La replicación del SARS-CoV-2 se dirige a las células ciliadas nasales en las primeras etapas de la infección por COVID-19

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Comprender cómo se produce la infección viral puede proporcionar pistas importantes para que los investigadores desarrollen estrategias para prevenir la transmisión viral y desarrollen terapias y vacunas eficaces. El SARS-CoV-2, el agente causante de COVID-19, ingresa a las células hospedadoras a través de la interacción entre la proteína del pico del virus y el dominio de unión al receptor extracelular de ACE2. La entrada del virus en las células se complementa con varias proteasas, que permiten que las membranas virales y celulares se fusionen. Si bien se sabe que el tracto respiratorio superior se ve comprometido al principio de la infección, aún no se han identificado los tipos exactos de células que el virus infecta al principio.

Dirigidos por el director KOH Gou Young, los científicos del Centro de Investigación Vascular del Instituto de Ciencias Básicas de Corea del Sur descubrieron recientemente los procesos involucrados en las primeras etapas de la infección por COVID-19. El equipo logró esto mediante la combinación de tinción por inmunofluorescencia (IFS) y secuenciación de ARN unicelular (scRNA-seq) de las moléculas involucradas en el proceso de entrada del virus. A través de esto, Koh y sus colegas identificaron el objetivo exacto del coronavirus a nivel celular comparando los resultados de los sujetos infectados por COVID-19 con los de los controles sanos.

Los investigadores primero buscaron la presencia de ACE2, TMPRSS2 y FURIN, que son las moléculas predominantes relacionadas con la entrada de SARS-CoV-2, en las superficies de varios tipos de células en el epitelio nasal. Se encontró que estas proteínas estaban presentes en grandes cantidades en las células ciliadas. Además, los lados apical (superior) de estas células mostraron niveles más altos de estas moléculas que el lado basal (inferior). Los niveles de estas proteínas fueron más altos en células multiciladas completamente diferenciadas. Por otro lado, no se encontraron proteínas de entrada viral en células epiteliales indiferenciadas o células secretoras como las células caliciformes.

A continuación, los investigadores estudiaron más a fondo estas células epiteliales nasales utilizando scRNA-seq y visualizaron las células en diferentes grupos utilizando UMAP. Se recolectaron muestras de 4 pacientes el primer día de su diagnóstico de COVID-19, que se compararon con 2 muestras de donantes sanos. Se encontró que la fracción de células multicil se redujo notablemente en muestras de pacientes infectados, mientras que hubo un aumento en las células secretoras y diferenciadoras. Esto sugirió que las células multicil fueron las primeras en ser atacadas y destruidas por el virus, que luego son reemplazadas por los últimos tipos de células.

El estudio también midió el nivel de transcripciones de ARNm del SARS-CoV-2 dentro de varios tipos de células. Entre todas las células epiteliales de los pacientes infectados con COVID-19, el 38% de las células se marcaron como células SARS-CoV-2hi. Hasta el 75% de los genes detectados en estas células eran de origen viral, en comparación con menos del 1% para otros grupos de células. Esto significa que estas células sirven como las principales fábricas para la producción masiva de virus SARS-CoV-2. Aunque no fue posible identificar directamente estas células a través de la secuencia de ARN debido al hecho de que producen principalmente ARNm viral, los investigadores utilizaron un análisis de pseudo-trayectoria temporal para predecir sus vías de diferenciación. La trayectoria de diferenciación mostró que las células del SARS-CoV-2hi probablemente se originaron a partir de células ciliadas. Otros análisis de IFS en muestras de pacientes infectados determinaron de manera concluyente que hasta el 85% de las fábricas de SARS-CoV-2 eran en realidad células multicelulares.

Este estudio pudo determinar que las células multiciladas en el epitelio nasal son las primeras células en ser atacadas en la infección temprana por COVID-19. Esto implica que dirigirse a estas células mediante tratamientos específicos, como aerosoles nasales, puede ser una estrategia ideal para frenar la infección por COVID-19 en las primeras etapas.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Instituto de Ciencias Básicas. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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