Con el apoyo de una Ayuda a Equipos de Investigación Científica SARS-CoV-2 y COVID-19
Minirriñones generados en laboratorio para entender la relación entre la diabetes y la COVID-19
Desde hace ya más de dos años, miles de científicos y médicos de todo el mundo trabajan para entender cómo se desarrolla la COVID-19 y qué relación tiene con otro tipo de enfermedades. Diversos estudios han señalado que las personas que sufrían diabetes eran más propensas a desarrollar una COVID-19 severa, así como que más del 20% de los pacientes hospitalizados por COVID-19 sufrían daño renal agudo. Sin embargo, hasta la fecha, se desconocía cual era el factor causal que originaba que esto sucediera. Ahora, un equipo internacional ha utilizado la bioingeniería para desarrollar minirriñones que simulan el riñón de pacientes en las fases iniciales de la diabetes. La investigación ha estado liderada por Nuria Montserrat, profesora de investigación ICREA en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), y ha contado con el apoyo de una Ayuda a Equipos de Investigación Científica SARS-CoV-2 y COVID-19.
12 mayo, 2022
Montserrat es la investigadora principal del grupo Pluripotencia para la regeneración de órganos en el IBEC y ha contado con la colaboración de científicos de la Universidad de Florida, el Life Sciences Institute de la Universidad de British Columbia en Canadá, Karolinska Institute y Karolinska University Hospital en Suecia, así como con investigadores españoles de la Clínica CIMA y la Universidad de Navarra, el Hospital Clínic de Barcelona, el Hospital de la Santa Creu i Sant Pau en Barcelona y de la Universidad de Barcelona. Se trata de la primera vez que los investigadores utilizan organoides de riñón para entender las primeras fases de la diabetes en este órgano.
Con la finalidad de demostrar que el receptor ACE2 tiene un papel esencial para la infección de SARS-CoV-2 en el riñón, los investigadores también generaron, mediante ingeniería genética, organoides defectivos para otros receptores descritos hasta la fecha como “puertas de entrada” para el virus. Esta fase del estudio se realizó con financiación de las Ayudas Fundación BBVA a Equipos de Investigación Científica SARS-CoV-2 y COVID-19.
El trabajo, que se acaba de publicar en la prestigiosa revista Cell Metabolism, ha utilizado, además, muestras de pacientes, poniendo en relieve el papel del metabolismo energético en la infección por SARS-CoV-2. Estos hallazgos abren la puerta a la identificación de nuevas intervenciones terapéuticas para tratar la COVID-19.
Los minirriñones diabéticos tienen más puertas de entrada para el SARS-CoV-2
Para crear minirriñones con las mismas características celulares, y las mismas alteraciones metabólicas que las que se encuentran en los riñones de una persona diabética en la fase inicial de la enfermedad, los investigadores desarrollaron minirriñones en el laboratorio a partir de células madre humanas pluripotentes que fueron sometidos a condiciones de cultivo en el laboratorio con el fin de reproducir el entorno diabético.
Posteriormente, utilizando diferentes técnicas de biología molecular, como la edición genética, los investigadores observaron que, en los minirriñones diabéticos, la abundancia de receptor ACE2 era la que determinaba la susceptibilidad a la infección viral, estableciendo una relación causal entre la diabetes y la presencia de uno de los receptores determinantes en la infección por SARS-CoV-2. “Nuestro modelo de organoide renal diabético nos ha permitido observar que los minirriñones diabéticos, con mayor número de receptores ACE2, presentan una mayor susceptibilidad a la infección viral”, señala Elena Garreta, investigadora en el IBEC y primera coautora del estudio.
Además, empleando técnicas punteras como la secuenciación de RNA, los investigadores identificaron que los minirriñones diabéticos poseen una firma metabólica que podría explicar por qué los minirriñones diabéticos se infectan más.
La diabetes aumenta la susceptibilidad a la infección
Para verificar si los resultados obtenidos con los minirriñones se observaban también en el órgano nativo, los investigadores analizaron células renales de pacientes con diabetes y de individuos sin diabetes. Los datos demostraron que las células renales de pacientes diabéticos, del mismo modo que lo que ocurre en los minirriñones, presentaban más receptores ACE2 y sufrían susceptibilidad a la infección por SARS-CoV-2. A fin de ahondar en los mecanismos que pueden explicar tales observaciones, los investigadores utilizaron un compuesto que modula el estado metabólico de las células y comprobaron que el tratamiento disminuía la infección viral.
“Hemos demostrado que el virus SARS-CoV-2 es capaz de infectar directamente las células de túbulo proximal aisladas del riñón humano, y que la diabetes hace que estas células sean más propensas a la infección”, explica Megan Stanifer, investigadora de la Universidad de Florida y primera coautora del estudio.
Este nuevo modelo de minirriñón diabético abrirá las puertas a estudiar el papel de otras enfermedades llamadas “comórbidas”, como la hipertensión, en el desarrollo de la COVID-19 y otras patologías complejas.
Además de la Ayuda a Equipos de Investigación Científica SARS-CoV-2 y COVID-19, este estudio también ha recibido financiación del Instituto de Salud Carlos III (ISCIII), a través de las ayudas FONDO COVID19: Convocatoria Financiación Extraordinaria de Proyectos de Investigación sobre el SARS-CoV1 y la enfermedad Covid-19 y PLATAFORMA ISCIII BIOBANCOS Y BIOMODELOS: Plataformas ISCIII de apoyo a la I+D+I en Biomedicina y Ciencias de la Salud.