Pfeiffer, fue una pequeña bacteria en forma de bastón que aisló de la nariz de pacientes infectados con gripe (1). Lo denominó Bacillus influenzae (o bacilo de Pfeiffer). Pocos dudaron de la validez de este descubrimiento, en gran parte porque se había demostrado que las bacterias causan otras enfermedades humanas, como el ántrax, el cólera y la peste.
La cuestión de la filtración
Cuando comenzó la pandemia de influenza más mortífera de la historia en 1918, la mayoría de los científicos creían que el bacilo de Pfeiffer causaba la influenza. Con la letalidad de este brote (que mató a un estimado de 20 a 100 millones en todo el mundo) llegó la urgencia: los investigadores de todo el mundo comenzaron a buscar el bacilo de Pfeiffer en los pacientes, con la esperanza de desarrollar antisueros y vacunas que protegieran contra la infección. En muchos pacientes, pero no en todos, se encontraron bacterias. Los fracasos en el aislamiento de B. influenzae (ahora conocido como Haemophilus influenzae) se atribuyeron en gran medida a una técnica inadecuada, ya que las bacterias eran notoriamente difíciles de cultivar (2).
El primer golpe potencial a la teoría de Pfeiffer provino de Peter Olitsky y Frederick Gates del Instituto Rockefeller. Olitsky y Gates tomaron secreciones nasales de pacientes infectados con la gripe de 1918 y las pasaron por filtros Berkefeld, que excluyen bacterias. El agente infeccioso, que causó enfermedad pulmonar en conejos, atravesó el filtro, lo que sugiere que no era una bacteria (3, 4). Aunque el dúo tal vez había aislado el virus de la influenza (al que sin embargo se refirieron como una bacteria atípica llamada Bacterium pneumosintes), otros investigadores no pudieron reproducir sus resultados. Uno de los que dudaba era Oswald Avery (Instituto Rockefeller), quien desarrolló un medio de cultivo, el agar chocolate, que optimizó las condiciones de cultivo para B. influenzae y, por lo tanto, minimizó los resultados falsos negativos de las muestras de los pacientes. Por lo tanto, se descartó la idea de que la gripe era transmitida por un agente (o virus) filtrable.
Perspectivas de los cerdos
Olitsky y Gates no serían reivindicados hasta una década después, cuando Shope, un joven médico de Iowa que entonces trabajaba en el cólera porcino en el Instituto Rockefeller, centró su atención en la influenza porcina.
Los criadores de cerdos en Iowa habían informado de dos brotes, uno en 1918 y otro en 1929, de una enfermedad altamente contagiosa similar a la influenza entre sus animales. La enfermedad tenía un parecido tan notable con la gripe humana que se denominó gripe porcina. Shope y su mentor Paul Lewis tomaron muestras de moco y pulmones de los cerdos infectados e intentaron aislar el agente causante de la enfermedad. Rápidamente aislaron una bacteria que se parecía exactamente a la bacteria humana de Pfeiffer (y por eso se llamó B. influenzae suis), pero cuando inyectaron la bacteria en cerdos, no causó ninguna enfermedad (5).
Shope luego filtró las muestras y, al igual que Olitsky y Gates, descubrió que el filtrado contenía el agente infeccioso. El filtrado de Shope causó una enfermedad altamente contagiosa similar a la influenza en los cerdos, aunque más leve que la que se observa en los cerdos infectados naturalmente. La mezcla del filtrado con la bacteria reprodujo la enfermedad grave. Concluyó, correctamente, que el agente filtrable causó la infección, que luego facilitó la infección secundaria con la bacteria (6). Shope publicó sus resultados en una serie de artículos en The Journal of Experimental Medicine (5, 6).
Usando la técnica de Shope, Wilson Smith, Christopher Andrewes y Patrick Laidlaw (Instituto Nacional de Investigación Médica, Reino Unido) pronto aislaron el virus de los humanos (7), disipando cualquier duda persistente sobre la naturaleza del agente inductor de la gripe.
Tanto Shope como el trío británico demostraron más tarde que los sueros de humanos infectados con el virus de la gripe de 1918 podían neutralizar el virus del cerdo, lo que los llevó a concluir que el virus porcino era una forma sobreviviente del virus pandémico humano de 1918 (8, 9). De hecho, una cepa de gripe relacionada todavía circula entre los cerdos en la actualidad.
LAS INFLUENZAS PORCINAS Y HOMBRES1
DR. RICHARD E. SHOPE
Miembro asociado del Instituto Rockefeller de Investigación Médica, Princeton
https://digitalcommons.rockefeller.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1023&context=harvey-lectures
Fiebre amarilla y Max Theiler: el único premio Nobel para una vacuna contra el virus
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2118520/
En 1951, Max Theiler, de la Fundación Rockefeller, recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por su descubrimiento de una vacuna eficaz contra la fiebre amarilla, un descubrimiento del que se informó por primera vez en el JEM hace 70 años. Este fue el primer y hasta ahora único Premio Nobel otorgado por el desarrollo de una vacuna contra el virus. Los archivos Nobel publicados recientemente ahora revelan cómo se evaluaron los avances en el campo de la vacuna contra la fiebre amarilla hace más de 50 años, y cómo esto condujo a un premio para Max Theiler.
