Mini pulmones para estudiar a la COVID-19.

Por Crystian Reyes Nájera

Es muy común que en la ciencia se utilicen modelos simplificados de la realidad para estudiar fenómenos complejos y llegar a conclusiones relevantes. En medio de la actual pandemia mundial por el coronavirus, ¿qué modelos se han utilizado para estudiar los efectos en el cuerpo humano del virus responsable de la COVID-19?

 

Científicos de las universidades de Cambridge y Duke utilizaron recientemente pequeñas masas de tejido celular tridimensional llamadas organoides como modelo para entender cómo el SARS-CoV-2 ataca a los pulmones y produce la COVID-19. Los principales tejidos objetivo del coronavirus parecen ser los tejidos de los alvéolos, sobre todo en los pacientes que desarrollan neumonía.

 

Estos organoides fueron cultivados reprogramando células donadas de alvéolos a su etapa de células madre, para luego forzarlas a crecer tridimensionalmente y formando estructuras parecidas a los alvéolos, como si estuviesen produciendo mini pulmones en una placa de Petri.

 

Hasta aquí todo bien, pero, ¿qué efectos advirtieron los investigadores en esos modelos de pulmones a miniatura?

Los cambios observados conforme pasó el tiempo fueron los siguientes:

 

 

 

 

 

 

 

 

Si los síntomas de la COVID-19 suelen aparecer diez o más días después de la infección, ¿por qué en esta investigación se observan cambios en los mini pulmones tres días después de la infección? Recordemos que en la vida real el virus debe primero infiltrarse desde el tracto respiratorio hasta lo más profundo de los pulmones, así como tal vez es necesario que una proporción sustancial de células se infecten para que haya síntomas.

 

Un resultado interesante de la investigación, siendo algunos resultados los que se observan en la Imagen 1, la cual corresponde al segundo día tras la infección, fue observar que las propias células mediante sus proteínas de señalización, llamados interferones, produjeron una respuesta inmune, sin utilizar células dedicadas sólo a la inmunidad. Los grupos de investigadores esperan que sus resultados sirvan para desarrollar y probar agentes terapéuticos contra el coronavirus.

 

El equipo de Duke señala que no tomaron en cuenta diferencias entre la composición del tejido alveolar ni comportamiento celular entre distintos grupos de edad. De realizar un estudio en el futuro tomando en cuenta estos aspectos, y siendo los alvéolos el lugar donde se intercambian el dióxido de carbono y el oxígeno en el cuerpo, es probable que algún día se obtengan resultados que sirvan para buscar un tratamiento para los pulmones dañados en pacientes recuperados de la COVID.

Sin duda las investigaciones que utilizan modelos como los mini pulmones son muy útiles en la medicina y la biología, pues permiten, por ejemplo, pasar de hacer estudios mediante autopsias a simplemente trabajar en un laboratorio con células donadas, siendo una tecnología similar los órganos en un chip.

Imágenes.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fuentes:

  1. Youk, J., et al., (2020). Three-Dimensional Human Alveolar Stem Cell Culture Models Reveal Infection Response to SARS-CoV-2. Cell Stem Cell, 27, 1–15.e1–e10. https://www.cell.com/cell-%20stem-cell/fulltext/S1934-5909(20)30498-7

  2. Katsura, H., et al., (2020). Human Lung Stem Cell-Based Alveolospheres Provide Insights into SARS-CoV-2- Mediated Interferon Responses and Pneumocyte Dysfunction. Cell Stem Cell, 27, 1–15.e1–e8. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1934590920304999

Imagen 1. Análisis de imágenes de un microscopio electrónico de transmisión de células alveolares infectadas por SARS-CoV-2 a los 2 días de infección (Youk, J., et al., 2020).