Hace dos años que 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 tenían diabetes eran más propensas a desarrollar una COVID-19 severa, así como que más del 20% de los pacientes hospitalizados por COVID-19 tenían daño renal agudo. Sin embargo, hasta la fecha, se desconocía cual era el factor causal que originaba que esto sucediera.
Ahora, un equipo internacional liderado por Nuria Montserrat, profesora de investigación ICREA en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) e investigadora principal del grupo “Pluripotencia para la regeneración de órganos”, ha utilizado la bioingeniería para desarrollar minirriñones que simulan el riñón de pacientes en las fases iniciales de la diabetes. En este estudio, publicado en Cell Metabolism, ha participado Josep M. Campistol, nefrólogo y director general del Hospital Clínic e investigador del IDIBAPS.
En el trabajo han colaborado también investigadores 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 e investigadores españoles de la Clínica CIMA y la Universidad de Navarra, el Hospital de la Santa Creu i Sant Pau en Barcelona y de la Universidad de Barcelona.
Este estudio 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.
Esta es 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 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.
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 por SARS-CoV-2 en células de pacientes
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.
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.
Artículo de referencia:
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.
