Fa dos anys que milers de científics i metges de tot el món treballen per entendre com es desenvolupa la COVID-19 i quina relació té amb un altre tipus de malalties. Diversos estudis han assenyalat que les persones que tenien diabetis eren més propenses a desenvolupar una COVID-19 severa, així com que més del 20% dels pacients hospitalitzats per COVID-19 tenien dany renal agut. No obstant això, fins ara, es desconeixia quin era el factor causal que originava que això passés.
Ara, un equip internacional liderat per Nuria Montserrat, professora de recerca ICREA a l'Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i investigadora principal del grup “Pluripotència per a la regeneració d'òrgans”, ha utilitzat la bioenginyeria per desenvolupar minironyons que simulen el ronyó de pacients a les fases inicials de la diabetis. En aquest estudi, publicat a Cell Metabolism, hi ha participat Josep M. Campistol, nefròleg i director general de l'Hospital Clínic i investigador de l'IDIBAPS.
A l’estudi hi han col·laborat també investigadors de la Universitat de Florida, el Life Sciences Institute de la Universitat de British Columbia a Canadà, Karolinska Institute i Karolinska University Hospital a Suècia i investigadors espanyols de la Clínica CIMA i la Universitat de Navarra, l'Hospital de la Santa Creu i Sant Pau a Barcelona i de la Universitat de Barcelona.
Aquest estudi ha rebut finançament de l'Institut de Salut Carlos III (ISCIII), a través dels ajuts FONS COVID19: Convocatòria Finançament Extraordinari de Projectes de Recerca sobre el SARS-CoV1 i la malaltia Covid-19 i PLATAFORMA ISCIII BIOBANCS I BIOMODELS: Plataformes ISCIII de suport a la R+D+I a Biomedicina i Ciències de la Salut.
Aquesta és la primera vegada que els investigadors utilitzen organoides de ronyó per entendre les primeres fases de la diabetis en aquest òrgan.
Amb la finalitat de demostrar que el receptor ACE2 té un paper essencial per a la infecció de SARS-CoV-2 al ronyó, els investigadors també van generar, mitjançant enginyeria genètica, organoides defectius per a altres receptors descrits fins ara com a “portes d'entrada” per al virus. Aquesta fase de l'estudi es va fer amb finançament dels Ajuts Fundació BBVA a equips de recerca científica SARS-CoV-2 i COVID-19.
El treball ha utilitzat, a més, mostres de pacients, posant de relleu el paper del metabolisme energètic en la infecció per SARS-CoV-2. Aquestes troballes obren la porta a la identificació de noves intervencions terapèutiques per tractar la COVID-19.
Els ronyons diabètics tenen més portes d'entrada per al SARS-CoV-2
Per crear minironyons amb les mateixes característiques cel·lulars, i les mateixes alteracions metabòliques que les que es troben als ronyons d'una persona diabètica a la fase inicial de la malaltia, els investigadors van desenvolupar minironyons al laboratori a partir de cèl·lules mare humanes pluripotents que van ser sotmesos a condicions de cultiu al laboratori per tal de reproduir l'entorn diabètic.
Posteriorment, utilitzant diferents tècniques de biologia molecular, com ara l'edició genètica, els investigadors van observar que, als minironyons diabètics, l'abundància de receptor ACE2 era la que determinava la susceptibilitat a la infecció viral, establint una relació causal entre la diabetis i la presència d'un dels receptors determinants a la infecció per SARS-CoV-2.
A més, emprant tècniques capdavanteres com la seqüenciació d'RNA, els investigadors van identificar que els minironyons diabètics tenen una firma metabòlica que podria explicar per què els minironyons diabètics s'infecten més.
La diabetis augmenta la susceptibilitat a la infecció per SARS-CoV-2 en cèl·lules de pacients
Per verificar si els resultats obtinguts amb els minironyons s'observaven també a l'òrgan natiu, els investigadors van analitzar cèl·lules renals de pacients amb diabetis i d'individus sense diabetis. Les dades van demostrar que les cèl·lules renals de pacients diabètics, de la mateixa manera que el que passa als minironyons, presentaven més receptors ACE2 i patien susceptibilitat a la infecció per SARS-CoV-2. Per tal d'endinsar-se en els mecanismes que poden explicar aquestes observacions, els investigadors van utilitzar un tractament per modular l'estat metabòlic de les cèl·lules i van comprovar que disminuïa la infecció viral.
Aquest nou model de minirronyó diabètic obrirà les portes a estudiar el paper d'altres malalties concurrents o comorbiditats, com la hipertensió, en el desenvolupament de la COVID-19 i altres patologies complexes.
Article de referència:
A diabetic milieu increases ACE2 expression and cellular susceptibility to SARS-CoV-2 infections in human kidney organoids and patient cells
Garreta E, Prado P, Stanifer ML, Monteil V, Marco A, Ullate-Agote A, Moya-Rull D, Vilas-Zornoza A, Tarantino C, Romero JP, Jonsson G, Oria R, Leopoldi A, Hagelkruys A, Gallo M, González F, Domingo-Pedrol P, Gavaldà A, Del Pozo CH, Hasan Ali O, Ventura-Aguiar P, Campistol JM, Prosper F, Mirazimi A, Boulant S, Penninger JM, Montserrat N.
Cell Metab. 2022 May 10:S1550-4131(22)00136-X. doi: 10.1016/j.cmet.2022.04.009. Epub ahead of print. PMID: 35561674; PMCID: PMC9097013.
