Se revela la infección inicial por COVID-19 a nivel unicelular
Usando marcadores fluorescentes, investigadores y colegas de Texas Biomed identificaron las poblaciones de células activas en el pulmón en los primeros días de la infección por COVID-19. Bajo el microscopio, observaron células inmunitarias llamadas macrófagos (los grandes círculos multicolores) que respondían a la infección por SARS-CoV-2, tres días después de la infección (centro). Estos macrófagos no estaban presentes en el pulmón antes de la infección (izquierda) y la mayoría ya no se detectaba dos semanas después de la infección (derecha). Las manchas azules son núcleos de células pulmonares normales. Crédito: Texas Biomed
¿Qué sucede a nivel unicelular en los primeros días de la infección por SARS-CoV-2 en los pulmones?
Investigadores del Instituto de Investigación Biomédica de Texas y el Centro Nacional de Investigación de Primates del Suroeste (SNPRC), en colaboración con la Universidad de Washington en St. Louis, han aclarado qué células inmunitarias están presentes en los pulmones en los primeros días de la infección por SARS-CoV-2 , y qué están haciendo algunas de esas células para combatir el virus. Los hallazgos, informados en Nature Communications esta semana, ayudarán a guiar el desarrollo de futuros tratamientos para el COVID-19.
«Este es el análisis más detallado de la infección temprana por SARS-CoV-2 hasta la fecha gracias a la las últimas tecnologías de secuenciación unicelular y modelos animales desarrollados en Texas Biomed y SNPRC», dice Deepak Kaushal, Ph.D., director de SNPRC y autor principal del artículo.
El análisis ha arrojado luz sobre un misterio clave a lo largo de la pandemia de COVID-19: el papel de una clase de proteínas de señalización llamadas interferones tipo I (IFN). Durante las infecciones virales, las moléculas de interferón actúan como centinelas o campanas de alarma, haciendo sonar «¡Alerta de intruso!» a otras células, para que puedan potenciar sus sistemas de defensa. Sin embargo, algunos informes han mostrado una respuesta más baja de interferón tipo I al SARS-CoV-2, lo que permite que el virus se propague más fácilmente. Al mismo tiempo, las «tormentas de citoquinas» de interferón desbocadas han sido un sello distintivo de la COVID-19 grave.
Los científicos han estado tratando de averiguar si el interferón combate el SARS-CoV-2 o si está desregulado de alguna manera, especialmente al principio. encendido en la infección. Es importante aclarar esto para desarrollar tratamientos que tengan como objetivo limitar la inflamación dañina relacionada con la actividad excesiva del interferón, sin bloquear sus mecanismos de protección.
Esta nueva investigación muestra que el interferón juega un papel clave en la eliminación del virus, al alertar a otros células, llamadas macrófagos, para buscar y destruir el virus. Los macrófagos son similares a Pac-Man, ya que engullen las células infectadas con el virus.
«Nuestro análisis muestra que hay una población masiva de macrófagos en los pulmones al tercer día después de la infección, lo que representa del 80 al 90 por ciento de todas las células en las vías respiratorias en ese momento», dice Dhiraj K. Singh, Ph.D., científico del personal de Texas Biomed y autor del primer artículo. «Al observar los genes que se activan en esos macrófagos, también podemos decir que están respondiendo específicamente a una señal de interferón».
El hallazgo fue posible gracias a la última tecnología de secuenciación genética de alta resolución. : Secuenciación de ARN unicelular. El equipo secuenció los perfiles de expresión génica de más de 170 000 células individuales. Estos perfiles, que les dicen qué genes están activados o desactivados, indican qué es la célula y qué está haciendo en ese momento. Singh trabajó en estrecha colaboración con Shabaana Khader, Ph.D., y Maxim Artyomov, Ph.D., y sus equipos en la Universidad de Washington en St. Louis para analizar e interpretar las cantidades masivas de datos sin procesar de alta resolución.
Usando secuenciación de ARN de una sola célula, los investigadores identificaron los diferentes tipos de células presentes en los pulmones antes de la infección por COVID-19 (izquierda), en los primeros días de infección (centro) y hacia el final de la infección (derecha). Cada color representa un tipo de célula diferente. El rojo representa los macrófagos, que aumentan claramente a los tres días después de la infección. Crédito: Texas Biomed
«La secuenciación de ARN existe desde hace 10 años, pero promedia la actividad de expresión génica para un tejido completo», dice Singh. «Por el contrario, la última secuenciación de ARN de una sola célula puede decirle qué genes están activados y desactivados, por ejemplo, en las células B frente a las células T. Es mucho más específico».
Pero los datos no podrían tener sido recolectado en primer lugar sin modelos animales. Para obtener una instantánea del entorno pulmonar antes, durante y después de la infección, los científicos recolectan lo que equivale a un lavado pulmonar en puntos clave de macacos rhesus.
«A menudo, cuando las personas van a la clínica cuando están enfermos, el virus ya está bien establecido», dice Singh. «Los primates son el único modelo en el que realmente podemos observar esas respuestas agudas tempranas».
Kaushal subrayó cómo al comienzo de la pandemia de COVID-19, la comunidad de San Antonio se unió detrás de Texas Biomed y SNPRC, donando más de $5 millones en una semana para apoyar los esfuerzos del instituto para desarrollar modelos animales para la investigación de COVID-19. Desde entonces, los modelos animales han sido críticos para probar vacunas y terapias, incluida la vacuna Pfizer-BioNTech y el cóctel de anticuerpos monoclonales de Regeneron.
«Esta nueva investigación es una continuación del modelo animal que generamos, que no han sido posibles sin la generosa contribución de la comunidad de San Antonio y el apoyo continuo de la Oficina de Programas de Infraestructura de Investigación de los Institutos Nacionales de la Salud», dice Kaushal. «Muestra una vez que ha establecido un modelo, lo que es posible. Realmente puede avanzar en el conocimiento en el área».
Singh recibió recientemente una subvención de la Fundación Médica de San Antonio para ver qué sucede cuando se usa más interferón. agregado a los pulmones, y compárelo con otros estudios en curso que bloquean el interferón. Si los estudios finalmente confirman el papel positivo del interferón en la organización de los macrófagos en las primeras etapas de la infección, esto podría conducir potencialmente a terapias basadas en interferón para la COVID-19. Estos se han probado para otras enfermedades, por lo que podrían pasar rápidamente a ensayos clínicos.
«En mi opinión, las aplicaciones potenciales no se detienen en COVID-19», dice Kaushal. «Es bastante probable que la próxima pandemia en los próximos 10 años sea causada por otro coronavirus. Por lo tanto, tener todo este conocimiento será muy crítico».
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El estudio de TB revela objetivos potenciales para tratar y controlar la infección Más información: Dhiraj K. Singh et al, Las respuestas de interferón de células mieloides se correlacionan con la eliminación de SARS-CoV-2, Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-28315-7 Información del diario: Nature Communications
Proporcionado por Texas Biomedical Research Institute Cita: Infección inicial de COVID-19 en el único -nivel celular revelado (2022, 8 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-covid-infection-single-cell-revealed.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.