University of Groningen Sensing dengue and chikungunya virus (co-) infections Aguilar Briseño, Alberto

University of Groningen

Sensing dengue and chikungunya virus (co-) infections

Aguilar Briseño, Alberto

DOI:

10.33612/diss.172910464

IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from

it. Please check the document version below.

Document Version

Publisher's PDF, also known as Version of record

Publication date:

2021

Link to publication in University of Groningen/UMCG research database

Citation for published version (APA):

Aguilar Briseño, A. (2021). Sensing dengue and chikungunya virus (co-) infections. University of

Groningen. https://doi.org/10.33612/diss.172910464

Copyright

Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).

Take-down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.

Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.

A

APPENDIX

Nederlandse Samenvatting

Acknowledgements

Curriculum Vitae

List of publications

196

APPENDIX

Nederlandse samenvatting

Dengue en chikungunya-koorts zijn twee van de belangrijkste door muggen overgedragen vi-rale ziekten in de wereld. Hun etiologische agentia zijn respectievelijk het denguevirus (DENV) en het chikungunyavirus (CHIKV). Beide virussen worden overgedragen door muggen van het

Aedes geslacht, voornamelijk Aedes aegypti en Aedes albopictus. Globalisering, toegenomen

verstedelijking en opwarming van de aarde worden aangegeven als de belangrijkste factoren die hebben bijgedragen aan de toename van het aantal infecties en de geografische expansie van zowel virussen als muggen. Tevens is er een toename in de incidentie van gelijktijdige DENV/ CHIKV co-infecties en de pathogenese van dergelijke co-infecties is weinig onderzocht. De klinische manifestaties tijdens de acute fase van een dengue en chikungunya virus infectie zijn vergelijkbaar, waardoor het stellen van de juiste diagnose een uitdaging is. Sommige mensen ontwikkelen een ernstige ziekte. Deze wordt gekenmerkt door trombocytopenie, vasculaire permeabiliteit en plasmalekkage in het geval van dengue en polyarthralgie en boterosie in het geval van een chikungunya infectie. Ernstige ziekte ontstaat door een overreactie van het menselijk immuunsysteem. Interessant is dat cellen van het aangeboren immuunsysteem, zoals monocyten en macrofagen, meerdere functies hebben tijdens dengue en chikungunyavirus in-fecties. Ze dragen bij aan het ‘klaren’ van de infectie maar dienen ook als een gastheer voor virusreplicatie, waardoor ze tevens bijdragen aan de ontwikkeling van ziekte. De studies in dit proefschrift onderstrepen het belang van monocyten bij DENV- en CHIKV-infecties. We heb-ben onderzocht hoe monocyten DENV deeltjes detecteren, hoe ze reageren op infectie en op welke manier ze bijdragen aan de infectie. De resultaten in dit proefschrift worden samengevat in afzonderlijke hoofdstukken.

Hoofdstuk 1 geeft een inleiding tot de epidemiologie, replicatiecyclus en de aangeboren

immuunreacties geassocieerd met dengue en chikungunyavirus infecties. Het hoofdstuk wordt afgesloten met een beschrijving van de reikwijdte van het proefschrift.

In Hoofdstuk 2 onderzochten we hoe menselijke perifere mononucleaire bloedcellen (PBMC's) reageren op DENV/CHIKV mono- en co-infecties. Interessant is dat CHIKV-replicatie werd onderdrukt tijdens co-infectie met DENV. Vervolg studies lieten zien dat deze onderdrukking geassocieerd is met de productie van type-I interferonen en pro-inflammatoire cytokinen. Tijdens co-infectie werden verhoogde niveaus van IFN-ω, IFN-β, TNFα en IL-6 gemeten. Hierbij beïnvloedde niet IFN-ω, maar IFN-β de CHIKV-productie aanzienlijk. Samengevat, dit hoofdstuk beschrijft het effect van DENV/CHIKV-co-infecties in vitro in menselijke primaire cellen, en benadrukt het belang van aangeboren immuun en antivirale reacties in het moduleren van virale replicatie tijdens gelijktijdige co-infecties.