La enfermedad de la fiebre amarilla ha causado epidemias potencialmente mortales a lo largo de los últimos 500 años de la civilización humana. En la primera mitad del siglo XX se identificó el origen viral de la enfermedad, se esclarecieron sus vías de propagación y se encontraron posibles formas de prevenirla. El avance final en estos estudios fue el desarrollo de Max Theiler de la cepa 17D de virus atenuado, informado por primera vez en este Diario (1), que podría usarse como una vacuna viva para salvar la vida de muchos millones de personas. No había duda de que la introducción de esta vacuna fue "en beneficio de la humanidad", como se especifica en el testamento de Alfred Nobel, pero ¿cómo se compara la contribución de Theiler con otros avances que conducen a vacunas contra enfermedades virales que se introdujeron antes y después?
Sin embargo, Levene pensó que la cadena era corta y que las bases se repetían en el mismo orden fijo. Fueron Torbjorn Caspersson y Einar Hammersten quienes demostraron que el ADN era, de hecho, un polímero.
El objetivo de este artículo es discutir los archivos Nobel recientemente publicados para mostrar cómo se evaluaron los avances en el campo de la vacuna contra la fiebre amarilla hace más de 50 años, y cómo esto condujo a un premio para Max Theiler. El artículo también discutirá por qué la vacuna contra la fiebre amarilla ha sido señalada como la única vacuna viral reconocida hasta ahora por un Premio Nobel, y el concepto de "descubrimiento", que fue especificado por Nobel como el único criterio de un premio en fisiología. o medicina.
La enfermedad y las epidemias
La fiebre amarilla es una enfermedad infecciosa que provoca daños en muchos órganos del cuerpo, con frecuencia debido a hemorragias graves. El hígado a menudo se ve afectado, lo que finalmente conduce a la ictericia, el síntoma que dio nombre a la enfermedad. Durante muchos cientos de años, terribles epidemias de fiebre amarilla azotaron áreas densamente pobladas en países con climas más cálidos. La forma en que se propagó la enfermedad permaneció enigmática durante siglos y no había medios para una intervención racional. Esta situación cambió en 1900, cuando una comisión encabezada por el cirujano del ejército de los Estados Unidos, Walter Reed, utilizó voluntarios humanos para demostrar que un mosquito vector, Aedes aegypti, era crítico en la diseminación de la enfermedad.
En 1915, la Junta Internacional de Salud estableció una Comisión de Fiebre Amarilla, que fue financiada por la Fundación Rockefeller, con el objetivo principal de eliminar los criaderos de Aedes aegypti en áreas donde prevalecía la fiebre amarilla. Este esfuerzo de erradicación fue muy eficaz en muchos casos. En algunos entornos, sin embargo, la enfermedad permaneció y esto no se explicó hasta mediados de la década de 1930, cuando se desarrollaron nuevas técnicas para estudiar el virus y la inmunidad contra él. Entonces quedó claro que el reservorio natural del virus eran los monos, entre los cuales la infección se propagaba por varios mosquitos que habitaban en la selva. El virus se transmitió ocasionalmente de monos infectados a humanos a través de una variedad de vectores diferentes, lo que resultó en casos individuales o pequeños grupos. Sin embargo, si estos casos espurios de fiebre amarilla (conocida como fiebre amarilla selvática o selvática) entraran en contacto con poblaciones humanas más grandes en áreas urbanas, podrían desarrollarse epidemias graves en las que el Aedes aegypti transmitiría el virus de hombre a hombre.
Con el desarrollo de una vacuna segura y eficaz por parte de Theiler en 1937 (1–5), se eliminó la forma urbana de la enfermedad, pero todavía ocurren epidemias de la forma selvática de la enfermedad en los cinturones tropicales de las Américas y África. Se estima que aproximadamente 200 000 casos y 30 000 muertes ocurren cada año en poblaciones no inmunizadas. Se ha aprendido mucho durante los últimos 50 años sobre las complejas interacciones entre diferentes huéspedes, varios mosquitos vectores y cepas del virus, y la necesidad de continuar con la vacunación en ciertos entornos (6).
El virus y las posibilidades de desarrollo de vacunas
La Comisión Walter Reed demostró en 1902 que el agente que causa la fiebre amarilla pasaba a través de filtros a prueba de bacterias (7). Este fue el primer agente infeccioso humano que demostró ser ultrafiltrable, pero tomó tiempo antes de que la comunidad científica se convenciera de que el agente era realmente un virus. Adrian Stokes y colaboradores del laboratorio de la Fundación Rockefeller en Nigeria demostraron en 1927 que los monos podían infectarse con material de humanos con fiebre amarilla (8). Este fue un avance importante, ya que la naturaleza viral del agente se confirmó utilizando este sistema animal. El virus aislado se denominó cepa Asibi en honor al sobreviviente de fiebre amarilla de África occidental de 28 años que proporcionó la muestra de sangre. Esta cepa de virus llegó a desempeñar un papel central en el eventual desarrollo de una vacuna exitosa.
Cuando Theiler llegó al Instituto Rockefeller de Nueva York en 1930, ya era el centro de investigación experimental sobre la fiebre amarilla más importante del mundo. Se habían establecido las condiciones para experimentar con monos y ya se habían analizado las propiedades básicas del virus. El virus de la fiebre amarilla resultó ser un virus relativamente pequeño (9). Perdió fácilmente su infectividad, pero la presencia de proteínas estabilizó esta propiedad. En la clasificación actual (10), el virus de la fiebre amarilla se agrupa junto con más de otros 80 virus transportados por vectores artrópodos. El grupo se denomina flavivirus, del latín flavus que significa amarillo, un nombre colectivo derivado apropiadamente de su miembro más destacado.
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