¿Qué pasaría si se conociera exactamente qué impacto tiene el SARS-CoV-2 dentro de las células pulmonares, en las primeras horas de haber comenzado el proceso de infección por coronavirus? ¿Se podría utilizar esa información para encontrar medicamentos que interrumpan el proceso de replicación del virus antes de que lo complete?
Un equipo de investigadores de la Universidad de Boston, provenientes de los Laboratorios Nacionales de Enfermedades Infecciosas Emergentes (NEIDL), del Centro de Medicina Regenerativa (CReM) y del Centro de Biología de Sistemas de Red (CNSB), se involucraron en un proyecto que tenía por objetivo principal encontrar respuesta a estas preguntas.
El conocimiento de estos científicos en virología, ingeniería de tejido pulmonar derivado de células madre y secuenciación molecular fue más que necesario para responder esas cuestiones. En su estudio publicado en Molecular Cell, detallan cómo infectaron decenas de miles de células pulmonares humanas con SARS-CoV-2 y, luego, rastrearon con precisión lo que sucede en todas ellas durante los primeros momentos después de la infección.
Para conseguir esos datos tuvieron que enfriar la instalación de alta seguridad, donde desarrollaron esta investigación dentro del NEIDL, a menos 17,2 grados centígrados (61 grados Fahrenheit).
El resultado fue espectacular: han elaborado el mapa más completo hasta la fecha de todas las actividades moleculares que se desencadenan dentro de las células pulmonares al inicio de la infección por el nuevo coronavirus. También descubrieron que existen, al menos, 18 fármacos aprobados por la FDA que podrían reutilizarse para combatir las infecciones poco después de que una persona se infecta.
Lento proceso de vacunación contra el coronavirus
Experimentalmente, cinco de esos medicamentos redujeron la propagación del coronavirus en las células pulmonares humanas en más del 90%.
El hecho de que esos fármacos puedan combatir al SARS-CoV-2 es una gran noticia, ya que el ritmo de las vacunaciones, con los dos preparados aprobados hasta el momento de Pfizer y Moderna, es más lento de lo que inicialmente se pensaba.
Algunos analistas opinan que aunque las vacunas para Covid-19 están empezando a implementarse, no habrá suficientes personas vacunadas antes de final de año como para crear inmunidad colectiva. Y a esto hay que añadir que las nuevas cepas del coronavirus que puedan aparecer también retrasarían la aplicación de las vacunas.
Elke Mühlberger, participante en este estudio y experta en Virología en el NEIDL, señala que “observamos momentos muy tempranos de la infección, apenas una hora después de que el virus entra en las células pulmonares. Fue aterrador ver que el virus ya comienza a dañar las células tan pronto”. Esta investigadora trabaja normalmente con algunos de los agentes patógenos más letales que se conocen como el Ébola y Marburg.
Por su parte, Andrew Emili, también de este equipo y director del CNSB, reconoce que “el aspecto más sorprendente es el número de vías moleculares que se ven afectadas por el virus”.
Este científico está especializado en proteómica y secuenciación de interacciones moleculares. “El virus -dice- realiza una remodelación al por mayor de las células pulmonares; es sorprendente el grado en que se apodera de las células que infecta”.
Es sabido que los virus no pueden replicarse a sí mismos porque carecen de la maquinaria molecular para fabricar proteínas, por eso dependen de las células infectadas para secuestrar la maquinaria interna de las células y usarla para difundir su propio material genético.
Señales de angustia de las células pulmonares
Cuando el SARS-CoV-2 cambia por completo los procesos metabólicos de las células e, incluso, daña sus membranas nucleares dentro de las tres a seis horas posteriores al inicio de la infección, lo que este equipo de investigadores encontró es realmente sorprendente.
Por el contrario, “las células infectadas con el mortal virus del Ébola -detalla Eirka Mühlberger- no muestran ningún cambio estructural obvio en estos primeros momentos de la infección e, incluso, en las últimas etapas la membrana nuclear sigue intacta”.
La membrana nuclear rodea el núcleo, que contiene la mayor parte de la información genética de una célula, y controla y regula las funciones celulares normales. Con el núcleo celular comprometido por el SARS-CoV-2, las cosas rápidamente toman un mal giro para toda la célula.
Bajo asedio, las células, que normalmente desempeñan un papel en el mantenimiento del intercambio de gases esenciales de oxígeno y dióxido de carbono que se produce cuando respiramos, mueren. A medida que las células mueren, también emiten señales de angustia que aumentan la inflamación, lo que desencadena una cascada de actividad biológica que acelera la muerte celular y puede eventualmente provocar neumonía e insuficiencia pulmonar.
“No podría haber predicho muchas de estas vías, la mayoría de ellas eran nuevas para mí”, reconoce el neumólogo Andrew Wilson, uno de los autores principales del estudio y miembro de CReM. Wilson ha estado en primera línea desde que se inició la pandemia.
En otro estudio reciente que utilizó células pulmonares humanas diseñadas por investigadores de CReM, se confirmó que los medicamentos Remdesivir y Camostat son efectivos para combatir el nuevo coronavirus, aunque ninguno de los dos es una solución perfecta para controlar la inflamación que causa SARS-CoV-2.
Qué sale mal cuando las células pulmonares se infectan con el coronavirus
Remdesivir, un antiviral de amplio uso, ya se ha utilizado clínicamente en pacientes con coronavirus. Pero según los hallazgos del nuevo estudio de que el virus causa un daño grave a las células en cuestión de horas, lo que desencadena la inflamación, los investigadores dicen que probablemente medicamentos antivirales como Remdesivir no puedan hacer mucho, una vez que la infección ha avanzado. Para Emili, “dar Remdesivir no puede salvar vidas si Covid-19 ha progresado”.
El ver cuán magistralmente el SARS-CoV-2 se apodera de las células humanas y las subvierte para hacer el trabajo de fabricación de replicar el genoma viral les recordó a los investigadores otro invasor mortal.
Mühlberger se sorprendió de que hubiera tantas similitudes entre las células cancerosas y las células infectadas con el SARS-CoV-2. Así, estos investigadores examinaron varios fármacos contra el cáncer como parte de su estudio y descubrieron que varios de ellos pueden bloquear la multiplicación del nuevo coronavirus.
Al igual que los virus, las células cancerosas quieren replicar sus propios genomas, dividiéndose una y otra vez. Para hacer este proceso, necesitan producir mucha pirimidina, un componente básico para el material genético. La interrupción de la producción de esa molécula, utilizando un medicamento contra el cáncer diseñado para ese propósito, también bloquea la construcción del genoma del SARS-CoV-2.
Los hallazgos de su último estudio fueron posibles gracias a que los investigadores estuvieron durante cuatro meses trabajando casi las 24 horas del día. Para el equipo, era de vital importancia asegurarse de que la configuración experimental tuviera bases sólidas para imitar lo que realmente sucede cuando el SARS-CoV-2 infecta.
“La ciencia es la respuesta: si usamos la ciencia para preguntar a las células pulmonares qué sale mal cuando se infectan con el coronavirus, las células nos lo dirán”, asegura Darrell Kotton, responsable del CReM.