Monocyten in het bloed zijn verdeeld in drie subgroepen: klassiek (CM), intermediair (IM) en niet-klassieke monocyten (NM). Bovendien heeft een recente studie aangetoond dat het aandeel IM tijdens acute CHIKV-infectie uitbreidt en bijdraagt aan het verloop van de ziekte. In Hoofdstuk 3 hebben we de mechanismen en het belang van IM-expansie en bijbehorende

A

verhoogt tijdens infectie van PBMC’s. Belangrijk feit is dat er geen replicatie gemedieerd cytopathisch effect was in PBMC's, wat aangeeft dat de veranderingen in de frequentie van monocyt-subgroepen niet werd veroorzaakt als gevolg van een cytopathisch effect. De verhoogde frequenties van IM en NM vielen samen met het vrijkomen van inflammatoire mediatoren en deze traden ook op bij afwezigheid van andere witte bloedcellen. Dit suggereert dat monocyt-afgeleide signalen verantwoordelijk zijn voor het gemeten effect. Om te testen of de afgifte van ontstekingsmediatoren optrad als gevolg van de toename van frequenties in IM na CHIKV-infectie, hebben we PBMC's blootgesteld aan LPS wat, in tegenstelling tot CHIKV, juist de frequentie van CM verhoogt. De priming van monocyten met LPS veranderde de CHIKV-geïnduceerde cytokine reacties en voorkwam de toename van frequenties van IM en NM, zonder de CHIKV-replicatie te beïnvloeden. De gegevens in dit hoofdstuk geven inzicht in de rol van IM bij CHIKV-infectie en infectiegeïnduceerde ontsteking, cellen die de ontwikkeling van CHIKV-infectie gemedieerde artralgie en artritis aansturen.

In Hoofdstuk 4 hebben we de resultaten van Hoofdstuk 2, waaruit bleek dat PBMC 's replicatie-incompetente DENV (UV-geïnactivateerd DENV) herkennen, verder uitgewerkt. UV-bestraling van het virus ssRNA schakelt het vermogen om virusreplicatie te initiëren uit en verhindert daarmee de herkenning via patroonherkenningsreceptoren (PRR's) die ds/ssRNA detecteren, zoals intracellulaire TLR3/7/8 of RIG-1. Kortom, we veronderstelden dat een aan het oppervlak tot expressie gebracht PRR verantwoordelijk is voor het detecteren van UV-geïnactiveerd DENV deeltjes in PBMC's. In het bijzonder hebben we ons gericht op TLR4 en TLR2 omdat, alhoewel historisch aangeduid als "sensoren van bacteriën", deze PRR’s steeds vaker worden gerapporteerd als sensoren van DNA- en RNA-virussen. We hebben aangetoond dat TLR2 expressie op klassieke monocyten gecorreleerd is met het verloop van de ziekte bij DENV-geïnfecteerde kinderen. Functionele vervolgstudies, in menselijke PBMC’s en navelstrengader endotheelcellen, bevestigden dat TLR2 een sleutelrol speelt tijdens een DENV infectie. TLR2 fungeert als een sensor van DENV deeltjes en als regulator van de ontstekingsreacties en endotheel activatie tijdens DENV infectie. Interessant is dat TLR2 en zijn co-receptor CD14 de geïnfecteerde celmassa verhoogden, waardoor er tevens een provirale rol voor TLR2 werd onthuld. De in dit hoofdstuk gepresenteerde gegevens leveren bewijs voor de dubbele rol van TLR2 bij DENV infectie en infectiegemedieerde immuunreacties.

De DENV preparaten die worden gebruikt bij de in vitro infecties en in eerdere hoofdstukken zijn beschreven, bestaan uit een mengsel van deeltjes die volwassen, gedeeltelijk volwassen en volledig onrijp zijn. Het rijpingsproces (oftewel het maturatieproces) van nieuw gevormde DENV deeltjes in cellen verloopt namelijk erg inefficient waardoor cellen deeltjes uitscheiden met een verschillende eiwitstructuur. Volledig onrijpe virusdeeltjes (vanaf nu prM-DENV) zijn nauwelijks in staat nieuwe cellen te infecteren, maar worden waarschijnlijk wel waargenomen door immuuncellen. In Hoofdstuk 5 hebben we het vermogen van TLR2 op bloedmonocyten om prM-DENV te herkennen geëvalueerd door gebruik te maken van dezelfde primaire in

198

APPENDIX

vitro systemen als in Hoofdstuk 4. De resultaten laten zien dat monocyten prM-DENV deeltjes

detecteren via TLR2. Detectie leidt tot een snelle, binnen 6 uur na infectie, productie van ontstekingsmediatoren die endotheelcelactivatie veroorzaken. De studie in dit hoofdstuk toont aan dat onrijpe DENV deeltjes mogelijk de kinetiek en de omvang van de ontstekingsreacties kunnen moduleren en zo kunnen bijdragen aan de pathogenese van (ernstige) dengue.

