Como o SARS-CoV-2 danifica rapidamente as células pulmonares humanas

Os pesquisadores determinaram como o vírus SARS-CoV-2 sequestra e rapidamente causa danos às células pulmonares humanas


Ilustração de vírus SARS-CoV-2 infectando células pulmonares humanas-Crédito © Kateryna_Kon stock.adobe.com

Escola de Medicina da Universidade de Boston

Resumo:

Os pesquisadores identificaram proteínas do hospedeiro e vias em células pulmonares cujos níveis mudam após a infecção pelo SARS-CoV-2, fornecendo informações sobre a patologia da doença e novos alvos terapêuticos para bloquear COVID-19.

Em uma colaboração de vários grupos envolvendo os Laboratórios Nacionais de Doenças Infecciosas Emergentes (NEIDL), o Centro de Medicina Regenerativa (CReM) e o Centro de Biologia de Sistemas de Rede (CNSB), os cientistas relataram o primeiro mapa das respostas moleculares do pulmão humano células à infecção por SARS-CoV-2. Ao combinar células alveolares humanas modificadas por bioengenharia com tecnologia de espectrometria de massa sofisticada e altamente precisa, os pesquisadores da Boston University School of Medicine (BUSM) identificaram proteínas do hospedeiro e vias em células pulmonares cujos níveis mudam após a infecção pelo SARS-CoV-2, fornecendo informações sobre a doença patologia e novos alvos terapêuticos para bloquear COVID-19.

Eles descobriram que um tipo crucial de modificação de proteína chamada "fosforilação" se torna aberrante nessas células pulmonares infectadas. A fosforilação de proteínas desempenha um papel importante na regulação da função protéica dentro das células de um organismo e tanto a abundância quanto a fosforilação de proteínas são processos tipicamente altamente controlados no caso de células normais / saudáveis. No entanto, eles descobriram que o SARS-CoV-2 confunde as células do pulmão, causando mudanças anormais nas quantidades de proteínas e na frequência de fosforilação de proteínas dentro dessas células. Essas mudanças anormais ajudam o vírus a se multiplicar e, eventualmente, destruir as células. A destruição de células infectadas pode resultar em lesão pulmonar generalizada.

De acordo com os pesquisadores, assim que o SARS-CoV-2 entra nas células pulmonares, ele rapidamente começa a explorar os recursos essenciais da célula, que de outra forma são necessários para o crescimento e função normal da célula. “O vírus usa esses recursos para se proliferar enquanto evita o ataque do sistema imunológico do corpo. Dessa forma, novos vírus se formam, que posteriormente saem da célula pulmonar exaurida e brutalmente danificada, deixando-os para se autodestruir. Esses novos vírus infectam outras células, onde o mesmo ciclo se repete ", explica o autor correspondente Andrew Emili, PhD, professor de bioquímica da BUSM.

Os pesquisadores examinaram as células alveolares do pulmão de uma a 24 horas após a infecção com SARS-CoV-2 para entender quais mudanças ocorrem nas células pulmonares imediatamente (em uma, três e seis horas após a infecção por SARS-CoV-2) e quais mudanças ocorrem depois (24 horas após a infecção). Essas alterações foram então comparadas às células não infectadas. Todas as proteínas de células alveolares infectadas e não infectadas, correspondentes aos diferentes pontos de tempo, foram extraídas e marcadas com etiquetas de código de barras exclusivas chamadas "etiqueta de massa em tandem". Essas marcas, que podem ser detectadas com precisão apenas por um espectrômetro de massa, permitem a quantificação robusta da abundância de proteínas e fosforilação nas células.

"Nossos resultados mostraram que em comparação com células pulmonares normais / não infectadas, as células pulmonares infectadas com SARS-CoV-2 mostraram mudanças dramáticas na abundância de milhares de proteínas e eventos de fosforilação", disse Darrell Kotton, MD, professor de patologia e medicina laboratorial em BUSM e diretor do CReM.

"Além disso, nossos dados também mostraram que o vírus SARS-CoV-2 induz um número significativo dessas mudanças logo em uma hora após a infecção e estabelece as bases para um sequestro completo das células pulmonares hospedeiras", acrescenta Elke M? Hlberger, PhD, professor associado de microbiologia e pesquisador principal do NEIDL.

"Existem importantes características biológicas específicas das células pulmonares que não são reproduzidas por outros tipos de células comumente usados para estudar a infecção viral", disse Andrew Wilson, MD, professor associado de medicina da BUSM e investigador do CReM. "Estudar o vírus no contexto do tipo de célula que é mais danificado nos pacientes provavelmente trará percepções que não seríamos capazes de ver em outros sistemas modelo."

Os pesquisadores também analisaram seus dados para identificar oportunidades potenciais para o tratamento com COVID-19 e descobriram que pelo menos 18 medicamentos pré-existentes clinicamente aprovados (desenvolvidos originalmente para outras condições / doenças médicas) podem ser potencialmente reutilizados para uso na terapia com COVID-19 . Essas drogas têm mostrado uma promessa excepcional de bloquear a proliferação do SARS-CoV-2 nas células pulmonares.

Os pesquisadores acreditam que esta informação é inestimável e abre o caminho para uma estratégia terapêutica mais recente, potencialmente promissora e, mais importante, econômica e que economiza tempo para combater o COVID-19.

Pesquisadores Raghuveera Kumar Goel, PhD; Adam Hume, PhD; Jessie Huang, PhD; Kristy Abo, BA; Rhiannon Werder, PhD e Ellen Suder, BS, também contribuíram para essas descobertas.

Essas descobertas aparecem online na revista Molecular Cell .

Como o SARS-CoV-2 danifica rapidamente as células pulmonares humanas

Reviewed by Mário Augusto