El nuevo coronavirus no infecta a todas las células del cuerpo por igual. Su potencial infeccioso está mediado por la expresión de ciertos genes. Al explotar una base de datos genética masiva, los científicos del MIT y la Universidad de Harvard pudieron identificar los tipos específicos de células que el SARS-CoV-2, el coronavirus que está causando la pandemia de COVID-19, puede infectar.
“Nuestro objetivo es transmitir información a la comunidad y compartir datos tan pronto como sea humanamente posible, para que podamos ayudar a acelerar los esfuerzos en curso en las comunidades científica y médica”, dijo Alex K. Shalek, profesor asociado de química en el MIT y coautor del nuevo estudio.
La cerradura y las llaves del coronavirus
No mucho después de que se señaló por primera vez en Wuhan, China, los científicos secuenciaron el genoma del nuevo coronavirus en un tiempo récord para encontrar alguna grieta en su armadura.
Aprendieron que, al igual que otros coronavirus anteriores, como los responsables de las epidemias de SARS y MERS, el nuevo coronavirus emplea una proteína viral “espiga” para unirse a un receptor en las células humanas conocido como enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2).
Después de la unión, el virus utiliza una enzima llamada TMPRSS2 que activa la proteína espiga permitiendo la entrada del virus dentro de la célula.
Ambos tipos de proteínas son necesarios para que el SARS-CoV-2 infecte una célula y comience a replicarse.
“Tan pronto como nos dimos cuenta de que el papel de estas proteínas había sido confirmado bioquímicamente, comenzamos a buscar dónde estaban esos genes en nuestros conjuntos de datos existentes”, dijo José Ordovas-Montanes, autor principal del nuevo estudio y un ex postdoc del MIT que ahora dirige su propio laboratorio en el Boston Children’s Hospital. “Estábamos realmente en una buena posición para comenzar a investigar cuáles son las células a las que este virus podría atacar”.
Anteriormente, Shalek y sus colegas de todo el mundo estudiaron decenas de miles de células humanas, no humanas de primates y ratones para ver qué genes se activan en un tipo de célula determinado. Gran parte de estos datos provienen de laboratorios afiliados al Human Cell Atlas, que busca catalogar los distintos patrones de actividad genética en cada célula del cuerpo humano.
Esta gran colección de bases de datos se almacenó parcialmente en un conjunto de datos maestros compilado por el Broad Institute of MIT y Harvard.
Los investigadores no analizaron la secuencia de ARN de cada célula, sino que centraron su atención en las células de los órganos que se sabe que están afectados por las infecciones por COVID-19, como los pulmones, las fosas nasales y los intestinos. Los resultados se compararon con los tipos de células de órganos no afectados.
Según los resultados, el virus infecta las células secretoras de globlet en las fosas nasales. Estas células, que tienen la tarea de producir moco, expresan los genes de las dos proteínas requeridas por el virus para unirse e infectar las células.
En los pulmones, el ARN para ambas proteínas se encontró principalmente en los neumocitos tipo II, que recubren los alvéolos pulmonares y son responsables de mantenerlos abiertos.
Las células conocidas como enterocitos absorbentes en los intestinos expresaban ARN para ambas proteínas virales esenciales más que cualquier otro tipo de células intestinales.
“Puede que esta no sea la historia completa, pero definitivamente pinta una imagen mucho más precisa que donde estaba el campo antes”, dice Ordovas-Montanes. “Ahora podemos decir con cierto nivel de confianza que estos receptores se expresan en estas células específicas en estos tejidos”.
Secuestro del propio mecanismo de defensa del cuerpo.
Quizás el hallazgo más sorprendente del estudio fue que la expresión del gen para ACE2 también se correlacionó con la activación de genes que activan la producción de interferón.
El interferón es una proteína producida por el cuerpo para combatir las infecciones virales al interrumpir la replicación viral y activar las células inmunes. Por esta razón, la terapia con interferón se usa ampliamente para tratar la hepatitis B y la hepatitis C.
Pero en el contexto de una infección por COVID-19, el papel del interferón no está claro.
Por un lado, el virus se dirige a los genes estimuladores de interferón como una forma de infectar las células. Por otro lado, la producción de interferón también debería bloquear la producción viral de SARS-CoV-2.
Es posible que el virus haya encontrado un punto óptimo, esencialmente secuestrando las defensas del cuerpo contra las infecciones virales para sus propios fines.
“Es difícil llegar a conclusiones generales sobre el papel del interferón contra este virus”. La única forma en que comenzaremos a entender eso es a través de ensayos clínicos cuidadosamente controlados “, dice Shalek. “Lo que estamos tratando de hacer es publicar información, porque hay muchas respuestas clínicas rápidas que las personas están dando. Estamos tratando de hacerlos conscientes de las cosas que podrían ser relevantes “.
Los hallazgos aparecieron en la revista. Célula.