Los científicos que trabajan en un mini pulmón cultivado en laboratorio ahora están utilizando su modelo de vida para comprender mejor la pandemia actual y los posibles nuevos tratamientos.
La versión más reciente de este organoide único se basa completamente en células madre humanas, conocidas por reparar las partes más profundas de nuestros pulmones. Cuando los investigadores lo expusieron al SARS-CoV-2, los resultados fueron esclarecedores.
Dejar caer solo una de estas unidades autorrenovables en un plato que contenga una solución de crecimiento personalizada puede producir millones de células en un grupo que se asemeja a los diminutos sacos de aire en los pulmones humanos.
Conocidos como alvéolos, estos sacos en forma de globo han mostrado daño difuso en casos fatales de COVID-19, y aunque este caos a menudo se atribuye a una tormenta de células inmunes llamadas citocinas, todavía estamos descubriendo cómo se produce realmente la lesión pulmonar.
El nuevo minimodelo nos da una idea de la batalla a escala molecular, y aunque no es tan complejo como un pulmón humano real, eso también lo hace más fácil de controlar y observar.
El organoide único incluye solo un tipo de célula madre pulmonar, conocida como célula epitelial alveolar tipo 2 (AT2), que tiene la capacidad de autorrenovarse, diferenciarse en otras células pulmonares, mantener el saco abierto con surfactantes y unirse directamente a virus.
Cuando se introdujo el virus SARS-CoV-2 en la placa de este organoide, los investigadores dicen que el virus infectó rápidamente las células AT2 y se extendió por toda la estructura similar a los alvéolos.
La infección también desencadenó una respuesta inflamatoria en el organoide, reduciendo la producción y proliferación de surfactante e induciendo la muerte celular, a veces en áreas circundantes que aún no habían sido tocadas por el virus.
“Este es un gran avance para el campo porque estábamos usando células que no tenían cultivos purificados”, explica Ralph Baric, epidemiólogo, microbiólogo e inmunólogo de la Universidad de Carolina del Norte.
“Este es un trabajo increíblemente elegante para descubrir cómo purificar y hacer crecer las células AT2 en cultivo”.
Al analizar la expresión genética de estos mini órganos, los investigadores encontraron que el estado inflamatorio desencadenado por la infección del SARS-CoV-2 conducía a la producción de interferones, citocinas, quimiocinas y activación de genes relacionados con la muerte celular.
Además, estas firmas mostraron una “sorprendente similitud” con lo que se observa en los pacientes con COVID-19 grave. Los resultados también coinciden con la creciente evidencia reciente que sugiere que los casos graves de COVID-19 desencadenan una tormenta de citocinas que puede dejar los pulmones susceptibles a sufrir daños.
La mayoría de estas observaciones, sin embargo, provienen de autopsias y no se han observado en tejido vivo.
Este modelo recientemente desarrollado es una nueva forma única y versátil de estudiar los virus respiratorios en acción, y muestra cómo una cascada de defensas dentro de las propias células madre puede causar más daño que bien.
“Se pensaba que la tormenta de citocinas se debía a la gran afluencia de células inmunitarias, pero podemos ver que también ocurre en las propias células madre pulmonares”, dice el biólogo celular Purushothama Rao Tata de la Universidad de Duke.
“Ahora tenemos una manera de descubrir cómo energizar las células para luchar contra este virus mortal”, agrega.
En otro conjunto de experimentos en el mini-pulmón, los investigadores encontraron que la administración de dosis bajas de interferones antes de la infección ralentizaba la propagación del virus, mientras que la reducción de los interferones antes de la infección empeoraba el daño.
Esto sugiere que los interferones de alguna manera están mediando la respuesta inmune en nuestros alvéolos, desacelerando la cascada de muerte celular mientras el pulmón intenta adelantarse a la infección.
Pero este puede no ser el panorama completo; es solo una pequeña idea de lo que está sucediendo. Otros estudios recientes muestran que si bien los interferones pueden ser un tratamiento útil en ciertas etapas de la infección, en otras ocasiones pueden empeorar las cosas.
Si bien todavía hay muchos problemas y detalles que deben resolverse en su modelo, los investigadores esperan que algún día puedan desarrollar mini pulmones en los que se puedan realizar cientos de experimentos al mismo tiempo, lo que nos permitirá descubrir cómo responde el pulmón a la infección y también cómo podemos protegerla mejor.
Nunca ha habido un momento más importante para aprender más.
Este artículo es una traducción de otro publicado en Science Alert. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.
