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A tecnologia avançada fornece uma imagem de grãos finos da patologia do pulmão em COVID-19

Uma equipe conduzida por investigador na medicina de Weill Cornell e NewYork-Presbiteriano usou tecnologia avançada e analítica para traçar, na definição da único-pilha, na paisagem celular de tecido de pulmão doente em COVID-19 severo e em outras doenças pulmonares infecciosas.

No estudo, publicado o 29 de março em linha na natureza, o tecido de pulmão autopsiado imaged dos pesquisadores em uma maneira que destacasse simultaneamente dúzias de marcadores moleculars em pilhas. Analisar estes dados que usam ferramentas analíticas novas revelou introspecções novas nas causas de dano nestas doenças do pulmão e de um recurso rico dos dados para uma pesquisa mais adicional.

“COVID-19 é uma doença complexa, e nós ainda não compreendemos exactamente o que faz a muitos órgãos, mas com este estudo nós podíamos desenvolver uma compreensão muito mais clara de seus efeitos nos pulmões,” disse o Dr. co-superior Olivier Elemento do autor, professor da fisiologia e da biofísica, director do Caryl e instituto para a medicina da precisão, director adjunto do Englander de Israel do instituto do príncipe Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Alsaud de HRH para a biomedicina computacional na medicina de Weill Cornell e do co-director da iniciativa de WorldQuant para a previsão quantitativa, que financiou a tecnologia para a única análise da pilha do tecido. “Eu penso que a aproximação que tecnologico nós nos usamos aqui está indo se tornar padrão para estudar tais doenças.”

Análise tradicional do tecido, usando frequentemente manchas químicas ou anticorpos etiquetados que etiquetam moléculas diferentes em pilhas e podem revelar características importantes de tecidos autopsiados. Contudo, esta aproximação é limitada no número de características que pode marcar simultaneamente. Igualmente geralmente não permite análises detalhadas de pilhas individuais nos tecidos ao reter a informação sobre onde as pilhas estavam no tecido.

A tecnologia principal os investigador empregados no estudo, uma tecnologia chamada cytometry da massa da imagem lactente, supera pela maior parte aquelas limitações. Usa uma coleção dos anticorpos metal-etiquetados que podem simultaneamente etiquetar até diverso dúzia marcadores moleculars em pilhas dentro dos tecidos. Um laser especial faz a varredura das secções etiquetadas do tecido, vaporizar o metal etiqueta, e as assinaturas distintas dos metais são detectadas e correlacionadas com a posição do laser. A técnica traça essencialmente precisamente onde as pilhas estão na amostra assim como nos receptors de superfície e em outros marcadores de identificação importantes de cada pilha. Completamente sobre 650.000 pilhas foram analisados.

Os pesquisadores aplicaram o método a 19 amostras de tecido do pulmão autopsiadas dos pacientes que tinham morrido de COVID-19 severo, da pneumonia bacteriana aguda, ou da síndrome de aflição respiratória aguda bacteriana ou gripe-relacionada, mais quatro amostras de tecido do pulmão autopsiadas dos povos que não tinham tido nenhuma doença pulmonar.

Os resultados nas amostras dos casos COVID-19 eram amplamente consistentes com o o que é sabido sobre a doença, mas esclareciam este conhecimento em um detalhe muito mais fino. Mostraram por exemplo que as pilhas chamaram as pilhas epiteliais alveolares, que negociam a função da gás-troca dos pulmões, são os alvos principais da infecção por SARS-CoV-2, o coronavirus que causa COVID-19.

A análise sugeriu que estas pilhas contaminadas não estivessem escolhidas unicamente para o ataque pelas pilhas imunes da pulmão-infiltração, que podem ajudar a explicar porque a inflamação frequentemente se mantem se agravar em COVID-19 severo e se termina acima a causa de tal dano extensivo e relativamente indiscriminado.

Uma surpresa era essa idade e o sexo, dois factores principais no risco da mortalidade para COVID-19, não fez nenhuma diferença aparente a nível histologic, uma vez que COVID-19 tinha progredido à fase severa.

Os resultados igualmente mostraram que os glóbulos brancos chamados macrófagos são muito mais abundantes nos pulmões dos pacientes COVID-19 severos comparados a outras doenças pulmonares, visto que os glóbulos brancos chamados neutrófilo são os mais predominantes na pneumonia bacteriana--uma distinção que possa ser relevante à revelação dos tratamentos futuros para estas doenças infecciosas.

Total, o estudo fornece uma imagem de grãos finos do processo da doença em COVID-19 e como difere de outras doenças pulmonares infecciosas. Alertou as perguntas novas da pesquisa que estão sendo investigadas agora, os investigador disse, e inclui uma riqueza das observações que não seriam possíveis com técnicas padrão da patologia.

“A aplicação da tecnologia gosta do que nós demonstramos aqui estamos indo fornecer um impulso enorme ao serviço público de estudos autópsia-baseados da doença,” disse o Dr. co-superior Alain Borczuk do autor, professor da patologia e da medicina do laboratório na medicina de Weill Cornell e um patologista no centro médico de NewYork-Presbyterian/Weill Cornell.

Os pesquisadores sublinharam que a técnica não somente será aplicável a um grupo largo de outras doenças para que o tecido pode ser obtido, mas igualmente deve dar doutores e cientistas pela primeira vez um método prático para traçar diferenças importantes dentro das categorias da doença.

Tradicional para o pulmão, o fígado, e as outras doenças do órgão nós temos estes diagnósticos largos que cobrem de facto doenças distintas múltiplas--agora nós temos uma ferramenta que aquela nos permita rotineiramente de distinguir entre estas doenças diferentes, e utilizamos esperançosamente aquelas distinções em tratar pacientes mais eficazmente. Eu penso que este tem o potencial revolucionar a medicina.”

Dr. Robert Schwartz, autor Co-Superior, professor adjunto da medicina, divisão da gastroenterologia e da hepatologia na medicina de Weill Cornell, e patologista no centro médico novo de York-Presbyterian/Weill Cornell

Source:
Journal reference:

Rendeiro, A.F., et al. (2021) The spatial landscape of lung pathology during COVID-19 progression. Nature. doi.org/10.1038/s41586-021-03475-6.