A la caza de las células inmunitarias que predisponen a las personas a una COVID-19 grave

Cuando un virus ingresa al cuerpo de una persona, uno de los primeros en responder del sistema inmunitario es un conjunto de células de eliminación de patógenos llamadas macrófagos. Pero los macrófagos son diversos; no todos se dirigen a los virus de la misma manera.

Investigadores de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular (PME) de la Universidad de Chicago han descubierto que el tipo de macrófagos presentes en el cuerpo de una persona podría determinar la probabilidad de que desarrolle una inflamación grave en respuesta a la COVID-19. Su estudio ha sido publicado en Comunicaciones de la naturaleza.

«Los médicos saben que el COVID-19 puede causar un espectro de gravedad de la enfermedad, desde síntomas leves a graves. Ha sido un misterio por qué algunas personas, y no otras, desarrollan una enfermedad muy grave», dijo el asistente. Prof. Huanhuan Joyce Chen, quien dirigió la investigación con Qizhou Lian de la Universidad de Hong Kong. «Esta es la primera vez que alguien relaciona la variación de los síntomas con los macrófagos».

Un mejor modelo para la infección por COVID-19Estudiar los efectos celulares y moleculares del virus SARS-CoV-2 ha sido un desafío para los investigadores que generalmente recurren a organismos modelo para imitar enfermedades humanas; los ratones, las ratas y muchos otros animales no desarrollan los mismos síntomas de COVID-19 que las personas. Por eso, poco después de que comenzara la pandemia de COVID-19, el grupo de Chen utilizó células madre humanas para estudiar el virus.

Como se informó anteriormente en NaturalezaChen y sus colegas cultivaron células madre en minipulmones y colones funcionales, llamados organoides de pulmón y colon, para investigar los efectos del SARS-CoV-2 en esos órganos y detectar medicamentos para tratar el virus.

En el nuevo estudio, los investigadores primero analizaron biopsias de pulmón de pacientes con COVID-19 y descubrieron que tenían niveles especialmente altos de macrófagos. Para comprender mejor el papel de los macrófagos durante una infección por COVID-19, el equipo de Chen desarrolló un enfoque que podría explotar la misma línea de células madre humanas para convertirse en células pulmonares y macrófagos simultáneamente. El hecho de que surgieran de las mismas células madre iniciales fue importante para evitar que las células inmunitarias atacaran a las células pulmonares.

«Este sistema modelo proporciona una manera perfecta de decodificar, paso a paso, cómo interactúan estos tres componentes: el sistema inmunológico, los pulmones y el virus», dijo Chen.

Una cascada de inflamación

Cuando el laboratorio de Chen infectó los pulmones y los macrófagos derivados de células madre con SARS-CoV-2, descubrieron que no todos los macrófagos respondían de la misma manera. Un subconjunto, denominado macrófagos M2, elimina el virus engullendo físicamente el virus y las células infectadas por virus en un proceso conocido como fagocitosis, mientras libera moléculas antiinflamatorias.

Los macrófagos M1 se comportaron de manera opuesta: estas células liberaron una gran cantidad de señales químicas inflamatorias que no solo combaten el SARS-CoV-2, sino que provocan una respuesta inmune más generalizada. Se ha demostrado que estos mismos factores inflamatorios están presentes en la sangre de personas con síntomas graves de COVID-19.

«Nuestros resultados sugieren que las personas que ya tienen macrófagos M1 activados en los pulmones cuando se infectan con COVID-19 podrían tener más probabilidades de desarrollar una inflamación muy grave por el virus», dijo Chen.

Las personas mayores y aquellas con ciertas afecciones como hipertensión o diabetes, que ya se sabe que son propensas a síntomas más graves de COVID-19, pueden tener niveles más altos de macrófagos M1, agregó.

Su equipo pasó a demostrar que los anticuerpos, similares a los que ya se usan clínicamente para tratar la COVID-19, ayudaron a los macrófagos M2 a eliminar el virus SARS-CoV-2. Se necesita más trabajo para mostrar si las observaciones son ciertas en humanos, pero los hallazgos podrían ayudar a informar la prevención o el tratamiento de la COVID-19 grave en los pacientes con mayor riesgo. Y Chen ya está pensando en sus próximos experimentos con los organoides derivados de células madre.

«Este sistema modelo es útil para decodificar los mecanismos moleculares detrás no solo de COVID-19, sino también de otras enfermedades infecciosas», dijo Chen.

En el futuro, su grupo espera crear miniórganos más complejos que incluyan no solo células pulmonares e inmunitarias, sino también vasos sanguíneos, nervios y otros tipos de células de apoyo.