In Hoofdstuk 6 worden de belangrijkste resultaten van dit proefschrift samengevat en besproken. Daarnaast worden in dit hoofdstuk de verschillen en overeenkomsten besproken tussen de verschillende mechanismen die leiden tot endotheeldisfunctie zoals waargenomen bij ernstige dengue en sepsis.

Conclusies

De in dit proefschrift gepresenteerde data onderstreept het belang van monocyten (in de context van PBMC's) bij het detecteren van DENV en CHIKV mono- en co-infecties. Bovendien, door het analyseren van PBMC’s in een DENV-geïnfecteerd pediatrisch cohort en door gebruik te maken van in vitro modellen van menselijke PBMC’s en endotheelcellen, ontdekten we een rol voor TLR2 als een sensor van DENV-infectie en identificeerden we een prognostische waarde van de expressie ervan in klassieke monocyten bij de ontwikkeling van ernstige dengue. Ons onderzoek benadrukt de complexiteit van de mechanismen waarmee menselijke bloedmonocyten ontstekingen veroorzaken in de loop van DENV en CHIKV infecties. Alleen door deze mechanismen beter te begrijpen kunnen we in de toekomst de ontwikkeling van ernstige of chronische ziekte voorkomen.

A

After five amazing years, this journey has sadly come to an end. I’ve really enjoyed my time in the Netherlands; did great science, got to know a bunch of wonderful people and even found the love of my life! The charm and beauty of many cities (Groningen in particular) made the Netherlands one of my favorite countries, and that includes experiencing several of my favorite metal bands through tons of concerts and festivals.

Iza, you are more than a daily supervisor, you are a leader. Thank you for trusting me and

showing me the way to achieve my goals. Thank you for always having your office door open for sharing exciting results and discussing science. You were always there to provide feedback on how to improve the many aspects of my scientific endeavor. The science is strong in you and I look forward to your many future achievements.

Jolanda, thank you for considering me as a prospective PhD student in your lab. I learnt a lot

from you throughout the years. I really appreciated your help provided during our meetings and for guiding the project forward.

Jolanda O, you made life for all of us easy with you being there. Thank you so much for all the

help provided during my PhD.

Jill and Tineke. Thank you for putting your trust in me as a collaborator. I very much enjoyed

discussing science with both of you.

I would like to thank my assessment committee Prof. Alain Kohl, Prof. Andre van der Ven and Prof. Peter Heeringa for taking the time to read and approve my thesis.

Heidi, thank you so much for always willing to help me do experiments and/or supervising

students.

Anke and Toos. Thank you for all the valuable questions, comments and suggestions provided

during the work discussions.

Jacqueline, Marijke, Annemarie and Baukje-Nynke. Thank you for keeping the lab in check

and for your super organizational skills.

A los pelicanos, César, John y Pepe. Muchachos, muchas gracias por todas esas horas que pasamos juntos como hermanos disfrutando dentro y fuera del lab, comiendo, bebiendo y jugando videojuegos. Pepe, muchas gracias por estar siempre ahí y ayudarme a integrarme a la vida Groningeana.

200

APPENDIX

Vinit, my friend, you were the first person in the group I really shared great times with. No

matter if we were at the BSL3, playing videogames or eating delicious food out in the streets of Groningen, we always had fun. I always appreciated that you were up to discuss any aspect of our country’s whereabouts. Mariana, gracias por pasarme todo ese valioso conocimiento que me sirvió de base para empezar con el pie derecho el doctorado. También, gracias por permitirme estar presente en muchos momentos importantes de tu vida.

Tabitha, Alfredo, Georgia, Julia, Liliana, Wei dong, Ellen, Berit, Federica, Donata, Nilima, Elias, Danielle, Jordy, Ilson, Ruben, Daniel, Neringa, Bharty, Priya, Marta, Andres. Guys,

it was a pleasure to share the 6th floor with you, I wish you all the best. Aurora, you were always there when I needed to talk, not only about science, but also about food, tech and daily stuff. Thank you for letting me have my goodbye party at your place. Gabrieliña, gracias por siempre estar ahí para discutir sobre ciencia y weonadas de la vida. Todas esas pláticas después de esas largas jornadas de trabajo siempre fueron tan relajantes. Te deseo todo lo mejor tanto en lo personal como en tu carrera profesional.

