mayo 10, 2021

Los mini pulmones cultivados en laboratorio pueden revelar por qué mata covid-19

Dentro del laboratorio de bioseguridad de nivel 4 en los Laboratorios Nacionales de Enfermedades Infecciosas Emergentes (NEIDL) en Boston, los investigadores se pusieron tres juegos de guantes y respiraron aire en trajes de luna a través de tubos serpenteantes. Frente a ellos, debajo de un escudo de plástico, hay células de bolsas de pulmón humano cultivadas a partir de organoides, manchas de células que imitan los órganos.

Ahora es el momento de infectarlos con coronavirus.

Lo que sucederá después puede arrojar luz sobre los efectos extraños y mortales de covid-19, porque no es solo el virus lo que cuenta, sino la reacción del cuerpo a él. Las personas mueren por esta reacción y los organoides podrían ayudar a enfocarse en dónde es peor el daño. Los modelos celulares precisos ya están identificando cómo el virus ingresa al cuerpo, dónde causa el mayor daño y ayudará a encontrar tratamientos.

Muchos virólogos trabajan con datos de la computadora, o con virus sustitutos que unen partes del germen covid-19, o a veces infectan las reservas de células de mono en las que a los virus les encanta crecer. Pero estos sustitutos no pueden decirle qué hace el virus real a tipos específicos de células humanas. «Si trabajas con la realidad, obtienes resultados reales», dice Elke Mühlberger, un microbiólogo de NEIDL, quien es administrado por la Universidad de Boston. «Si está interesado en la respuesta del anfitrión, los sustitutos son inútiles».

Laboratorio BSL4
Los investigadores de la Universidad de Boston trabajan con virus mortales en un laboratorio de nivel 4 de bioseguridad.

Neidl

Un área en la que la investigación sobre el tejido pulmonar humano producido en el laboratorio podría ser rentable es la prueba de drogas covid-19. Antes de probar cualquier posible medicamento antiviral en personas, los investigadores prueban su poder para bloquear el virus en el laboratorio. Pero después de años de adaptarse a una placa de Petri, las células de laboratorio estándar están lejos de ser normales. «Han perdido la capacidad de actuar como pulmones o hígado, no responden al interferón, son muy diferentes de la realidad», dice Mühlberger. «No hacen mucho más que infectarse».

Las células organoides son diferentes.

Órganos pequeños

Los organoides son minitejidos complejos creados a partir de células madre. Estas células madre pueden multiplicarse y autoorganizarse hasta que terminan creando pequeños grupos que pueden tener la estructura celular básica y las funciones de un órgano real. Hay mini intestinos con arrugas delicadas, manchas cerebrales que emiten ondas EEG y estructuras que parecen ser embriones sorprendentemente reales.

Células pulmonares humanas que crecen como organoides tridimensionales. Las células de estas «alveolosferas» están infectadas por el virus que causa que covid-19 ayude a los investigadores a comprender cómo mata.

Los organoides hicieron su debut como solucionadores de virus durante la epidemia de Zika, cuando la infección de pequeños cerebros de laboratorio mostró que el virus prefería las neuronas en desarrollo jóvenes. Esto ofreció una explicación de por qué el germen transmitido por los mosquitos estaba causando un defecto de nacimiento, microcefalia, en algunos bebés brasileños.

Los organoides también pueden ayudar a los investigadores a estudiar virus animales que aún no se han visto bien porque han resultado difíciles de cultivar en el laboratorio. En mayo, los científicos de Hong Kong cultivaron mini tripas de murciélagos de herradura, la misma especie observada como la raíz de la epidemia de covid-19, que alberga miles de virus de los cuales todavía sabemos poco.

Células pulmonares

La investigación en Boston utiliza tejidos pulmonares creados en varios laboratorios del área, incluidos algunos que corresponden a partes de los alvéolos, las bolsas de aire hinchadas que intercambian oxígeno en el pulmón y que se ven abrumadas en casos graves de covid-19.

Finn Hawkins, quien dirige uno de los laboratorios de organoides, es un médico pulmonar que acaba de terminar un período de cuidados intensivos en cuidados intensivos para tratar a pacientes con covid-19. «Nunca había visto algo así», dice. “Para mí, lo sorprendente es el grado en que causa daño pulmonar grave en algunos pacientes. No es como el Ébola, donde todos se enferman. «

Los casos severos tienen los mismos síntomas misteriosos. Los pacientes con ventiladores deben ser destetados. En cambio, algunos están atrapados en una «tormenta de citoquinas», una respuesta inflamatoria fuera de control junto con una fiebre que no se romperá. Lo que está matando a la mayoría de los 19 pacientes codiciosos es que llegan al punto en que no pueden respirar en absoluto. “Suben sus marcadores; Necesitan oxígeno. El repentino empeoramiento: es algo que nunca había visto antes y ahora veo una y otra vez «, dice Hawkins. «Comienzas a preguntarte qué está pasando, qué está causando el deterioro».

Hawkins dice que los suministros de vías respiratorias específicas y células pulmonares podrían responder dos preguntas: la primera, qué células introducen el virus en el cuerpo, y la segunda, que son críticas para los efectos devastadores. Combina células pulmonares derivadas de células madre con la capacidad de secuenciar y rastrear moléculas dentro de células individuales y el resultado es una «resolución increíble», dice. «Es posible obtener información que de otro modo sería imposible obtener».

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