Los investigadores exploran los factores moleculares que impulsan la gravedad del COVID-19

Si bien la mayoría de los casos de COVID-19 son asintomáticos o leves, las complicaciones graves asociadas con la dificultad respiratoria aguda han provocado más de un millón de muertes en todo el mundo en solo varios meses.\n\nInvestigadores del Instituto de Investigación Morgridge, la Universidad de Wisconsin-Madison y la Facultad de Medicina de Albany buscaron comprender mejor los factores moleculares que impulsan la gravedad del COVID-19 y ofrecer información sobre las opciones de tratamiento para las personas con enfermedad avanzada.\n\nEl estudio colaborativo publicado en línea en Cell Systems identificó más de 200 características moleculares que se correlacionan fuertemente con la gravedad de COVID-19. \u003cbr\u003e\n\nQue yo sepa, este es el estudio de resultados más grande. Sé que hay algunos grandes estudios centrados en el diagnóstico (infectados versus no infectados). Tenemos un gran grupo de pacientes con COVID, pero con una diferencia muy granular en términos de gravedad ... eso es algo que no había visto. \u003cbr\u003e \"\n\nDr. Ariel Jaitovich, médico de cuidados intensivos y pulmonares, Albany Medical Center\n\nEl equipo analizó 102 muestras de sangre de pacientes diagnosticados con COVID-19 y 26 muestras de pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA); pero negativo para COVID-19 -; como controles.\n\n\"Sentí que teníamos una oportunidad única con la cohorte de Ariel que él había reclutado. \u003cbr\u003e Era muy temprano en la epidemia de COVID aquí en los Estados Unidos, por lo que estaba realmente a la vanguardia en la obtención de este tipo de muestras de clínica \", dice Josh Coon, investigador del metabolismo de Morgridge y profesor de química biomolecular en la Facultad de Medicina y Salud Pública de UW-Madison.\n\nUtilizando métodos en espectrometría de masas, secuenciación de ARN y aprendizaje automático, los investigadores exploraron una base de datos de más de 17,000 proteínas, metabolitos, lípidos y transcripciones de ARN diferentes asociadas con resultados clínicos.\n\nIdentificaron 219 moléculas y genes que influyen en la coagulación sanguínea, el daño de los vasos, la inflamación y otros procesos biológicos que, según se informa, desempeñan un papel en la enfermedad grave. \u003cbr\u003e\n\n\"Tuvimos que pensar mucho sobre cómo compararlo realmente con los datos existentes\", dice Ron Stewart, investigador de Morgridge y director asociado de bioinformática cuyo equipo tenía la tarea de analizar los datos del transcriptoma. \"Lo que hemos encontrado en gran medida es que recapitulamos el trabajo anterior, lo cual es bueno\".\n\nUn aspecto particularmente único del estudio, que contribuyó al sólido conjunto de datos, fue el uso de muestras de plasma por parte del equipo. \u003cbr\u003e\n\n\"La mayor parte de la investigación realizada en proteómica, las muestras de sangre utilizan la fracción de suero que no tiene los factores de coagulación\", dice Jaitovich. \"Esto es muy importante porque los pacientes con COVID-19 tienen una actividad de coagulación acelerada\".\n\nUn metabolito llamado citrato se usa como anticoagulante terapéutico para disminuir la probabilidad de desarrollar coagulación. \u003cbr\u003e Sin embargo, el estudio reveló que la presencia de citrato metabólico disminuyó a medida que los pacientes presentaban enfermedades más graves.\n\n\"El hecho de que el citrato se reduzca en estos pacientes indicará potencialmente que la reducción facilita el fenotipo de hipercoagulación que encontramos en estos pacientes\", dice Jaitovich.\n\nOtra molécula que posiblemente contribuya a la hipercoagulación en el COVID-19 grave es una proteína llamada gelsolina, que normalmente se libera como respuesta a la inflamación debida a una lesión o infección celular. \u003cbr\u003e La gelsolina también se redujo en las muestras de plasma de personas con enfermedad grave.\n\nAdemás de los biomarcadores asociados con la hipercoagulación, el equipo también identificó un grupo de proteínas involucradas con el daño de los vasos sanguíneos, con mayor abundancia en muestras graves de COVID-19.\n\n\"Hay todos estos factores aguas arriba del proceso que en realidad se están cambiando, que es necesario abordar tanto como el proceso de coagulación para manejar este fenotipo\", dice Evgenia Shishkova, científica asistente en el Coon Lab. \u003c br\u003e\n\nEl análisis también reveló niveles aumentados de proteínas y genes regulados positivamente involucrados en la desgranulación de neutrófilos, que se ha asociado con inflamación, trombosis y el desarrollo de SDRA.\n\n\"Así que parece que hay una interacción muy fuerte entre la respuesta inflamatoria y probablemente estos eventos trombóticos, que también se ven en los pacientes con COVID\", dice Katie Overmyer, directora asociada del Laboratorio de Espectrometría de Masas Biomolecular en UW-Madison.\n\nFinalmente, el análisis multiómico reveló una red de lipoproteínas de alta densidad -; las proteínas APOA1 y APOA2, y un grupo de lípidos conocidos como plasmalógenos que actúan como antioxidantes; fueron menores en los casos graves de COVID-19. \u003cbr\u003e\n\n\"Estos aspectos no estaban en nuestro radar\", dice Jaitovich. \"La capacidad de fusionar estas dimensiones en una única narrativa unificadora nos permitió dar sentido a cosas que estaban completamente oscurecidas para nosotros\".\n\nY al identificar estas diversas moléculas, abre el potencial para desarrollar terapias dirigidas que pueden ayudar a aliviar la enfermedad. \u003cbr\u003e\n\n\"Podemos ofrecer datos concretos para que las personas que son especialistas en todas estas áreas diferentes puedan ir y tal vez aprender sobre las perspectivas de que lo que piensan podría tener un impacto en COVID\", dice Coon.\n\nLos investigadores pusieron los datos a disposición del público a través de una herramienta web interactiva, covid-omics.app, donde la comunidad científica ha estado comparando y analizando los datos junto con sus propios flujos de trabajo. \u003cbr\u003e\n\nCoon agrega: \"Creo que hemos intentado hacer todo lo posible para resaltar las viñetas que creemos que son importantes, pero el mayor impacto probablemente vendrá de que la comunidad pueda profundizar en esto\".