Investigadores han identificado las células en los pulmones humanos, fosas nasales y los intestinos que son más vulnerables al nuevo coronavirus COVID-19.
El equipo internacional de expertos utilizó una base de datos de los genes que activan las células para identificar los tipos de unidades que producen las dos proteínas que COVID-19 a partir del virus SARS-COV-2 usa para ingresar e infectar células.
El grupo de científicos también descubrió que el coronavirus ha evolucionado para valerse del interferón, una proteína que normalmente ayuda al cuerpo a combatir las infecciones virales.
Estos hallazgos pueden ayudar a guiar y encaminar el desarrollo de nuevos tratamientos farmacológicos, o la identificación de medicamentos existentes que podrían reutilizarse para combatir el COVID-19.
Poco después de que comenzara el brote de COVID-19, los expertos descubrieron que la proteína ‘espiga’ del virus se une al receptor en las células humanas llamada ACE2, abreviatura de ‘enzima convertidora de angiotensina 2’, que se cree que protege los pulmones del daño.
Una segunda proteína humana, una enzima llamada TMPRSS2, ayuda a activar la proteína espiga, permitiendo que el coronavirus ingrese a una célula objetivo si están presentes estas proteínas de unión y activación.
El estudio, publicado en la publicación científica Cell, incluyó el análisis a gran escala de decenas de miles de células humanas, de primates y de ratón.
El investigador José Ordovas-Montanes del Boston Children’s Hospital, uno de los coautores del estudio, manifestó: “Tan pronto como nos dimos cuenta de que el papel de estas proteínas había sido confirmado bioquímicamente, comenzamos a buscar dónde estaban esos genes en nuestros conjuntos de datos existentes".
"Estábamos realmente en una buena posición para comenzar a investigar cuáles son las células a las que este virus podría atacar", agregó el inmunólogo.
Los investigadores habían reunido una base de datos de los resultados de los estudios existentes, algunos realizados por el propio equipo, que utilizaban la llamada ‘tecnología de secuenciación de ARN de una sola célula’ para determinar qué genes activan qué células.
“Debido a que tenemos este increíble depósito de información, pudimos comenzar a ver qué probablemente serían células objetivo para la infección”, explicó el autor y químico Alex Shalek, del Instituto de Tecnología de Massachussets.
“A pesar de que estos conjuntos de datos no fueron diseñados específicamente para estudiar COVID-19, es de esperar que nos haya dado un salto para identificar algunas de las cosas que podrían ser relevantes allí”, agregó.
En el estudio, los investigadores se centraron en los tipos de células catalogadas que se encuentran en los pulmones, fosas nasales e intestinos, todas las áreas del cuerpo que se sabe que son afectadas por el nuevo coronavirus, en comparación con las células de órganos no afectados.
El equipo de científicos halló que las llamadas células secretoras en los conductos nasales, que producen mucosidad, tienen las dos proteínas que COVID-19 necesita para infectar una célula.
Los investigadores descubrieron que en los pulmones, las células llamadas neumocitos tipo II que recubren y sostienen los sacos aéreos de los pulmones son igualmente susceptibles.
Finalmente, los enterocitos absorbentes, células en los intestinos responsables de la absorción de algunos nutrientes, expresaron el ARN de las dos proteínas más que cualquier otro tipo de célula intestinal.
"Puede que esta no sea la historia completa, pero definitivamente pinta una imagen mucho más precisa que donde estaba el campo antes", analizó el doctor Ordovas-Montanes.
"Ahora podemos decir con cierto nivel de confianza que estos receptores se expresan en estas células específicas en estos tejidos", agregó.
Los datos de los investigadores también revelaron una correlación entre la expresión del gen ACE2 con la activación de genes que son activados por el interferón, una proteína que el cuerpo produce en reacción a una infección viral.
Cuando los investigadores realizaron experimentos en los que trataron las células de las vías respiratorias humanas con interferón, descubrieron que también activaban el gen ACE2 , se trata de la primera vez que se estableció esta conexión.
El interferón normalmente ayuda al cuerpo a combatir infecciones al interferir con la capacidad de replicación del virus, ayudando a activar las células inmunes del cuerpo y activando genes específicos que ayudan a las células a combatir infecciones.
Los hallazgos del equipo indican que los coronavirus pueden haber evolucionado para subvertir parte de las defensas naturales de su huésped, convirtiéndolos en su ventaja.
“Este no es el único ejemplo de eso”, señaló el doctor Ordovas-Montanes y agregó: ‘Hay otros ejemplos de coronavirus y otros virus que realmente se dirigen a genes estimulados por interferón como formas de ingresar a las células. En cierto modo, es la respuesta más confiable del host’.
Dado que el interferón suele ser beneficioso para combatir los virus, a menudo se administra a pacientes en tratamientos de infecciones como hepatitis B y C; sin embargo, los hallazgos del equipo sugieren que podría desempeñar un papel más complicado en el caso de COVID-19.
Es difícil sacar conclusiones generales sobre el papel del interferón contra este virus. 'La única forma en que comenzaremos a entender eso es a través de ensayos clínicos cuidadosamente controlados', advirtió el profesor Shalek.
"Lo que estamos tratando de hacer es publicar información, porque hay muchas respuestas clínicas rápidas que las personas están dando, estamos tratando de hacerlos conscientes de las cosas que podrían ser relevantes”, agregó.
Con su estudio inicial completo, el profesor Shalek y sus colegas ahora están buscando perfiles de modelos de tejidos que incluyen las células vulnerables que identificaron.
Estos modelos podrían usarse para probar posibles tratamientos con medicamentos antivirales y predecir cómo podrían funcionar contra una infección con SARS-CoV-2.
Al igual que otros investigadores pusieron sus datos a disposición para su uso en el análisis actual, el equipo ha compartido con otros laboratorios los hallazgos.
“Nuestro objetivo es transmitir información a la comunidad y compartir datos tan pronto como sea humanamente posible, para que podamos ayudar a acelerar los esfuerzos en curso en las comunidades científicas y médicas”, sostuvo el profesor Shalek.
"Ha habido una increíble cantidad de información de la comunidad científica con varias partes interesadas en contribuir a la batalla contra COVID-19 de cualquier manera posible, ha sido increíble ver a un gran número de laboratorios de todo el mundo reunirse para tratar de abordar esto en colaboración", concluyó.
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