“Puntos calientes” de las infecciones por coronavirus en los cuerpos humanos
Una infección por el coronavirus. SARS-CoV-2 puede afectar a múltiples órganos. Con esto en mente, los investigadores del Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE) y la Universidad de Cornell en los EE. UU. Han investigado factores celulares que podrían ser importantes para una infección. Para ello, analizaron la actividad de 28 genes específicos en una amplia gama de tejidos humanos. Sus hallazgos, que proporcionan un mapa de factores potencialmente relevantes para la enfermedad en todo el cuerpo humano, se publican en la revista. Informes de celda.
“El SARS-CoV-2 no solo infecta el sistema respiratorio, tiene el potencial de afectar a muchos otros órganos del cuerpo. Incluso si el virus infecta primero el sistema respiratorio, es esencial poder predecir a dónde podría ir después. Esto ayuda a desarrollar terapias. Por lo tanto, nuestro objetivo era aprender más sobre qué hace que los diferentes órganos sean susceptibles a la infección ”, explicó el Dr. Vikas Bansal, científico de datos en el sitio de Tuebingen de DZNE. “Por lo tanto, analizamos diferentes tejidos para ver qué componentes de la maquinaria celular podrían ser relevantes para la infección y también qué tipos de células parecen ser particularmente susceptibles”. Bansal es coautor del artículo actual con Manvendra Singh, un miembro presidencial de Cornell, y con Cedric Feschotte, profesor del Departamento de Biología Molecular y Genética de la Universidad de Cornell.
Buscando candidatos
En cooperación con sus colegas estadounidenses, Bansal comenzó identificando 28 genes humanos, respectivamente factores celulares, que permiten que el virus ingrese a las células humanas o que de otro modo podrían ser importantes para una infección. Además de los receptores en la superficie celular, estos incluían, por ejemplo, proteínas que el patógeno presumiblemente necesita para multiplicarse dentro de una célula. Es importante destacar que la lista de factores estudiados también contiene enzimas que bloquean la penetración de patógenos en las células, conocidas como “factores restrictivos”. En resumen, las 28 características celulares analizadas se denominan “SCARF” para “receptores y factores asociados al SARS-CoV-2 y al coronavirus”.
“Se sabe que el virus hace un mal uso del llamado receptor ACE2, que se encuentra en la superficie de las células humanas, para atraparlas e infiltrarlas. Por lo tanto, se presta mucha atención a este receptor y a otros factores asociados con él. Son posibles puntos de partida para las terapias ”, dijo Bansal. Sin embargo, se sabe que los coronavirus relacionados utilizan una amplia gama de posibilidades para infectar células. Según el investigador, la evidencia sugiere que esto también se aplica al SARS-CoV-2. “Por lo tanto, hemos extendido nuestro análisis a factores celulares que se han encontrado relevantes en otros coronavirus y, por lo tanto, también pueden ser importantes para el SARS-CoV-2”.
Si este es realmente el caso, los experimentos futuros tendrán que demostrarlo, explicó Bansal. Para tales investigaciones, dijo, el objetivo era identificar candidatos prometedores. “Sin embargo, nuestro estudio es solo una instantánea. La investigación se desarrolla rápidamente. Constantemente estamos aprendiendo nuevos datos sobre este virus “.
Perfiles de actividad genética
Utilizando información de bases de datos científicas, los investigadores analizaron la actividad genética, también conocida como “patrones de expresión”, en alrededor de 400.000 células humanas de varios tipos de tejido. Estos incluyeron mucosa nasal, pulmones, intestino, riñones, corazón, cerebro y órganos reproductivos. El análisis se realizó a nivel de una sola célula y utilizando métodos bioinformáticos sofisticados. “Esto nos permitió investigar en qué células se expresan las SCARF y también qué porcentaje de células dentro de un tejido dado expresan estos factores”, dijo Bansal. “Nuestros resultados están ciertamente limitados por el hecho de que los patrones de expresión pueden cambiar en el curso de una infección y que dichos perfiles de actividad no reflejan directamente la abundancia de proteínas como los receptores celulares. Sin embargo, los patrones de expresión son buenos indicadores “.
Campos de batalla y puntos de acceso
De acuerdo con el hecho conocido de que el SARS-CoV-2 ataca en particular el tracto respiratorio, los patrones de expresión identifican la mucosa nasal como un “campo de batalla”. En consecuencia, las células de la mucosa nasal contienen tanto factores que facilitan la infección como el receptor ACE2 como factores que inhiben la entrada viral, como IFITM3 y LY6E. “IFITM3 es una proteína conocida por evitar que otros coronavirus crucen la membrana celular. Lo mismo podría aplicarse también al SARS-CoV-2. LY6E también actúa como un mecanismo defensivo ”, dijo Bansal. “Por tanto, parece que el contacto del virus con la mucosa nasal conduce a un tira y afloja. Por tanto, la cuestión es quién saldrá ganador. Curiosamente, nuestros datos sugieren que el nivel de expresión de los factores de entrada en el tejido nasal humano cambia con la edad. Esta podría ser una de las razones por las que los ancianos son más susceptibles a la infección por el SARS-CoV-2 ”.
Según el estudio actual, el intestino, los riñones, los testículos y la placenta son puntos calientes potenciales, es decir, estas áreas parecen caracterizarse por una coexpresión significativa de ACE2 con TMPRSS2, una enzima implicada en la entrada viral en combinación con ACE2. “También pudimos identificar una serie de factores celulares que, como alternativas al receptor ACE2, podrían contribuir a que el SARS-CoV-2 ingrese a los pulmones, el corazón y el sistema nervioso central”, dijo Bansal. “Se sabe que el SARS-CoV-2 puede desencadenar trastornos neurológicos. Aunque aún no se ha detectado el virus en las neuronas, el sistema nervioso incluye otras células como los astrocitos y los pericitos que, por ejemplo, están implicadas en la regulación de la barrera hematoencefálica, que es la interfaz entre el cerebro y el torrente sanguíneo. Según nuestro estudio, estas células podrían ser susceptibles a infecciones. Esto posiblemente podría involucrar a un receptor llamado BSG. En general, nuestro estudio proporciona una gran cantidad de datos y pistas específicas para estudios futuros sobre el coronavirus “.
Referencia: “Una celda única ARN mapa de expresión de los factores de entrada del coronavirus humano ”por Manvendra Singh, Vikas Bansal y Cedric Feschotte, aceptado el 31 de agosto de 2020, Informes de celda.
DOI: 10.1016 / j.celrep.2020.108175
Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE)
La DZNE investiga todos los aspectos de las enfermedades neurodegenerativas (como Alzheimer y enfermedades de Parkinson y esclerosis lateral amiotrófica) con el fin de desarrollar enfoques novedosos de prevención, tratamiento y atención de la salud. La DZNE se compone de diez sitios en Alemania y coopera estrechamente con universidades, hospitales universitarios y otras instituciones a nivel nacional e internacional. La DZNE es miembro de la Asociación Helmholtz.