Cesarito, al final solo quedamos nosotros dos wn. Tú y Naty fueron mi familia en Groningen.

Nunca olvidaré todas esas charlas, cenas y tiempo compartido con ustedes. Muchas gracias por todos tus valiosos consejos tanto en lo personal como en lo concerniente a mis proyectos del doctorado. Finalmente, gracias por aceptar ser mi paraninfo. Espero pronto podamos vernos otra vez, tomarnos unos tequilitas y pisquitos, y claro, seguir creciendo nuestra amistad.

Denise, amiga mía, gracias por todas esas largas pláticas en español, inglés y espanglish a la

hora de la comida y en el BSL3. Te deseo todo lo mejor a ti y a Kaj, espero pronto vayas a visitar mi bello México, y claro ve a vernos a Iowa, Steph y yo estaremos felices de recibirlos. To all my office mates, 0661 would not be the same without you guys. I believe our office was one of the noisiest of the whole 6th _{floor. I spent such a great time with ya’ll. Mayra and John,}

my colombian parceros, we not only shared the passion for science but also for good music and delicious aguardiente. I really missed you both when you left. John, vos sos como un hermano para mi weon, jamás olvidaré todas esas charlas musicales, los juegos de futbol tanto en la vida real como en los videojuegos, todas esas noches que solíamos escuchar Bunbury y metal mientras degustábamos ese delicioso aguardiente antioqueño. Espero pronto ir a visitarte a Colombia.

Mayrita, tú siempre fuiste mi ejemplo a seguir en el lab, gracias por todos tus consejos, realmente

aprendí mucho de ti. Espero pronto ir a visitarte a Utrecht! Amrita and Yoshita, mere pyaare doston, I really enjoyed all our talks regarding Indian food, Indian Gods and random stuff. Amrita, my dear paranymph, your positivism and enthusiasm were very contagious. You always kept the positive vibes in the office and were willing to always discuss any of my random talks about food and Indian culture. As with Mayra and John, I shared the passion for the aguardiente, whereas with you I shared the passion for food. That curry dish that you prepared for my goodbye party was so tasty and delicious. I wish you all the best and hope to see you soon. Milena, Darkshak and Shippeng you were the last ones who I shared office with. Your love for science serves as a reminder of my own when I first started. Keep rocking guys!

A

I learnt a lot from each one of you. I wish all of you success in your future endeavors. I hope one day to see you all again.

Omar y Hiram. Mis mejores amigos, aunque separados por un océano, ustedes siempre

estuvieron presentes en esta gran etapa de mi vida. Con ustedes sé que puede confiar siempre.

César, Armando y Enrique, queridos hermanos, gracias por su apoyo incondicional. Claudia,

gracias querida hermana por ver y cuidar de mi desde que nací hasta la fecha. Gracias por tu confianza y apoyo en todas las decisiones importantes que he tomado en la vida. Mas que mi hermana, eres mi segunda madre. Jessica y Mariana, a ustedes siempre las he considerado como mis hermanas, gracias por todo el cariño y amor que siempre me han brindado desde niños. Pequeño Max, saber de tu llegada me lleno mucho de alegría y felicidad, tía Steph y yo estamos ansiosos por pronto conocerte.

Denise and Stephan, thank you for welcoming me into your family and for all the Christmases

and other great times we spent together. Stephan, thank you for your help with the Dutch summary and Denise for the beautiful bacteriophage pillow.

Madre, gracias por tu gran amor, paciencia, dedicación y confianza que siempre me tuviste.

Siempre creíste en mí y me impulsaste a cumplir todas mis metas y sueños. Todo lo que he logrado en esta vida te lo debo a ti. Este trabajo te lo dedico con todo mi corazón. Padre, gracias por amarme y apoyarme siempre.

Stephanie, love of my life. You were always there for me since the beginning of this journey.

