Nueva técnica proporciona un mapa detallado de la patología pulmonar en COVID-19
Las células inmunitarias (rojas) migran cerca de las células que causan fibrosis (verde) al final de la COVID-19. Crédito: Andrés Rendeiro.
Un equipo dirigido por investigadores de Weill Cornell Medicine y NewYork-Presbyterian ha utilizado tecnología y análisis avanzados para mapear, con resolución de una sola célula, el panorama celular del tejido pulmonar enfermo en casos graves de COVID-19 y otras enfermedades pulmonares infecciosas.
En el estudio, publicado en línea el 29 de marzo en Nature, los investigadores tomaron imágenes del tejido pulmonar de la autopsia de una manera que resaltó simultáneamente docenas de marcadores moleculares en las células. El análisis de estos datos con herramientas analíticas novedosas reveló nuevos conocimientos sobre las causas del daño en estas enfermedades pulmonares y un rico recurso de datos para futuras investigaciones.
«COVID-19 es una enfermedad compleja, y todavía no sabemos entender exactamente lo que le hace a muchos órganos, pero con este estudio pudimos desarrollar una comprensión mucho más clara de sus efectos en los pulmones», dijo el coautor principal, el Dr. Olivier Elemento, profesor de fisiología y biofísica, director de el Caryl and Israel Englander Institute for Precision Medicine, director asociado del HRH Prince Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Alsaud Institute for Computational Biomedicine en Weill Cornell Medicine y codirector de la WorldQuant Initiative for Quantitative Prediction, que financió la tecnología para el análisis de células individuales de tejido «Creo que el enfoque tecnológico que usamos aquí se convertirá en estándar para estudiar tales enfermedades».
El análisis tradicional de tejidos, a menudo usando tinciones químicas o anticuerpos marcados que marcan diferentes moléculas en las células y pueden revelar características importantes de tejidos de autopsia. Sin embargo, este enfoque está limitado en la cantidad de características que puede marcar simultáneamente. Por lo general, tampoco permite análisis detallados de células individuales en tejidos mientras retiene información sobre dónde estaban las células en el tejido.
La tecnología principal que los investigadores emplearon en el estudio, una tecnología llamada citometría de masas por imágenes, supera en gran medida esas limitaciones. Utiliza una colección de anticuerpos marcados con metales que pueden marcar simultáneamente hasta varias docenas de marcadores moleculares en las células dentro de los tejidos. Un láser especial escanea las secciones de tejido etiquetadas, vaporizando las etiquetas de metal, y las distintas firmas de los metales se detectan y correlacionan con la posición del láser. La técnica esencialmente mapea con precisión dónde se encuentran las células en la muestra, así como los receptores de superficie de cada célula y otros marcadores de identificación importantes. En total, se analizaron más de 650 000 células.
Los investigadores aplicaron el método a 19 muestras de tejido pulmonar de pacientes que habían muerto de COVID-19 grave, neumonía bacteriana aguda o síndrome de dificultad respiratoria aguda bacteriana o relacionada con la influenza. , más cuatro muestras de tejido pulmonar de personas que no tenían enfermedad pulmonar a las que se les realizó una autopsia.
Los hallazgos en muestras de casos de COVID-19 fueron ampliamente consistentes con lo que se sabe sobre la enfermedad, pero aclararon este conocimiento de manera mucho más precisa. detalle. Demostraron, por ejemplo, que las células llamadas células epiteliales alveolares, que median la función de intercambio de gases de los pulmones, son los principales objetivos de la infección por el SARS-CoV-2, el coronavirus que causa la COVID-19. El análisis sugirió que estas células infectadas no se seleccionan únicamente para el ataque de las células inmunitarias que se infiltran en los pulmones, lo que puede ayudar a explicar por qué la inflamación a menudo sigue empeorando en casos graves de COVID-19 y termina causando un daño tan extenso y relativamente indiscriminado.
Una sorpresa fue que la edad y el sexo, dos factores principales en el riesgo de mortalidad por COVID-19, no hicieron una diferencia aparente a nivel histológico, una vez que COVID-19 había progresado a la etapa grave.
La Los resultados también mostraron que los glóbulos blancos llamados macrófagos son mucho más abundantes en los pulmones de pacientes graves con COVID-19 en comparación con otras enfermedades pulmonares, mientras que los glóbulos blancos llamados neutrófilos son más frecuentes en la neumonía bacteriana, una distinción que puede ser relevante para el desarrollo de futuras tratamientos para estas enfermedades infecciosas.
Imagen que muestra proteína espiga, ADN y células inmunitarias en tejido pulmonar de pacientes con COVID-19Células inmunitarias (azul) rodean células pulmonares infectadas (verde).
General , el estudio proporciona una imagen detallada del proceso de la enfermedad en COVID-19 y cómo se diferencia de otras enfermedades pulmonares infecciosas. Ha generado nuevas preguntas de investigación que ahora se están investigando, dijeron los investigadores, e incluye una gran cantidad de observaciones que no habrían sido posibles con las técnicas estándar de patología.
«La aplicación de tecnología como lo que Lo que hemos demostrado aquí dará un gran impulso a la utilidad de los estudios de enfermedades basados en autopsias», dijo el coautor principal, el Dr. Alain Borczuk, profesor de patología y medicina de laboratorio en Weill Cornell Medicine y patólogo en NewYork-Presbyterian/ Weill Cornell Medical Center.
Los investigadores enfatizaron que la técnica no solo será aplicable a un amplio conjunto de otras enfermedades para las que se puede obtener tejido, sino que también debería brindarles a los médicos y científicos por primera vez una para delinear diferencias importantes dentro de las categorías de enfermedades.
«Tradicionalmente, para las enfermedades pulmonares, hepáticas y de otros órganos, tenemos estos diagnósticos amplios que, de hecho, cubren múltiples enfermedades distintas, ahora tenemos una herramienta eso nos permitirá distinguir rutinariamente entre estas diferentes enfermedades y, con suerte, hacer uso de esas distinciones para tratar a los pacientes de manera más eficaz», dijo el coautor principal, el Dr. Robert Schwartz, profesor asociado de medicina en la División de Gastroenterología y Hepatología de la Weill Cornell Medicine y patólogo del New York-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center. «Creo que esto tiene el potencial de revolucionar la medicina».
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Una nueva investigación puede explicar los ataques severos del virus en los pulmones Más información: Andr F. Rendeiro et al. El panorama espacial de la patología pulmonar durante la progresión de COVID-19, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03475-6 Información de la revista: Nature
Proporcionado por Weill Cornell Medical College Cita: Nueva técnica proporciona un mapa detallado de la patología pulmonar en COVID-19 (2021, 29 de marzo) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-technique-lung-pathology-covid-.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.