Se revela la infección auténtico de una sola célula por COVID-19 – ScienceDaily

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¿Qué está sucediendo a nivel de una sola célula 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 resultados, informados en Comunicaciones de la naturaleza esta semana, ayudará a guiar el desarrollo de futuros tratamientos para COVID-19.

«Este es el análisis más detallado de la infección temprana por SARS-CoV-2 hasta la fecha gracias a las últimas tecnologías de secuenciación de células individuales y modelos animales desarrollados en Texas Biomed y SNPRC», dice Deepak Kaushal, Ph.D., Director y senior de SNPRC autor de artículos.

El análisis arrojó luz sobre un misterio clave durante 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 del 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 descontroladas 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 comienzo de la infección. Aclarar esto es importante para desarrollar tratamientos que apunten a limitar las inflamaciones nocivas relacionadas con la actividad excesiva del interferón, sin bloquear sus mecanismos protectores.

Esta nueva investigación muestra que el interferón juega un papel clave en la eliminación del virus al alertar a otras células inmunitarias, llamadas macrófagos, para que busquen y destruyan el virus. Los macrófagos son similares a Pac-Man en que devoran 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 primer autor de artículos. «También podemos decir, al observar los genes que se activan en esos macrófagos, que responden específicamente a una señal de interferón».

El descubrimiento fue posible gracias a la última tecnología de secuenciación genética de ultra alta resolución: la secuenciación de ARN unicelular. El equipo secuenció los perfiles de expresión génica de más de 170 000 células individuales. Estos perfiles, que les indican qué genes han aumentado o disminuido, indican qué es la célula y qué está haciendo en este 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.

«La secuenciación de ARN ha existido durante 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 indicar qué genes se activan y desactivan, por ejemplo, las células B frente a las células T. Es mucho más específico».

Pero los datos no podrían haberse recopilado en primer lugar sin modelos animales. Para obtener una instantánea del entorno pulmonar antes, durante y después de la infección, los científicos recopilan lo que equivale a un lavado pulmonar en momentos clave de los macacos rhesus.

«A menudo, cuando las personas van a la clínica cuando están enfermas, el virus ya está bien establecido», dice Singh. «Los primates son el único modelo en el que podemos observar esas respuestas agudas tempranas».

Kaushal señaló que al comienzo de la pandemia de COVID-19, la comunidad de San Antonio se unió a 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 sobre COVID-19. Desde entonces, los modelos animales han sido fundamentales 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 habría sido posible 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. «Muestre una vez que se establece 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 agrega más interferón a los pulmones y compararlo con otros estudios en curso sobre el bloqueo del interferón. Si los estudios finalmente confirman el papel positivo del interferón en la clasificación de los macrófagos en las primeras etapas de la infección, podría conducir a terapias basadas en interferón para el COVID-19. Estos han sido probados para otras enfermedades y, por lo tanto, podrían pasar rápidamente a ensayos clínicos.

«En mi opinión, las posibles aplicaciones no terminan con la COVID-19», dice Kaushal. «Es muy probable que la próxima pandemia en los próximos 10 años sea causada por otro coronavirus. Por lo tanto, tener todo este conocimiento será muy importante».

Esta investigación utilizó recursos que fueron apoyados por la subvención P51 OD011133 del Centro Nacional de Investigación de Primates del Suroeste de la Oficina de Programas de Infraestructura de Investigación, Institutos Nacionales de Salud.

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