'Mini-pulmaµes' cultivados a partir de tecido doado a hospitais de Cambridge proporcionou a uma equipe de cientistas da Coranãia do Sul e do Reino Unido informações importantes sobre como o COVID-19 danifica os pulmaµes. Escrevendo na revista Cell Stem Cell , os pesquisadores detalham os mecanismos subjacentes a  infecção por SARS-CoV-2 e a resposta imune inata precoce nos pulmaµes.

Atéo momento, houve mais de 40 milhões de casos de COVID-19 e quase 1,13 milha£o de mortes em todo o mundo. Os principais tecidos-alvo do SARS-CoV-2, o va­rus que causa COVID-19, especialmente em pacientes que desenvolvem pneumonia, parecem ser alvanãolos - pequenos sacos de ar nos pulmaµes que absorvem o oxigaªnio que respiramos e o trocamos por dia³xido de carbono para expirar.

Para entender melhor como o SARS-CoV-2 infecta os pulmaµes e causa doena§as, uma equipe de cientistas do Reino Unido e da Coranãia do Sul se voltou para os organa³ides - 'miniorga£os' cultivados em trêsDimensões para imitar o comportamento de tecidos e órgãos.

A equipe usou tecido doado a bancos de tecidos do Royal Papworth Hospital NHS Foundation Trust e Addenbrooke's Hospital, da Cambridge University NHS Foundations Trust, do Reino Unido, e do Seoul National University Hospital para extrair um tipo de canãlula pulmonar conhecida como células alveolares do pulma£o humano tipo 2. Ao reprogramar essas células de volta ao esta¡gio anterior de 'células-tronco', elas foram capazes de desenvolver estruturas 3D semelhantes a alveolares auto-organizadas que imitam o comportamento do tecido pulmonar principal.

O Dr. Joo-Hyeon Lee, co-autor saªnior e lider de grupo do Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute, da Universidade de Cambridge, disse: “Ainda sabemos surpreendentemente pouco sobre como o SARS-CoV-2 infecta os pulmaµes e causa doenças . Nossa abordagem nos permitiu cultivar modelos 3D de tecido pulmonar importante - em certo sentido, 'mini-pulmaµes' - no laboratório e estudar o que acontece quando eles são infectados ”.

A equipe infectou os organa³ides com uma cepa de SARS-CoV-2 retirada de um paciente na Coreia do Sul que foi diagnosticado com COVID-19 em 26 de janeiro de 2020, após viajar para Wuhan, China. Usando uma combinação de imagens de fluorescaªncia e análise genanãtica de uma única canãlula, eles puderam estudar como as células responderam ao va­rus.

Quando os modelos 3D foram expostos ao SARS-CoV-2, o va­rus começou a se replicar rapidamente, atingindo a infecção celular completa apenas seis horas após a infecção. A replicação permite que o va­rus se espalhe por todo o corpo, infectando outras células e tecidos.

Na mesma anãpoca, as células começam a produzir interferons - protea­nas que agem como sinais de alerta para as células vizinhas, dizendo-lhes para ativar suas defesas antivirais. Apa³s 48 horas, os interferons desencadearam a resposta imune inata - sua primeira linha de defesa - e as células começam a lutar contra a infecção.

Sessenta horas após a infecção, um subconjunto de células alveolares começou a se desintegrar, levando a  morte celular e danos ao tecido pulmonar.

Embora os pesquisadores tenham observado alterações nas células do pulma£o três dias após a infecção, os sintomas clínicos de COVID-19 raramente ocorrem tão rapidamente e a s vezes podem demorar mais de dez dias após a exposição para aparecer. A equipe afirma que hávárias razões possa­veis para isso. Pode levar vários dias desde a primeira infiltração do va­rus no trato respirata³rio superior atéchegar aos alvanãolos. Tambanãm pode exigir que uma proporção substancial de células alveolares seja infectada ou para outras interações com células do sistema imunológico, resultando em inflamação, antes que o paciente apresente sintomas.

“Com base em nosso modelo, podemos enfrentar muitas questões-chave sem resposta, como compreender a suscetibilidade genanãtica ao SARS-CoV-2, avaliar a infecciosidade relativa de mutantes virais e revelar os processos de dano do va­rus nas células alveolares humanas”, disse o Dr. Young Seok Ju, coautor saªnior e professor associado do Instituto Avana§ado de Ciência e Tecnologia da Coreia. “Mais importante ainda, oferece a oportunidade de desenvolver e rastrear potenciais agentes terapaªuticos contra a infecção por SARS-CoV-2.”

“Esperamos usar nossa técnica para cultivar esses modelos 3D a partir de células de pacientes que são particularmente vulnera¡veis ​​a  infecção, como idosos ou pessoas com pulmaµes doentes, e descobrir o que acontece com seus tecidos”, acrescentou o Dr. Lee.

A pesquisa foi uma colaboração envolvendo cientistas da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, e do Instituto de Ciência e Tecnologia Avana§ada da Coreia (KAIST), Instituto Nacional de Saúde da Coreia, Instituto de Ciências Ba¡sicas (IBS), Hospital Universita¡rio Nacional de Seul e GENOME INSIGHT Inc. na Coreia do Sul.