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La tecnología avanzada ofrece un retrato de grano fino de la patología del pulmón en COVID-19

Las personas llevadas por los investigadores en el remedio de Weill Cornell y NewYork-Presbiterianas han utilizado tecnología avanzada y analytics para correlacionar, en la resolución unicelular, el paisaje celular del tejido pulmonar enfermo en COVID-19 severo y otras enfermedades pulmonares infecciosas.

En el estudio, publicado el 29 de marzo en línea en naturaleza, el tejido pulmonar autopsied reflejado de los investigadores de una manera que destacó simultáneamente docenas de marcadores moleculares en las células. Analizar estos datos usando las herramientas analíticas nuevas reveló nuevos discernimientos en las causas del daño en estas enfermedades del pulmón y de un recurso rico de los datos para la investigación adicional.

“COVID-19 es una enfermedad compleja, y todavía no entendemos exactamente lo que hace a muchos órganos, pero con este estudio podíamos desarrollar una comprensión mucho más sin obstrucción de sus efectos sobre los pulmones,” dijo al Dr. co-mayor Olivier Elemento, profesor de la fisiología y de la biofísica, director del Caryl e instituto para el remedio de la precisión, director adjunto del autor del inglés de Israel del instituto de príncipe Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Alsaud de HRH para la biomedecina de cómputo en el remedio de Weill Cornell y del codirector de la iniciativa de WorldQuant para la predicción cuantitativa, que financió la tecnología para el análisis unicelular del tejido. “Pienso que la aproximación tecnológica que utilizamos aquí va a llegar a ser estándar para estudiar tales enfermedades.”

Análisis tradicional del tejido, a menudo usando manchas de óxido químicas o anticuerpos marcados con etiqueta que etiqueta diversas moléculas en las células y pueden revelar las características importantes de tejidos autopsied. Sin embargo, esta aproximación se limita en el número de características que puede marcar simultáneamente. También no permite generalmente análisis detallados de células individuales en tejidos mientras que conserva la información sobre donde estaban las células en el tejido.

La tecnología principal los investigadores empleados en el estudio, una tecnología llamada cytometry de la masa de la proyección de imagen, vence en gran parte esas limitaciones. Utiliza una colección de anticuerpos metal-marcados con etiqueta que puedan etiqueta simultáneamente hasta vario docena marcadores moleculares en las células dentro de tejidos. Un laser especial explora las secciones etiqueta del tejido, la vaporización del metal marca con etiqueta, y las firmas distintas de los metales se descubren y se correlacionan con la posición del laser. La técnica esencialmente correlaciona exacto donde están las células en la muestra así como los receptores superficiales y otros marcadores que determinan importantes de cada célula. En conjunto sobre 650.000 células eran analizados.

Los investigadores aplicaron el método a 19 muestras del tejido pulmonar autopsied de los pacientes que habían muerto de COVID-19 severo, de pulmonía bacteriana aguda, o de síndrome de señal de socorro respiratoria agudo bacteriano o gripe-relacionado, más cuatro muestras del tejido pulmonar autopsied de la gente que no había tenido ninguna enfermedad pulmonar.

Las conclusión en muestras de los casos COVID-19 eran ampliamente constantes con qué se sabe sobre la enfermedad, pero clarificaron este conocimiento en un detalle mucho más fino. Mostraron por ejemplo que las células llamaron las células epiteliales alveolares, que median la función de la gas-cantina de los pulmones, son los objetivos principales de la infección por SARS-CoV-2, el coronavirus que causa COVID-19.

El análisis sugirió que estas células infectadas no sean destacadas solamente para el ataque por las células inmunes de la pulmón-infiltración, que pueden ayudar a explicar porqué la inflamación mantiene el empeorar COVID-19 severo y termina a menudo hacia arriba causar tal daño extenso y relativamente indistinto.

Una sorpresa era esa edad y el sexo, dos factores principales en el riesgo de la mortalidad para COVID-19, no diferenció ningún evidente en el nivel histologic, una vez que COVID-19 había progresado al escenario severo.

Los resultados también mostraron que los glóbulos blancos llamados los macrófagos son mucho más abundantes en los pulmones de los pacientes severos COVID-19 comparados a otras enfermedades pulmonares, mientras que los glóbulos blancos llamados los neutrófilos son los más frecuentes de pulmonía bacteriana--una distinción que puede ser relevante al revelado de los tratamientos futuros para estas enfermedades infecciosas.

Total, el estudio ofrece un retrato de grano fino del proceso de la enfermedad en COVID-19 y cómo difiere de otras enfermedades pulmonares infecciosas. Ha incitado las nuevas preguntas de la investigación que ahora se están investigando, los investigadores dijo, e incluye una gran cantidad de observaciones que no habrían sido posibles con técnicas estándar de la patología.

“El uso de la tecnología tiene gusto de lo que hemos demostrado aquí vamos a ofrecer un alza enorme a la utilidad de estudios autopsia-basados de la enfermedad,” dijo al Dr. co-mayor Alain Borczuk, profesor de la patología y del remedio del laboratorio en el remedio de Weill Cornell y patólogo del autor en el centro médico de NewYork-Presbyterian/Weill Cornell.

Los investigadores acentuaron que la técnica no sólo será aplicable a un equipo amplio de otras enfermedades para las cuales el tejido pueda ser obtenido, pero también debe dar doctores y a científicos por primera vez un método práctico para delinear diferencias importantes dentro de categorías de la enfermedad.

Tradicionalmente para el pulmón, el hígado, y otras enfermedades del órgano tenemos estas diagnosis amplias que de hecho revistan enfermedades distintas múltiples--ahora tenemos una herramienta que ésa nos permita rutinario distinguir entre estas diversas enfermedades, y esperanzadamente hacemos uso de esas distinciones en tratar a pacientes más efectivo. Pienso que esto tiene el potencial de revolucionar el remedio.”

El Dr. Roberto Schwartz, autor Co-Mayor, profesor adjunto del remedio, división de gastroenterología y de Hepatology en el remedio de Weill Cornell, y patólogo en el nuevo centro médico 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.