Saúde

Mini-pulmões revelam estágios iniciais da infecção por SARS-CoV-2
Escrevendo na revista Cell Stem Cell , os pesquisadores detalham os mecanismos subjacentes à infecção por SARS-CoV-2 e a resposta imune inata precoce nos pulmões.
Por Craig Brierley - 23/10/2020


Imagem representativa do organoide alveolar do pulmão humano tridimensional - Crédito: Jeonghwan Youk, Taewoo Kim e Seon Pyo Hong

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

Até o momento, houve mais de 40 milhões de casos de COVID-19 e quase 1,13 milhão de mortes em todo o mundo. Os principais tecidos-alvo do SARS-CoV-2, o vírus que causa COVID-19, especialmente em pacientes que desenvolvem pneumonia, parecem ser alvéolos - pequenos sacos de ar nos pulmões que absorvem o oxigênio que respiramos e o trocamos por dióxido de carbono para expirar.

Para entender melhor como o SARS-CoV-2 infecta os pulmões e causa doenças, uma equipe de cientistas do Reino Unido e da Coréia do Sul se voltou para os organóides - 'miniorgãos' cultivados em três dimensões 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 célula pulmonar conhecida como células alveolares do pulmão humano tipo 2. Ao reprogramar essas células de volta ao estágio 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 sênior e líder 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 pulmões e causa doenças . Nossa abordagem nos permitiu cultivar modelos 3D de tecido pulmonar importante - em certo sentido, 'mini-pulmões' - no laboratório e estudar o que acontece quando eles são infectados ”.

“Esperamos usar nossa técnica para cultivar esses modelos 3D a partir de células de pacientes que são particularmente vulneráveis ​​à infecção, como idosos ou pessoas com pulmões doentes, e descobrir o que acontece com seus tecidos”,

Dr. Lee.

A equipe infectou os organóides 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 fluorescência e análise genética de uma única célula, eles puderam estudar como as células responderam ao vírus.

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

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

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

Embora os pesquisadores tenham observado alterações nas células do pulmão três dias após a infecção, os sintomas clínicos de COVID-19 raramente ocorrem tão rapidamente e às vezes podem demorar mais de dez dias após a exposição para aparecer. A equipe afirma que há várias razões possíveis para isso. Pode levar vários dias desde a primeira infiltração do vírus no trato respiratório superior até chegar aos alvéolos. Também 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 genética ao SARS-CoV-2, avaliar a infecciosidade relativa de mutantes virais e revelar os processos de dano do vírus nas células alveolares humanas”, disse o Dr. Young Seok Ju, coautor sênior e professor associado do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia. “Mais importante ainda, oferece a oportunidade de desenvolver e rastrear potenciais agentes terapêuticos 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 vulneráveis ​​à infecção, como idosos ou pessoas com pulmões 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 Avançada da Coreia (KAIST), Instituto Nacional de Saúde da Coreia, Instituto de Ciências Básicas (IBS), Hospital Universitário Nacional de Seul e GENOME INSIGHT Inc. na Coreia do Sul.

 

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