Estudio de SARS-CoV-2 en organoides del intestino humano


La mayoría de los principales peligros para la vida síntomas de COVID-19 La enfermedad se asocia con la generación por parte del huésped de una respuesta inmune proinflamatoria exacerbada. Muchos estudios han correlacionado la intensidad de la respuesta inmunitaria con la gravedad de la enfermedad.

El síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) ingresa a las células vía el receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), que se encuentra comúnmente en la superficie de las células de los pulmones, aunque también con una presencia significativa en el tracto gastrointestinal, donde hay evidencia de replicación del virus debido a la fuerte presencia de ARN viral en las heces. Curiosamente, algunos informes han sugerido que la respuesta celular de las células en los pulmones o en el intestino es distinta en la infección por SARS-CoV-2. El primero demuestra una respuesta reducida al interferón, mientras que las células epiteliales intestinales aparentemente aumentan la producción.

En un artículo publicado recientemente en la revista Biología de sistemas moleculares por Alexandro et al. (27 de abrilth, 2021) la secuenciación de ARN unicelular se aplica al íleon humano (la sección final del intestino delgado) y a los organoides derivados del colon infectados con SARS-CoV-2 en un esfuerzo por comprender mejor el tropismo del virus hacia tipos celulares específicos, con hallazgos sorprendentes con respecto a los tipos de células más comúnmente infectados.

La secuenciación de células individuales y los análisis FISH de ARN de molécula única múltiple en organoides intestinales humanos infectados con SARS ‐ CoV ‐ 2 caracterizan el tropismo del SARS ‐ CoV ‐ 2 e identifican estrategias desarrolladas por el virus para interferir con la respuesta inmune innata intrínseca del huésped.

La secuenciación unicelular y los análisis FISH de ARN de molécula única múltiple en organoides intestinales humanos infectados con SARS ‐ CoV ‐ 2 caracterizan el tropismo del SARS ‐ CoV ‐ 2 e identifican estrategias desarrolladas por el virus para interferir con la respuesta inmune innata intrínseca del huésped.

Especificidad de las células intestinales del SARS-CoV-2

Después de la generación e infección del íleon humano y los organoides del colon, el grupo observó que solo alrededor del 10% de las células se infectarían, incluso cuando se aplicaron cargas virales más altas. Se observó que estas poblaciones discretas estaban infectadas a partir de las cuatro horas posteriores a la aplicación, aumentando constantemente durante el transcurso del experimento de 24 horas, y exhibían interferón λ-2 y -3 regulado al alza, mientras que el interferón λ-1 y β-1 permanecieron inalterados desde los niveles de línea de base. Inicialmente, se pensó que alrededor del 75% de las células estaban infectadas a las 24 horas mediante secuenciación de ARN. Sin embargo, la tinción de inmunofluorescencia paralela reveló que la mayoría de estas células no estaban infectadas, sino que las partículas virales o el ARN viral libre estaban unidas a la superficie celular o flotando cerca. La corrección de estos niveles de fondo de ARN unido permitió al grupo determinar que solo el 4,5% y el 5,3% de las células de colon e íleon estaban realmente infectadas, respectivamente.

Los organoides del íleon y del colon estaban compuestos por ocho y nueve poblaciones principales de células, respectivamente. Ambos estaban compuestos por células madre, células amplificadoras transitorias, enterocitos y células enteroendocrinas, y el íleon contenía una proporción más significativa de células caliciformes. Es importante destacar que se encontró que estas proporciones y la agrupación de las células eran consistentes con las biopsias de estos órganos recolectadas de pacientes con COVID-19, lo que permitió estudiar el tropismo celular del SARS-CoV-2 en condiciones representativas.

Los enterocitos inmaduros 2 fueron las células infectadas de manera más consistente en ambos organoides, siendo las células amplificadoras transitorias dianas secundarias, infectadas solo a las 24 horas en el organoide del íleon. Curiosamente, entre todas las células incluidas en los organoides, los enterocitos inmaduros 2 no muestran los niveles más altos del receptor ACE2. Los enterocitos inmaduros 1 presentan el receptor con mucha más frecuencia y no parecen ser particularmente susceptibles a la infección por SARS-CoV-2. TMPRSS2 es una proteasa celular que es esencial para la fusión de la envoltura del SARS-CoV-2 con la membrana del huésped. Se observó que esta proteína estaba en abundancia en las células del enterocito 2 inmaduras, correlacionándose la concentración con el número de copias del genoma del SARS-CoV-2 en las células infectadas. El grupo especula que esta proteína puede desempeñar un papel más significativo de lo que se sospechaba anteriormente, quizás superando en importancia al receptor ACE2.

Además, se observó que las células infectadas con SARS-CoV-2 experimentaron una expresión reducida del receptor ACE2, en lugar de un aumento como se observa en las células derivadas del pulmón, y aumentaron la producción de factor de necrosis tumoral y citocina NFκB, lo que indujo la liberación de interferón de las células transeúntes. Los organoides de colon mostraron un aumento inicial en la expresión de ACE2 a las 12 horas, y una expresión general menor a las 24 horas, mientras que los organoides derivados del íleon mostraron una expresión gradualmente menor durante las 24 horas. El grupo sugiere que los organoides del íleon son más inmunorespondedores que los derivados del colon, produciendo significativamente más productos génicos estimulados por interferón. Esto está respaldado por otros estudios de desafíos bacterianos y virales al tracto gastrointestinal. Como se observó, solo las células transeúntes generan interferón tras la infección por SARS-CoV-2. Por tanto, el virus parece haber desarrollado la capacidad de suprimir la señalización mediada por interferón en las células intestinales, como también se ha observado en los pulmones.

En conclusión, los autores sugieren que el SARS-CoV-2 es capaz de disminuir la respuesta inmune de las células infectadas en el intestino, permitiendo una mayor patogenicidad, mientras que las células transeúntes sensibles actúan como un reservorio proinflamatorio que puede contribuir a los síntomas más severos de COVID-19.

Referencia de la revista:

  • Los análisis unicelulares revelan la interferencia del SARS ‐ CoV ‐ 2 con la respuesta inmune intrínseca en el intestino humano, Sergio Triana, Camila Metz ‐ Zumaran, Carlos Ramirez, Carmon Kee, Patricio Doldan, Mohammed Shahraz, Daniel Schraivogel, Andreas R Gschwind, Ashwini K Sharma , Lars M Steinmetz, Carl Herrmann, Theodore Alexandrov, Steeve Boulant, Megan L Stanifer, Mol Syst Biol. (2021) 17: e10232, https://doi.org/10.15252/msb.202110232, https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/msb.202110232

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