Sars-Cov-2 infecta las células a través de factores de entrada virales específicos que son más abundantes en ancianos, hombres y fumadores
Un nuevo estudio descubre qué tipos de células pueden ser infectadas por el SARS-CoV-2 debido a sus factores de entrada viral. El estudio también sugiere que el aumento de la expresión génica de estos factores de entrada viral en algunos individuos explica en parte las diferencias de gravedad de la COVID-19 señaladas en relación con la edad, el sexo y el hábito de fumar. El estudio se desarrolló a partir de la Red Biológica Pulmonar del Atlas de Células Humanas, con contribuciones principales del Helmholtz Zentrum München, el Instituto Broad del MIT y Harvard, el Instituto Wellcome Sanger y el Centro Médico Universitario de Groningen.
Las células de los fumadores (en particular las de las vías respiratorias) expresan más factores de entrada del SARS-CoV-2 que las de los no fumadores (imagen simbólica).
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El COVID-19 no afecta a todo el mundo de la misma manera. Aunque el coronavirus SARS-CoV-2 se manifiesta principalmente en el pulmón, también puede infectar otros órganos. Las observaciones clínicas realizadas a lo largo de la pandemia también sugieren que algunos grupos de población -como las personas mayores, los hombres y los fumadores- tienden a verse más afectados por la enfermedad. Hasta ahora, no se han descrito las razones moleculares de este hecho.
Estudios anteriores habían demostrado que, para infectar células humanas, el SARS-CoV-2 necesita que la célula contenga factores genéticos específicos de entrada del virus, concretamente un receptor ACE2 y una proteasa (TMPRSS2 o CTSL). Por tanto, saber qué tipos de células expresan tanto ACE2 como una proteasa nos daría información sobre qué células pueden ser potencialmente infectadas por el SARS-CoV-2.
El consorcio Human Cell Atlas (HCA) pretende cartografiar todos los tipos de células del cuerpo humano, lo que transformará nuestra comprensión de la biología y las enfermedades. En este marco, los investigadores de la Red Biológica Pulmonar del HCA unieron sus fuerzas para contribuir y analizar los datos de expresión génica de células individuales. Juntos, analizaron más de 100 conjuntos de datos de expresión génica de células individuales de personas sanas, para ver qué tipos de células expresan tanto ACE2 como una proteasa.
El análisis demostró que algunos tipos celulares específicos del epitelio del pulmón y de las vías respiratorias, pero también del hígado, el colon y el ojo, son ricos en factores genéticos de entrada del virus (=alta expresión del receptor ACE2 y de una proteasa) y, por tanto, contienen las moléculas necesarias para permitir la infección por el SARS-CoV-2.
Además, los investigadores descubrieron que la expresión de los genes que subyacen a los factores de entrada virales está aumentada en las células de las personas mayores y ligeramente en los hombres en comparación con las mujeres. Además, las células de los fumadores (en particular las de las vías respiratorias) expresan más factores de entrada del SARS-CoV-2 que las de los no fumadores. Estos hallazgos coinciden con las diferencias en la gravedad de la enfermedad que se han notificado para los pacientes de COVID-19 en esos grupos de población y, por tanto, ofrecen una explicación molecular para esta diferencia (junto a otros factores que no se investigaron en este estudio, como un sistema inmunitario más débil).
Big Data para la investigación biomédica
"En la lucha contra la pandemia, no podemos confiar en conclusiones que se limiten a unas pocas observaciones. Por el contrario, debemos basarnos en un análisis sólido de big data. Por ejemplo, para evaluar si el receptor ACE2 necesario para la entrada del virus es más abundante en las células de la población de edad avanzada, necesitamos una fuerte representación de muchos individuos diversos en nuestro conjunto de datos. Utilizando los datos del Atlas Celular Humano, pudimos modelar cómo se expresan los factores genéticos de entrada del virus en las células a través de la población", dice Malte Lücken, biólogo computacional del Helmholtz Zentrum München y co-primer autor del estudio.
"Un aspecto clave de este estudio a gran escala fue el rango de edad de las muestras que pudimos analizar. Este estudio incluyó datos de etapas del desarrollo humano, muestras de niños y adultos jóvenes, así como muestras de personas mayores. Esto nos dio un poder único para evaluar los cambios que se producen a lo largo de la vida humana. La magnitud de los datos nos permitió observar las diferencias moleculares en función de la edad, el sexo y el hábito de fumar", afirma Kerstin Meyer, autora del artículo del Instituto Wellcome Sanger.
"Este estudio fue el epítome de la unión de todo un campo. Dentro del consorcio del Atlas de Células Humanas, todos los que generaron datos sobre el pulmón humano sano contribuyeron con sus datos, tanto publicados como no publicados, para permitir nuestro análisis. Cuando salimos del consorcio, otros laboratorios también aportaron datos. Sólo gracias a estas contribuciones fue posible nuestro análisis", añade Fabian Theis, Director del Instituto de Biología Computacional del Helmholtz Zentrum München.
Puntos fuertes y limitaciones
El estudio investigó qué células tienen más probabilidades de ser infectadas por el SARS-CoV-2. Los resultados explican parcialmente cómo la gravedad de la enfermedad podría diferir entre grupos de población debido al perfil molecular de las células. Esto proporciona un objetivo para futuras investigaciones de intervención. De cara al futuro, los hallazgos también pueden ayudar a comprender mejor la propagación del virus de la corona por el organismo. La conexión entre la expresión del factor de entrada viral y la mayor facilidad de infección o la gravedad de la enfermedad se ha demostrado en ratones y en el laboratorio, pero requiere una mayor validación en humanos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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