Mini-pulmones cultivados en el laboratorio podrían mostrar por qué Covid-19 mata


En el laboratorio de Bioseguridad Nivel 4 de los Laboratorios Nacionales de Enfermedades Infecciosas Emergentes (NEIDL) en Boston, los investigadores usan tres juegos de guantes y respiran aire que es guiado a través de tubos de serpiente en trajes de luna. Delante de ellos hay células del saco pulmonar humano que han crecido a partir de organoides, grupos de células que imitan órganos, bajo un letrero de plástico.

Ahora es el momento de infectarlos con el virus corona.

Lo que suceda a continuación podría arrojar luz sobre los efectos extraños y letales de Covid-19, porque depende no solo del virus, sino también de la respuesta del cuerpo al mismo. Las personas mueren por esta reacción, y los organoides podrían ayudar a determinar dónde es el daño más grave. Los modelos celulares precisos ya muestran cómo el virus ingresa al cuerpo, dónde causa el mayor daño, y ayudan en la búsqueda de tratamientos.

Muchos virólogos trabajan con datos informáticos o con virus de reemplazo en los que colocan partes del germen covid-19 o, a veces, infectando células de mono en las que les gusta crecer. Sin embargo, estos sustitutos no pueden decirle qué hace el virus real a ciertos tipos de células humanas. "Si trabajas con lo real, obtienes resultados reales", dice Elke Mühlberger, microbiólogo de NEIDL, que está a cargo de la Universidad de Boston. "Si está interesado en la respuesta del anfitrión, los sustitutos son inútiles".

  Laboratorio BSL4
Los investigadores de la Universidad de Boston trabajan con virus letales en un laboratorio de nivel de bioseguridad 4.

NEIDL

Un área La investigación en tejido pulmonar humano realizada en el laboratorio podría resultar útil al probar medicamentos Covid-19 saldar. Antes de que los investigadores prueben un posible medicamento antiviral en humanos, prueban su efectividad para bloquear el virus en el laboratorio. Pero después de años de adaptarse a una placa de Petri, las células de laboratorio estándar son todo menos normales. "Han perdido su capacidad de actuar como pulmones o hígado, no responden al interferón, son muy diferentes de la realidad", dice Mühlberger. "No haces mucho más que infectarte".

Las células organoides son diferentes.

Órganos diminutos

Los organoides son mini tejidos complejos que están hechos de células madre. Estas células maestras pueden multiplicarse y organizarse hasta formar pequeños grupos que pueden tener la composición celular básica y la función de un órgano real. Hay mini intestinos con pliegues delicados, manchas cerebrales que envían ondas EEG y estructuras que sorprendentemente parecen embriones reales.

Las células pulmonares humanas crecen como organoides tridimensionales. Las células de estas "alveolosferas" están infectadas con el virus que causa que Covid-19 ayude a los investigadores a comprender cómo mata.

Los organoides hicieron su debut como solucionadores de virus durante el brote de Zika cuando infectaron pequeños cerebros de laboratorio.El virus prefería las neuronas jóvenes en desarrollo. Esto proporcionó una explicación de por qué el germen transmitido por mosquitos causó un defecto de nacimiento, una microcefalia, en algunos recién nacidos brasileños.

Los organoides también pueden ayudar a los investigadores a examinar virus animales que aún no han estudiado de cerca porque han resultado difíciles de cultivar en un entorno de laboratorio. En mayo, los científicos en Hong Kong cultivaron mini intestinos de murciélago de herradura que están en la raíz del brote de Covid 19 y contienen miles de virus de los que sabemos poco.

Células pulmonares

La investigación en Boston utiliza tejido pulmonar que se fabrica en varios laboratorios cercanos, incluidos algunos que coinciden con partes de los alvéolos, los sacos de aire hinchados que intercambian oxígeno en los pulmones y, en casos graves, por Covid -19 están abrumados.

Finn Hawkins, jefe de uno de los laboratorios de organoides es un neumólogo que acaba de completar una unidad de cuidados intensivos para pacientes de Covid 19. "Nunca había visto algo así", dice. “Lo que me llama la atención es la medida en que algunos pacientes sufren daño pulmonar grave. No es como el Ébola, donde todos se enferman. “

Los casos graves tienen que luchar con los mismos síntomas misteriosos. Los pacientes con ventiladores deben ser destetados. En cambio, algunos son golpeados por una "tormenta de citoquinas", una respuesta inflamatoria fuera de control asociada con una fiebre que no se rompe. Lo que mata a la mayoría de los pacientes de Covid 19 es que han llegado a un punto en el que ya no pueden respirar. "Sus marcas están aumentando; Necesitas oxigeno. El deterioro repentino: nunca lo he visto y lo veo una y otra vez ”, dice Hawkins. "Comienzas a preguntarte qué está pasando, qué impulsa el deterioro".

Hawkins dice que el suministro de ciertas células respiratorias y pulmonares podría responder a dos preguntas: primero, qué células permiten que el virus ingrese al cuerpo, y segundo, cuáles son las claves de los efectos devastadores. Combina las células pulmonares derivadas de células madre con la capacidad de secuenciar y rastrear moléculas en células individuales, y el resultado es una "resolución increíble", dice. "Puede obtener información que de otro modo sería imposible obtener".

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