A exposição pré-natal a vírus capazes de infectar o cérebro fetal, principalmente no primeiro trimestre, pode causar uma série de defeitos de desenvolvimento no bebê. A epidemia de Zika no Brasil durante 2015–16 representou um caso extremo, fazendo com que centenas de bebês nascessem com microcefalia, ou uma cabeça anormalmente pequena.

Embora os casos tenham diminuído significativamente, "a comunidade médica concorda que o Zika pode voltar a qualquer momento, em qualquer lugar onde vivem os mosquitos que o espalham", diz Ganeshwaran Mochida, MD, MMSc, ??especialista em microcefalia no Boston Children's Hospital e membro da Divisão Infantil de Genética e Genômica de Boston.

E o zika não é o único vírus preocupante.

"Vários vírus, incluindo varicela, sarampo, citomegalovírus, vírus do Nilo Ocidental e herpes simplex, podem causar doenças cerebrais congênitas em recém-nascidos nos Estados Unidos", diz a neurobióloga Judith Steen, Ph.D., do FM Kirby Neurobiology Center no Boston Children's.

Para tentar se antecipar a futuros surtos e prevenir distúrbios congênitos do desenvolvimento causados ??por esses vírus neurotrópicos, uma equipe liderada por Steen e Mochida decidiu entender melhor como o zika afeta o cérebro em desenvolvimento .

Combinando proteômica (o estudo das proteínas) e transcriptômica (o estudo do RNA), eles identificam alvos potenciais para terapias que poderiam proteger os cérebros em desenvolvimento dos bebês. Suas descobertas aparecem na revista iScience .

A maioria das pesquisas anteriores sobre zika ignorou um fator-chave no crescimento cerebral atrofiado: o sistema imunológico. Em parte, isso ocorre porque os camundongos, comumente usados ??para modelar doenças, não são muito suscetíveis ao vírus Zika, então os pesquisadores usaram camundongos com sistemas imunológicos enfraquecidos que contraem o zika com mais facilidade. Outros estudos trabalharam apenas com tecido nervoso de camundongos cultivados a partir de células-tronco .

“Para ver o quadro completo, é preciso observar todo o organismo em seu estado natural”, diz Mochida, que ajudou a rastrear anormalidades cerebrais durante o surto no Brasil.

A equipe injetou o vírus Zika diretamente nas placentas de camundongos vivos grávidas com sistema imunológico normal para imitar a infecção humana por Zika, que é transmitida do sangue da mãe através da placenta para o feto. Por meio desse método, os embriões de camundongos foram infectados no início de seu desenvolvimento.

O laboratório Steen então comparou o RNA e as proteínas nos cérebros dos embriões infectados com os de seus irmãos saudáveis. Isso revelou várias mudanças moleculares durante o processo de infecção que impediram o desenvolvimento normal do cérebro.

“Nenhum estudo anterior sobre a patologia do zika analisou a transcriptômica e a proteômica com uma perspectiva imunológica em um modelo in vivo”, diz Steen.

Os pesquisadores encontraram várias coisas. Primeiro, a infecção por zika aumentou significativamente os níveis de proteínas imunes nos cérebros de camundongos em desenvolvimento, incluindo as proteínas MHC-1. Isso sugere que o vírus desencadeia uma resposta imune substancial que contribui para a microcefalia.

"O sistema imunológico ataca células infectadas com vírus", explica Steen. "Se você pode matar essas células, o resultado geralmente é bom. Mas, se você começar a matar células cerebrais que estão se dividindo ativamente, especialmente no início da gestação, isso pode ser devastador para o desenvolvimento do cérebro."

Em segundo lugar, a infecção pelo zika reduziu os níveis de RNA e proteínas relacionadas ao ciclo celular – o processo pelo qual as células crescem, replicam seu DNA e se dividem. Ao interromper a progressão normal do ciclo celular, a infecção pelo zika impossibilita o crescimento adequado do cérebro em desenvolvimento.

Quanto mais partículas virais e proteínas virais no cérebro, menos proteínas normais do ciclo celular Steen e Mochida encontraram.

Finalmente, a infecção pelo Zika interrompeu a sinalização do fator de transcrição, alterando a expressão de genes envolvidos no desenvolvimento do cérebro. Nos cérebros infectados pelo Zika, a equipe encontrou níveis anormalmente baixos de muitos fatores de transcrição que regulam a diferenciação dos neurônios.

Indo um passo adiante, os cientistas procuraram ver quais genes significativamente regulados para cima ou para baixo pelo Zika poderiam ser modulados com drogas para combater os efeitos do vírus.

A equipe identificou 61 genes potencialmente segmentáveis. Moléculas direcionadas a eles podem ser testadas no modelo de camundongo em diferentes estágios para ver se os distúrbios observados pela equipe são normalizados e se algum potencial terapêutico seria seguro para o desenvolvimento de embriões.

Mochida espera que o trabalho da equipe seja importante para entender não apenas o zika, mas como a infecção por vírus neurotrópicos afeta o cérebro em desenvolvimento em desenvolvimento em geral.

"Sabíamos sobre o vírus Zika por mais de 50 anos antes da epidemia, mas pouca pesquisa foi feita", diz Mochida. "Podemos aprender com essa experiência como lidaremos com a próxima epidemia. Não devemos esquecer."