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Los científicos determinan los nuevos objetivos terapéuticos para SARS-CoV-2

Para determinar los nuevos objetivos terapéuticos potenciales para SARS-CoV-2, las personas de científicos en el centro del genoma de Nueva York, la universidad de Nueva York, y la Facultad de Medicina de Icahn en el monte Sinaí, realizaron una genoma-escala, pantalla de la baja-de-función CRISPR sistemáticamente al golpe de gracia todos los genes en el genoma humano. Las personas examinaron que las modificaciones genéticas hicieron las células humanas del pulmón más resistente a la infección SARS-CoV-2.

Sus conclusión revelaron genes individuales y las redes reguladoras del gen en el genoma humano que son requeridas por SARS-CoV-2 y que consultan resistencia a la infección viral cuando están suprimidas. El estudio colaborativo describió una amplia gama de los genes que no se han considerado previamente como objetivos terapéuticos para SARS-CoV-2. Su estudio fue publicado en línea por la célula el 24 de octubre.

Para entender mejor los lazos complejos entre el ordenador principal y las dependencias genéticas del virus, las personas utilizaron una amplia gama de métodos analíticos y experimentales para validar sus resultados. Esta aproximación integrante incluyó el genoma que corregía, ordenando unicelular, proyección de imagen confocal, y análisis de cómputo de la expresión génica y de grupos de datos proteomic.

Los investigadores encontraron que estos nuevos objetivos del gen, cuando estaban inhibidos usando las pequeñas moléculas (drogas), carga viral importante reducida, y con algunas drogas, el doblez hasta 1.000. Sus conclusión ofrecen discernimiento en las terapias nuevas que pueden ser efectivas en tratar COVID-19 y revelan los objetivos moleculares subyacentes de esas terapias.

“Viendo el impacto trágico de COVID-19 aquí en Nueva York y a través del mundo, aserrábamos al hilo que podríamos utilizar el gen de la alto-producción CRISPR que corregían las herramientas que nos hemos aplicado a otras enfermedades para entender cuáles son los genes humanos dominantes requeridos por el virus SARS-CoV-2,” dijimos el autor co-mayor del estudio, el Dr. Neville Sanjana, el miembro del profesorado de la base en el centro del genoma de Nueva York, el profesor adjunto de la biología, la universidad de Nueva York, y al profesor adjunto de la neurología y de la fisiología en la Facultad de Medicina de NYU Grossman.

Previamente, el Dr. Sanjana ha aplicado las pantallas genoma-anchas de CRISPR para determinar los impulsores genéticos de enfermedades diversas, incluyendo resistencia a los medicamentos en melanoma, falla de la inmunoterapia, metástasis del cáncer de pulmón, inmunidad natural, desordenes metabólicos innatos, y distrofia muscular.

Para este proyecto, el corregir del genoma era solamente una mitad de la ecuación. “Desarrollamos previamente una serie de modelos de la célula humana para la infección del coronavirus en nuestro trabajo para entender inmunorespuestas al virus. Era grande team hacia arriba con el grupo de Neville para entender y completo los genes del ordenador principal del perfil de un nuevo ángulo,” dijo el tenOever co-mayor del Dr. Benjamin del autor, el profesor de medicina de Fishberg, el escolar y al profesor de la microbiología, Facultad de Medicina de Icahn de Icahn en el monte Sinaí.

Los atados del gen llevan la manera

Las personas descubrieron que los genes de categoría alta -- los cuya baja reduce la infección viral substancialmente -- agrupado en un puñado de complejos de la proteína, incluyendo las ATpasas, Retromer vacuolares, comandante, Arp2/3, y PI3K. Muchos de estos complejos de la proteína están implicados en proteínas de tráfico a y desde la membrana celular.

Estábamos muy contentos ver genes múltiples dentro de la misma familia que golpes de categoría alta en nuestra pantalla genoma-ancha. Esto nos dio un alto nivel de confianza que estas familias de la proteína eran cruciales al ciclo vital del virus, para conseguir en las células humanas o la réplica viral acertada.”

