¿Qué tipo de células ataca el nuevo coronavirus?

Fecha:

7 de abril de 2020

Fuente:

Berliner Institut für Gesundheitsforschung / Instituto de Salud de Berlín

Resumen:

Los científicos han examinado muestras de pacientes no infectados por virus para determinar qué células de los pulmones y los bronquios son objetivos para la infección por nuevos coronavirus (SARS-CoV-2).

Los científicos del Instituto de Salud de Berlín (BIH), Charité - Universitätsmedizin Berlin y la Clínica Thorax en el Hospital Universitario de Heidelberg, cuya colaboración se lleva a cabo bajo los auspicios del Centro Alemán de Investigación Pulmonar (DZL), han examinado muestras de pacientes infectados por virus para determinar qué células de los pulmones y los bronquios son objetivos para la infección por nuevos coronavirus (SARS-CoV-2). Descubrieron que el receptor de este coronavirus se expresa abundantemente en ciertas células progenitoras. Estas células normalmente se convierten en células del tracto respiratorio revestidas con proyecciones similares a pelos llamadas cilios que barren la mucosidad y las bacterias de los pulmones. Los científicos ahora han publicado sus hallazgos en The EMBO Journal .

El profesor Roland Eils y sus colegas de la Clínica Thorax en Heidelberg inicialmente intentaron estudiar por qué el cáncer de pulmón a veces ocurre en personas que nunca han fumado. Comenzaron analizando muestras de doce pacientes con cáncer de pulmón. Estas muestras se obtuvieron del Heidelberg Lung Biobank y provenían tanto de la parte cancerosa de los pulmones como del tejido pulmonar sano circundante. También estudiaron las células de las vías respiratorias de pacientes sanos, que se habían recogido de forma mínimamente invasiva durante un examen de broncoscopia realizado para descartar el cáncer de pulmón. El coronavirus de rápida propagación llevó a los investigadores a revisar estos datos existentes, pero hasta ahora no publicados. "

La infección requiere receptores y cofactores.

"Queríamos averiguar qué células específicas ataca el coronavirus", explica el profesor Christian Conrad, que también trabaja en el Centro de Salud Digital de BIH. Los científicos sabían, por estudios del profesor de BIH Christian Drosten, director del Instituto de Virología en el Campus Charité; Mitte, y por otros, que la proteína espiga del virus se une a un receptor ACE2 en la superficie celular. Además, el virus necesita uno o más cofactores para poder penetrar en las células. ¿Pero qué células están dotadas de tales receptores y cofactores? ¿Qué células en qué parte del sistema respiratorio son particularmente susceptibles a la infección por SARS-CoV-2? Eils y sus colegas en BIH y Charité; ahora utiliza tecnología de secuenciación de células individuales para examinar las células en las muestras de Heidelberg.

Se secuenciaron 60,000 células individuales

"Luego analizamos un total de casi 60,000 células para determinar si activaron el gen para el receptor y los cofactores potenciales, lo que en principio les permitió ser infectados por el coronavirus", informa Soeren Lukassen, uno de los autores principales del estudio. siendo publicado en The EMBO Journal. "Solo encontramos las transcripciones de genes para ACE2 y para el cofactor TMPRSS2 en muy pocas células, y solo en cantidades muy pequeñas". Lukassen y sus cuatro coautores principales Robert Lorenz Chua, Timo Trefzer, Nicolas C. Kahn y Marc A. Schneider descubrieron que ciertas células progenitoras en los bronquios son las principales responsables de producir los receptores de coronavirus. Estas células progenitoras normalmente se convierten en células del tracto respiratorio revestidas con proyecciones similares a pelos llamadas cilios que barren la mucosidad y las bacterias de los pulmones. "Armados con el conocimiento de qué células son atacadas, ahora podemos desarrollar terapias dirigidas", explica el profesor Michael Kreuter de la Clínica Thorax en el Hospital de la Universidad de Heidelberg.

¿Por qué la infección progresa de manera tan diferente?

Un hallazgo adicional interesante del estudio fue que la densidad del receptor ACE2 en las células aumentó con la edad y en general fue mayor en hombres que en mujeres. "Esto fue solo una tendencia, pero podría explicar por qué el SARS-CoV-2 ha infectado a más hombres que mujeres", dice Eils. Sin embargo, señala, "nuestros tamaños de muestra aún son demasiado pequeños para hacer declaraciones concluyentes, por lo que debemos repetir el estudio en cohortes de pacientes más grandes".

"Estos resultados nos muestran que el virus actúa de manera altamente selectiva y que depende de ciertas células humanas para propagarse y replicarse", explica Eils. "Cuanto mejor comprendamos la interacción entre el virus y su huésped, mejor podremos desarrollar contra-estrategias efectivas". Él y los otros investigadores estudiarán a continuación a los pacientes con COVID 19 para determinar si el virus realmente ha infectado estas células. "Queremos entender por qué la infección toma un curso benigno en algunos pacientes, mientras que causa enfermedad grave en otros", dice Eils. "Por lo tanto, también observaremos detenidamente las células inmunes en el tejido infectado".

Las firmas tecnológicas brindan experiencia

Basado en una solución de tecnología de alto rendimiento diseñada por Intel, Dell desarrolló una arquitectura de hardware y sistema que redujo el tiempo de procesamiento necesario para secuenciar las 60,000 celdas individuales. Hannes Schwaderer, gerente nacional de Intel Alemania, explica: "Hay muchas cosas que no sabemos sobre el coronavirus. Este proyecto de investigación y los próximos pasos requieren enormes recursos informáticos. Ahí es exactamente donde nuestra experiencia puede ayudar".

BIH apoya la investigación de COVID-19

El Instituto de Salud de Berlín (BIH) está ayudando a avanzar en la investigación del nuevo coronavirus, SARS-CoV-2, a través de un programa dirigido. El profesor Axel R. Pries, presidente interino de la Junta Ejecutiva de BIH y decano de Charité - Universitätsmedizin, enfatiza: "A la luz de la amenaza global que representa el virus SARS-CoV-2, nosotros como investigadores tenemos el deber de reunir a todos nuestro conocimiento científico para comprender el virus y sus estrategias de infección, así como la progresión de la enfermedad de los pacientes con COVID-19. Solo así podemos identificar mejor a los pacientes de alto riesgo y desarrollar nuevas terapias y vacunas. Cada contribución a este esfuerzo hace la diferencia "

Referencia de revista :

1. Soeren Lukassen, Robert Lorenz Chua, Timo Trefzer, Nicolas C. Kahn, Marc A. Schneider, Thomas Muley, Hauke ​​Winter, Michael Meister, Carmen Veith, Agnes W. Boots, Bianca P. Hennig, Michael Kreuter, Christian Conrad y Roland Eils . Los receptores ACE2 y TMPRSS2 del SARS-CoV-2 se expresan principalmente en células secretoras transitorias bronquiales . EMBO Journal , 2020 DOI: 10.15252 / embj.20105114