Nueva tecnología para estudiar las infecciones víricas
"Podría ser posible hacer frente rápidamente a pandemias emergentes en el futuro adaptando nuestra herramienta para reconocer nuevas cepas víricas"
Una nueva herramienta permite identificar las células que responden activamente a una infección por SARS-CoV-2. Según informa el laboratorio Gargiulo en "Science Advances", puede utilizarse para buscar terapias eficaces contra el COVID-19 y adaptarse también al estudio de otros virus.
Esta imagen muestra una línea celular epitelial pulmonar, cuyas membranas y núcleos están teñidos en rojo y azul. La señal verde define las células que expresan la proteína fluorescente de respuesta a la infección por SARS-CoV-2.
Matthias Schmitt, AG Gargiulo, Max Delbrück Center
Cuando respiramos, el virus SARS-CoV-2 entra en el organismo a través de las células del tracto respiratorio superior. Al detectar un invasor, las células epiteliales, que constituyen la primera línea de defensa, montan una amplia e inmediata defensa "innata" y activan una alarma. A continuación, el sistema inmunitario lanza una cascada de enérgicos ataques selectivos. Comprender cómo responden estas células a la infección y modular farmacológicamente su respuesta es de capital importancia para desarrollar tratamientos eficaces contra enfermedades víricas como la COVID-19. Científicos del Centro Max Delbrück modificaron por ingeniería células epiteliales pulmonares cultivadas en laboratorio para que se iluminaran de color rojo una vez que iniciaran una respuesta inmunitaria. Esta herramienta puede utilizarse para buscar fármacos que ayuden a tratar la COVID-19 y otras infecciones emergentes. Los hallazgos, del Dr. Gaetano Gargiulo, jefe del laboratorio de "Oncología Molecular", se publican en "Science Advances".
Esta herramienta se desarrolló originalmente en el laboratorio de Gargiulo para estudiar el cáncer. Pero durante la pandemia, los científicos decidieron probarla en células infectadas por virus. "Nuestro equipo decidió crear esta herramienta para comprender y combatir las infecciones víricas con el ánimo de aportar nuestro granito de arena durante esta pandemia", afirma Gargiulo, autor principal del estudio. "Tal vez sea posible hacer frente rápidamente a pandemias emergentes en el futuro adaptando nuestra herramienta para reconocer nuevas cepas víricas".
Seguimiento de las respuestas inmunitarias celulares en tiempo real
La herramienta se denomina "región de control de locus sintético" (sLCR) y consiste en un segmento de ADN generado en laboratorio que activa o desactiva una proteína fluorescente en función de si la célula está montando una respuesta inmunitaria. Durante una respuesta inmunitaria innata, la sLCR se activa y produce una proteína que brilla en rojo cuando se observa con un microscopio de fluorescencia, lo que indica a los científicos que la célula es consciente de estar infectada y también de la intensidad con la que se defiende.
Los científicos construyeron un sLCR que contenía varias secuencias de ADN únicas que, según habían predicho basándose en otros estudios, se activarían durante una infección por SARS-CoV-2. Insertaron el sLCR en una célula infectada. Insertaron los sLCR en células epiteliales cultivadas en una placa de Petri, que luego se infectaron con el virus SARS-CoV-2. Las células brillaron en rojo una vez que el virus se propagó. Las células brillaron en rojo una vez que la inmunidad innata se activó por la infección o por señales bioquímicas sustitutas, y se visualizaron mediante microscopía de fluorescencia. "El momento más emocionante fue cuando vimos que la infección con distintas cepas del virus vivo desencadena la codificación por colores", explica Ben Jiang, estudiante de posgrado del laboratorio de Gargiulo y coautor del estudio. Los experimentos con partículas víricas vivas fueron posibles gracias a la colaboración interhelmholtziana entre el laboratorio Gargiulo y el grupo dirigido por Luka Cicin-Sain en el Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) de Braunschweig.
Encontrar nuevos tratamientos para enfermedades víricas
Una lectura tan sencilla permitió a los científicos buscar fármacos que inhibieran o mejoraran la respuesta de las células al virus. Descubrieron que las células tratadas con algunos fármacos para la artritis reumatoide no brillaban en rojo, lo que sugería que el fármaco bloqueaba la respuesta inmunitaria. Cuando las células se trataban con determinados fármacos de quimioterapia, su brillo era más intenso, lo que sugiere que el fármaco potenciaba la respuesta inmunitaria.
Los efectos opuestos pueden resultar útiles en distintas fases de COVID-19. Al principio, un fármaco que provoque una fuerte respuesta inmunitaria podría ayudar a combatir el virus. Pero más adelante en la enfermedad, una respuesta prolongada podría empeorar la patología. "Con una herramienta como ésta, se pueden identificar compuestos que refuercen o debiliten la respuesta inmunitaria epitelial, y ambos pueden ser útiles en función de la fase de la enfermedad y los síntomas", afirma Jiang.
En concreto, el descubrimiento de que los agentes que dañan el ADN pueden potenciar la señal de alerta de las células epiteliales respalda la radioterapia a dosis bajas como posible tratamiento de infecciones víricas, entre ellas la COVID-19. Esto se probó durante la pandemia, pero necesita una dosis y un momento precisos, dice Gargiulo.
Aunque este estudio se realizó en cultivos celulares, los fármacos identificados han sido estudiados en ensayos clínicos para el COVID-19 por otros grupos. Por lo tanto, esta herramienta podría utilizarse para analizar fármacos en grandes cantidades con el fin de encontrar nuevas combinaciones y fármacos que puedan ensayarse posteriormente para comprobar su eficacia en personas. Además, "la tecnología podría aplicarse fácilmente a modelos de enfermedad más sofisticados, como organoides o ratones", afirma el otro coautor, Matthias Schmitt.
"El mismo enfoque puede reutilizarse fácilmente para atacar otras infecciones víricas, como la amenaza emergente de los virus del dengue y el zika", afirma Gargiulo, "y la tecnología está al alcance de laboratorios de todo el mundo para encontrar a tiempo fármacos que combatan las enfermedades infecciosas emergentes."
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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