Un modelo respiratorio de COVID-19, elaborado a partir de células madre derivadas de pacientes
Derivado de células de pacientes, un nuevo modelo de vías respiratorias que contiene células endoteliales respiratorias ciliadas recapitula la infección por SARS-CoV-2 y puede usarse para probar fármacos. Tres células ciliadas en este modelo están infectadas con el virus. Crédito: Chantelle Simone Roach, Boston Children’s y Jake La Suer, Universidad de Boston.
¿Qué sucede en nuestro tracto respiratorio una vez que estamos expuestos al COVID-19? Un modelo tridimensional de vías respiratorias, elaborado a partir de células madre derivadas de pacientes, podría proporcionar respuestas sobre las etapas iniciales de la infección. El modelo no solo replica el proceso de infección, sino que también puede usarse para probar posibles medicamentos antivirales.
Ruby Wang, MD, médico asistente en la División de Medicina Pulmonar del Boston Children’s, dirigió la investigación en colaboración con el Centro de Medicina Regenerativa de la Universidad de Boston (BU) y el Centro Médico de Boston y los Laboratorios Nacionales de Enfermedades Infecciosas Emergentes (NEIDL) de la BU.
«Las células bronquiales primarias humanas son el estándar de oro para estudiar las infecciones de las vías respiratorias inferiores, pero el valor de nuestro modelo es que no requiere obtener tejido de las vías respiratorias de los pacientes, un procedimiento invasivo», dice Wang. «Nuestra plataforma proporciona un suministro inagotable de células con fines de modelado y produce los tipos de células de las vías respiratorias relevantes».
Desde células sanguíneas hasta un modelo de vía respiratoria
Para construir el modelo, Wang y su Los colegas de la BU, Finn Hawkins, MB, BCh, y Darrell Kotton, MD, obtuvieron células sanguíneas de dos personas y las «reprogramaron» genéticamente de nuevo a un estado de células madre, junto con Thorsten Schlaeger, Ph.D., y George Daley, MD, Ph.D., del Programa de Células Madre de Boston Children’s. Luego agregaron factores para lograr que las células madre formen todos los tipos principales de células epiteliales que recubren la tráquea y los bronquios, incluidas las células multiciliadas, secretoras y basales. El receptor celular distintivo ACE2 estaba presente en las vías respiratorias derivadas de células madre, al igual que TMPRSS2, una enzima clave que ayuda en la entrada viral.
Uso del virus SARS-CoV-2 vivo en las instalaciones de nivel 3 de bioseguridad de BU , el grupo de Wang, en colaboración con los investigadores de NEIDL Adam Hume, Ph.D., y Elke Muhlberger, Ph.D., infectaron con éxito la vía aérea modelo y demostraron que las células multiciliadas de las vías respiratorias son el punto inicial de entrada del virus.
«Eso es importante, porque las células ciliadas tienen una función importante en impulsar la mucosidad de las vías respiratorias y los patógenos atrapados lejos de los pulmones», dice Wang. «Si las células ciliadas se dañan, el virus puede impulsarse más fácilmente hacia la parte inferior del pulmón».
Modelado de infección por SARS-CoV-2, pruebas de tratamientos
Una vez infectado, el modelo airway montó una respuesta antiviral robusta, produciendo interferones tipo 1 y tipo 3. El equipo también observó una marcada respuesta inflamatoria, con una mayor producción de moléculas de señalización inflamatoria y una mayor expresión de genes estimulados por interferón y genes involucrados en la activación de las células inmunitarias.
Debido a que la vía aérea modelo coincide genéticamente con el paciente de quien proviene derivado, se presta a probar cómo COVID-19 afecta a pacientes con condiciones subyacentes específicas que pueden afectar su susceptibilidad.
«También podemos usar la edición de genes CRISPR para ver los efectos de diferentes mutaciones genéticas», dice Wang . Ella, Stuart Rollins, MD, y otros miembros de su laboratorio actualmente están usando células madre de pacientes con fibrosis quística (FQ) para estudiar cómo las vías respiratorias de la FQ responden al SARS-CoV-2 y otros patógenos.
Quizás lo que es más importante, el modelo también se puede utilizar para probar posibles tratamientos. El equipo probó el remdesivir antiviral y encontró una disminución en la replicación viral. Encontraron lo mismo cuando probaron el mesilato de camostat, que inhibe TMPRSS2, lo que confirma que el virus requiere TMPRSS2 para infectar las células de las vías respiratorias.
Los hallazgos del equipo se describen en la revista American Journal of PhysiologyLung Cellular and Molecular Physiology. En el futuro, Wang planea utilizar el modelo de vías respiratorias para estudiar Omicron, Delta y otras variantes nuevas y su respuesta a los tratamientos tanto en pacientes sanos como en aquellos con enfermedades de las vías respiratorias como la FQ.
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Estudios de COVID-19 reforzados por células pulmonares hechas de células madre pluripotentes inducidas Más información: Ruobing Wang et al, Los linajes de las vías respiratorias humanas derivados de células madre pluripotentes revelan las respuestas epiteliales a la infección por SARS-CoV-2, American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology (2022). DOI: 10.1152/ajplung.00397.2021 Proporcionado por Children’s Hospital Boston Cita: Un modelo respiratorio de COVID-19, elaborado a partir de células madre derivadas de pacientes (2022, 9 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https:/ /medicalxpress.com/news/2022-02-respiratory-covid-patient-derived-stem-cells.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.