El Dr. Zharko Daniloski, autor y becario postdoctoral, laboratorio de Sanjana, centro del estudio Co-Primer del genoma de Nueva York

Mientras que los investigadores realizaron la pantalla de CRISPR usando las células humanas del pulmón, las personas también exploraron si la expresión de los genes requeridos del ordenador principal era pulmón-específica o expresada más ampliamente.

Entre los genes de categoría alta, solamente ACE2, el receptor sabido para ser responsable de atar el pico viral de la proteína SARS-CoV-2, mostrado la expresión tejido-específica, con el descanso de los golpes superiores del gen expresados ampliamente a través de muchos tejidos, sugiriendo que estos mecanismos pueden funcionar independiente de la célula o del tipo del tejido.

Usando datos proteomic, encontraron que varios de los genes de categoría alta del ordenador principal obran recíprocamente directamente con las propias proteínas del virus, destacando su papel fundamental en el ciclo vital viral. Las personas también analizaban los genes comunes del ordenador principal requeridos para otros patógeno virales, tales como Zika o gripe del pandémico H1N1.

Discernimientos mecánicos: Colesterol y receptores virales

Después de terminar la pantalla primaria, el grupo de investigadores utilizó varias diversas técnicas para validar el papel de muchos de los genes de categoría alta en la infección viral.

Usando las variedades de células humanas derivadas del pulmón y de otros órganos susceptibles a la infección SARS-CoV-2, midieron la infección viral después de golpe de gracia del gen por CRISPR, la supresión del gen usando interferencia del ARN, o la inhibición de la droga. Después de validar que estas manipulaciones redujeron la infección viral, intentaron después entender los mecanismos por los cuales la baja de estos genes ciega la infección del coronavirus.

Usando una tecnología recientemente desarrollada que acopla CRISPR en grande que corrige con la ARN-secuencia unicelular (ECCITE-seq), las personas determinaron esa baja de varios resultados de categoría alta de los genes en el upregulation de los caminos de la biosíntesis del colesterol y de un aumento en colesterol celular. Usando este discernimiento, estudiaron los efectos del amlodipine, una droga que altera niveles de colesterol.

“Encontramos que amlodipine, antagonista del calcio-canal, niveles de colesterol celulares de los upregulates y cegamos la infección SARS-CoV-2. Puesto que los estudios clínicos recientes también han sugerido que los pacientes que toman a moldes del calcio-canal tienen un régimen de fatalidad de caso reducido COVID-19, una dirección futura importante de la investigación será iluminar más lejos el lazo entre los caminos de la síntesis del colesterol y SARS-CoV-2,” dijo al Dr. Tristan Jordania, becario postdoctoral en el laboratorio del tenOever y co-primer autor del estudio.

El edificio en trabajo previo sobre mutaciones en la proteína del pico y el asiento viral a través ACE2 del receptor, el equipo de investigación también preguntó si la baja de algunos genes pudo consultar resistencia al coronavirus bajando los niveles ACE2. Determinaron un gen particularmente, RAB7A, que tiene un impacto grande en ACE2 que trafica a la membrana celular. Usando una combinación del cytometry de flujo y de la microscopia confocal, las personas mostraron que la baja de RAB7A previene el asiento viral secuestrando los receptores ACE2 dentro de las células.

Los “tratamientos actuales para la infección SARS-CoV-2 van actualmente después del virus sí mismo, pero las ofertas de este estudio una mejor comprensión de cómo los genes del ordenador principal influencian el asiento viral y habilitarán las nuevas avenidas para el descubrimiento terapéutico y esperanzadamente acelerarán la recuperación para las poblaciones susceptibles,” dijo al Dr. Sanjana.

Source:
Journal reference:

Daniloski, Z., et al. (2020) Identification of required host factors for SARS-CoV-2 infection in human cells. Cell. doi.org/10.1016/j.cell.2020.10.030.