Evaluación de los cambios transcripcionales de células trofoblásticas humanas inmortalizadas (BeWo) infectadas con Trypanosoma cruzi

Abstract

La transmisión congénita de Trypanosoma cruzi representa un importante desafío para la salud global, derivado de complejas interacciones entre el parásito, la madre, la placenta y el feto. Aunque los mecanismos moleculares del paso de T. cruzi a través de la placenta siguen siendo en gran medida desconocidos, su interacción con las células trofoblásticas es esencial para la infección. Las investigaciones han revelado cambios sustanciales en la expresión génica de la placenta durante la infección, especialmente en rutas relacionadas con la respuesta inmune. Sin embargo, persiste una brecha en el conocimiento sobre las interacciones moleculares específicas, particularmente en relación con la unidad de tipificación discreta (DTU) I de T. cruzi, prevalente en Colombia y Venezuela, pero poco explorada en el contexto de la transmisión congénita.

Por lo tanto, este estudio tiene como objetivo investigar el remodelamiento transcripcional tanto del hospedero como de T. cruzi (TcI) durante la infección de células trofoblásticas humanas, con el fin de dilucidar los mecanismos moleculares que subyacen a la transmisión congénita de la enfermedad de Chagas. Se cultivaron cepas de T. cruzi MHOM/CO/01/DA (TcI) y MHOM/CO/04/MG (TcI), y su genotipificación fue confirmada mediante PCR y secuenciación Sanger. Los tripomastigotes derivados de células infectadas VERO fueron purificados y utilizados para infectar células trofoblásticas BeWo. Las infecciones se evaluaron mediante curvas de infección y análisis estadísticos. Se extrajo ARN de los cultivos a las 72 y 120 horas postinfección, y se secuenció utilizando Illumina NOVAseq. Los análisis incluyeron expresión diferencial, evaluación de ontologías y reconstrucción de rutas de señalización.

La cepa MG mostró una mayor capacidad de invasión, replicación y producción de tripomastigotes en comparación con DA. El análisis de expresión génica reveló 129 genes reprimidos y 28 genes sobreexpresados en el parásito en ambos puntos de tiempo. Se identificaron variaciones en familias multigénicas que codifican proteínas de superficie, esenciales para el ciclo de vida y la evasión inmune. En las células trofoblásticas, la sobreexpresión de histonas y ribonucleoproteínas sugiere una reorganización de la cromatina y la activación de rutas de reparación del ADN. La represión de genes relacionados con el empalme de ARN podría afectar la maduración del ARN y la defensa del hospedero. La ruta de necroptosis se encontró activada a las 120 horas, lo que indica una transición hacia muerte celular regulada y respuestas proinflamatorias.

Este estudio revela que la infección por T. cruzi DTU I induce un significativo remodelamiento genético que afecta numerosos procesos celulares tanto en el parásito como en el hospedero. Estos cambios alteran la transcripción, modifican rutas de señalización celular y afectan la estructura genómica de las células trofoblásticas, facilitando la adaptación del parásito y su evasión de la respuesta inmune del hospedero. Las alteraciones en las células del hospedero pueden comprometer procesos esenciales para el mantenimiento de la integridad tisular y el equilibrio celular (Texto tomado de la fuente).

Congenital transmission of Trypanosoma cruzi poses a significant global health challenge, stemming from complex interactions among the parasite, mother, placenta, and fetus. While the molecular mechanisms of T. cruzi's passage across the placenta remain largely unknown, its engagement with trophoblastic cells is essential for infection. Research has revealed substantial gene expression changes in the placenta during infection, especially in immune response pathways. However, a gap remains regarding specific molecular interactions, particularly for T. cruzi discrete typing unit (DTU) I, prevalent in Colombia and Venezuela yet underexplored in congenital transmission. Therefore, this study aims to investigate the transcriptional remodeling of both the host and T. cruzi (TcI) during infection of human trophoblastic cells, elucidating the molecular mechanisms underpinning congenital Chagas disease transmission. T. cruzi strains MHOM/CO/01/DA (TcI) and MHOM/CO/04/MG (TcI) were cultured, with genotyping confirmed through PCR and Sanger sequencing. Purified cell-derived trypomastigotes from infected VERO cells were used to infect BeWo trophoblast cells. Infections were evaluated with infection curves and statistical analysis. RNA was extracted from cultures at 72- and 120-hours post-infection and sequenced using Illumina NOVAseq. Analyses included differential expression, ontology evaluation, and signaling pathway reconstruction. The MG strain demonstrated superior invasion, replication, and trypomastigote production compared to DA. Gene expression analysis revealed 129 down-regulated and 28 upregulated genes in the parasite at both time points. Variations in multigene families encoding surface proteins, essential for life cycle and immune evasion, were identified. In trophoblastic cells, upregulation of histones and ribonucleoproteins suggested chromatin reorganization and activation of DNA repair pathways. Down-regulation of RNA splicing-related genes may impair RNA maturation and host defense. The necroptosis pathway was upregulated at 120 hours, indicating a shift toward regulated cell death and pro-inflammatory responses. This study reveals that infection by T. cruzi DTU I induces significant genetic remodeling that impacts numerous cellular processes in both the parasite and the host. These changes affect transcription, alter cellular signaling pathways, and modify the genomic structure of trophoblastic cells, facilitating the parasite’s adaptation and evasion of the host immune response. Alterations in the host cells can compromise essential processes needed to maintain tissue integrity and balance.