All the experiences: traveling to other countries, going to concerts, movies and geeky times would not have been the same without you. It is true what the old adage says “There is a lid for every pot” and you and I were meant to be together. Thank you for introducing me to your family, being far from home is always difficult as a foreigner, but you and your parents were always there for me and made my stay in this country pleasant and filled with love. You were always a source of inspiration to me, I felt honored when you asked me to be your paranymph. Thank you for your support throughout the years and we’ve always been there for each other through all successes. In the same way, thank you for proof-reading several chapters of this thesis and all your support with the entire process. I love you.

202

APPENDIX

Curriculum Vitae:

Personal details

Name: José Alberto Aguilar Briseño Date of birth: December 3, 1986

Place of birth: San Luis Potosi, México Nationality: Mexican

URLs: https://www.researchgate.net/profile/Jose_Aguilar-Briseno ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-7293-4027

Education

Doctorate degree Nov 2015 – July 2021

University Medical Center Groningen, University of Groningen, Groningen, the Netherlands

Department of Medical Microbiology and Infection Prevention, Graduate School of Medical Sciences

Group: Experimental Virology

Supervisors: Prof. Dr. Jolanda Smit, Dr. Izabela A. Rodenhuis-Zybert Title of Thesis: Sensing dengue and chikungunya virus (co-) infections Master’s degree

Aug 2012 – Jul 2014

Universidad Autónoma de Nuevo León (with Honors) Faculty of biological sciences

San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Supervisor: Dr. Laura María Trejo Ávila

Title of Thesis: Degree and level of antiviral action against Newcastle disease virus of ulvan, a sulphated polysaccharide isolated from the green seaweed Ulva clathrata, and its combinational effect with the SP isolated from the brown seaweed Cladosiphon okamuranus

Bachelor’s degree

Aug 2005 – Dec 2009 Universidad Autónoma de Nuevo León, Faculty of biological sciencesSan Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Supervisor: Dr. José María Viader Salvadó

A

lessons learnt from sepsis. Curr Opin Virol, 43: 41-49

J.A. Aguilar-Briseño, V. Upasani, B.M ter Ellen, J. Moser, M. Pauzuolis, M. Ruiz-Silva, S. Heng, D. Laurent, R.

Choeung, P. Dussart, T. Cantaert, J.M. Smit, I.A. Rodenhuis-Zybert. 2020. TLR2 on blood monocytes senses

dengue virus infection and its expression correlates with disease pathogenesis. Nat Commun, 11: 3177

J.M. Viader-Salvadó, J.A. Aguilar-Briseño, J.A. Gallegos-López, J.A. Fuentes-Garibay, C.A. Alvarez-González, M. Guerrero-Olazarán. 2020. Identification and in silico structural and functional analysis of a trypsin-like

protease from shrimp Macrobrachium carcinus. Peer J, 8: e9030

M. Ruiz-Silva, J.A. Aguilar-Briseño, V. Upasani, H. van der Ende- Metselaar, J.M. Smit, I.A. Rodenhuis-Zybert. 2017. Suppression of chikungunya virus replication and differential innate responses of human peripheral

blood mononuclear cells during co-infection with dengue virus. PLoS Negl Trop Dis, 11(6), e0005712

L.M. Trejo-Avila, R. Elizondo-Gonzalez, P. Rodriguez-Santillan, J.A. Aguilar-Briseño, D. Ricque-Marie, C. Rodriguez-Padilla, L.E. Cruz-Suarez. 2016. Innocuity and anti-Newcastle-virus-activity of Cladosiphon

okamuranus fucoidan in chicken embryos. Poultry Science, 95(12), 2795–2802

J.A. Aguilar-Briseño, L.E. Cruz-Suarez, J.F. Sassi, D. Ricque-Marie, P. Zapata-Benavides, E.

Mendoza-Gamboa, C. Rodríguez-Padilla, L.M. Trejo-Avila. 2015. Sulphated Polysaccharides from Ulva clathrata

and Cladosiphon okamuranus Seaweeds both Inhibit Viral Attachment/Entry and Cell-Cell Fusion, in NDV Infection. Mar. Drugs, 13, 697-712

Pre-prints

J.A. Aguilar-Briseño, M. Ruiz-Silva, J. Moser, M. Pauzuolis, J.M. Smit, I.A. Rodenhuis-Zybert. 2020. Rewiring

PBMC responses to prevent CHIKV infection-specific monocyte subset redistribution and cytokine responses.