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Los investigadores desarrollan el modelo laboratorio-crecido del pulmón para estudiar la infección SARS-CoV-2

Las personas de los investigadores de Duke University han desarrollado un modelo vivo laboratorio-crecido del pulmón que imita los sacos de aire minúsculos de los pulmones donde ocurren la infección del coronavirus y el daño de pulmón serio. Este avance les ha permitido mirar la batalla entre el coronavirus SARS-CoV-2 y las células del pulmón en la escala molecular más fina.

El virus daña el delicado, globo-como los sacos de aire, conocidos como alvéolos, llevando a la pulmonía y a la señal de socorro respiratoria aguda, la causa de la muerte de cabeza en los pacientes Covid-19. Pero la falta de modelos experimentales han obstaculizado a los científicos en los estudios Covid-19 que imitan tejidos pulmonares humanos.

Ahora, las personas llevadas por el biólogo de célula del duque Purushothama Rao Tata han desarrollado un modelo usando “organoids del pulmón,” los mini-pulmones también aparados en un plato. Los organoids se crecen del tipo-2 epitelial alveolar células (AT2s) que son las células madres que reparan las porciones más profundas de los pulmones donde SARS-CoV-2 ataca.

La investigación anterior en el duque había mostrado esa apenas una célula AT2, aislada en platos minúsculos, podría multiplicarse para producir millones de células que se montan en globo-como los organoids que parecen apenas los alvéolos. Sin embargo, la “sopa” en cuál fueron crecidas las células contuvo los ingredientes complejos tales como suero de vacas que no se define totalmente.

El grupo de Tata adquirió el gran reto de predecir y de probar muchas combinaciones de los factores químicamente puros que harían el trabajo del mismo modo que, un problema que colaboración estrecha requerida con el atado que calcula compartido del duque.

El resultado es un organoide puramente humano sin ningunas células de ayudante. los Mini-pulmones crecidos en pozos minúsculos habilitarán la alta ciencia de la producción, en la cual los centenares de experimentos se pueden ejecutar simultáneamente para revisar para los nuevos candidatos de la droga o para determinar las substancias químicas de la autodefensa producidas por las células del pulmón en respuesta a la infección.

Éste es un sistema modelo versátil que permite que estudiemos no sólo SARS-CoV-2, solamente cualquier virus respiratorio que apunte estas células, incluyendo gripe.”

Purushothama Rao Tata, biólogo de célula, Duke University

Un papel que describía el revelado de los mini-pulmones y de algunos los experimentos tempranos con la infección del coronavirus apareció 21 de octubre en línea temprano en la célula madre de la célula del gorrón.

Al usar los mini-pulmones para estudiar la infección SARS-CoV-2, las personas de Tata colaboraron con los colegas de la virología en el duque y la universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill. Para manejar con seguridad estos virus mortales, los investigadores utilizaron instalaciones avanzadas del nivel 3 de la seguridad biológica en el duque y UNC-CH para infectar organoids del pulmón. Los investigadores miraron las señales de la actividad y de la substancia química de gen que son producidas por las células del pulmón después de la infección.

“Esto es una ruptura importante para el campo porque utilizábamos las células que no habían purificado culturas,” dijimos a Rafael Baric, co-autor en el papel que es profesor distinguido de la epidemiología, de la microbiología y de la inmunología en UNC y de la autoridad de mundo en coronaviruses.

Los mini-pulmones del duque son ser humano del 100 por ciento sin las células que soportan que podrían confundir conclusión. “Éste es trabajo increíblemente elegante para imaginar cómo purificar y crecer las células AT2 en cultura en forma pura,” Baric dijo.

El laboratorio Baric es capaz de cambiar cualquier nucleótido de la clave genética del virus Covid-19 a voluntad, así que produjo una versión que brillaba intensamente que revelaría adónde entró en los mini-pulmones, confirmando que se dirigió de hecho hacia adentro en el receptor crucial de la superficie de la célula ACE2, llevando a la infección.

Cuando estaban infectados con el virus, los organoids fueron mostrados para poner en marcha una reacción inflamatoria mediada por los interferones. Los investigadores también han atestiguado la tormenta del cytokine de moléculas inmunes el lanzamiento de los pulmones en respuesta al virus.

“Era tormenta del cytokine del pensamiento suceso debido a la afluencia grande de células inmunes, pero podemos ver que también suceso en las células madres ellos mismos del pulmón,” Tata dijo.

El laboratorio de Tata encontró los interferones producidos las células y la muerte celular autodestructiva experimentada, apenas como las muestras de los pacientes Covid-19 han mostrado. La señal para el suicidio de la célula fue accionada a veces en células vecinas no infectadas del pulmón también, pues las células lucharon para conseguir delante del virus.

Los investigadores también compararon las configuraciones de la actividad de gen entre los mini-pulmones y las muestras a partir de seis pacientes severos Covid-19 y encontradas estuvieron de acuerdo con “semejanza llamativa.”

“Hemos podido solamente ver esto de autopsias hasta ahora,” Tata dijo. “Ahora tenemos una manera de imaginar cómo excitar las células para luchar contra este virus mortal.”

En otra serie de experimentos, los mini-pulmones tratados con las dosis inferiores de interferones antes de la infección podían reducir el copiado viral. Pero suprimiendo actividad del interferón antes de que la infección llevara a la réplica viral creciente.

Tata, que es una parte de la iniciativa regeneradora del remedio del duque, regeneración después, dijo que emergió su laboratorio trabajaba en el crecimiento de los mini pulmones a mediados de 2019 y que había logrado un modelo de funcionamiento apenas como el pandémico del coronavirus.

Él dijo que su grupo trabajará con los socios del academic y de la industria para utilizar estas células para las terapias célula-basadas y para intentar eventual crecer un pulmón completo para el trasplante.

Baric dijo que su laboratorio utilizará probablemente los mini-pulmones para entender mejor una nueva deformación de D614G llamado SARS-CoV-2 que se ha convertido en la versión dominante del virus. Esta deformación, que emergió en Italia, tiene una proteína del pico que sea al parecer más eficiente en el reconocimiento del receptor ACE2 en las células del pulmón, haciéndola aún más infecciosa.

Source:
Journal reference:

Katsura, H., et al. (2020) Human Lung Alveolospheres Provide Insights Into SARS-Cov-2 Mediated Interferon Responses and Pneumocyte Dysfunction. Cell Stem Cell. doi.org/10.1016/j.stem.2020.10.005.