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Enfoque de la investigación de COVID-19: Bruce Wang sobre la creación de un atlas de patología de COVID-19
Bruce Wang, MD, es profesor asistente en la Facultad de Medicina de UCSF. Es investigador principal de un proyecto de investigación financiado por el IGI que analiza el efecto de SARS-CoV-2 Infección en diferentes tejidos. En abril, habló con la escritora científica de IGI, Hope Henderson, sobre este proyecto y cómo está progresando.
Háblame de tu proyecto COVID-19.
Nuestro proyecto consiste en intentar comprender cómo El SARS-CoV-2 afecta a diferentes órganos en la enfermedad COVID-19 grave. Este es un proyecto de colaboración entre seis laboratorios diferentes en UCSF y Chan Zuckerberg Biohub. Antes de esto, todos estábamos involucrados en proyectos para caracterizar el celulares composición de cada tejido - un tipo de proyecto de atlas de células, por así decirlo. Cada uno de nuestros laboratorios tiene experiencia en un órgano de mamífero en particular, por lo que la colaboración tuvo mucho sentido.
¿Qué espera aprender al observar tejidos de pacientes con COVID-19?
Estamos interesados en dos preguntas principales: (1) ¿Podemos averiguar qué células ataca el SARS-CoV-2 dentro de cada uno de estos órganos? (2) ¿Es el virus que los afectan directamente, o son los efectos en diferentes órganos parte de la respuesta sistémica del cuerpo a la infección en los pulmones?
¿Y cuáles son los cambios que se están produciendo en cada órgano? ¿Están cambiando los tipos de células de cada tejido? Estábamos especialmente interesados en saber si el número o las proporciones de los tipos de células inmunitarias están cambiando en estos órganos.
¿Qué enfoques está utilizando para responder a estas preguntas?
Luego, estamos tratando de mapear todas las células que podemos identificar en el tejido para tener una idea de sus relaciones espaciales entre sí; esto nos da mucha información sobre lo que está sucediendo en un órgano, por ejemplo, si las células inmunes están invadiendo cierta parte de un órgano.
Y estamos capturando células individuales de cada uno de estos órganos y buscando la presencia del virus, así como midiendo sus transcriptomas utilizando moléculas de ARN secuenciación. El transcriptoma nos dice qué tipo de cosas está tratando de hacer la célula, al decirnos qué proteínas está produciendo ARN de forma activa.
¿Cómo se obtienen muestras de tejido para su trabajo?
Este proyecto realmente solo fue posible porque contábamos con patólogos que estaban muy dispuestos a ayudar y colaborar. Obtenemos nuestros tejidos de dos fuentes diferentes. Uno fue localmente en UCSF, donde el patólogo estableció un servicio de autopsias de COVID-19. Entonces, había una habitación separada que se reservó donde el patólogo trabajaría con un extenso equipo de protección personal. El departamento de patología obtuvo la aprobación de la junta de revisión institucional para obtener tejidos humanos anónimos, lo que significa que no recibimos información que pueda usarse para saber a quién pertenecía la muestra, por lo que se protege el anonimato de la persona fallecida.
También obtuvimos muestras de una colaboración con la Universidad de Saarland en Alemania, que tenía un tipo similar de servicio de autopsias establecido allí con el que fueron muy generosos. Estamos muy agradecidos con los pacientes y las familias que permitieron la autopsia y la recolección de tejidos. Nada puede compensar la pérdida de un ser querido, pero es de esperar que haya un poco de consuelo al saber que están contribuyendo a la investigación para comprender y combatir esta enfermedad.
¿Encontraste evidencia del virus en diferentes tejidos?
En la gran mayoría de las muestras de tejido, en realidad no podemos detectar ninguna evidencia del virus. Tenemos información limitada sobre los pacientes, pero sabemos que estuvieron en el hospital un promedio de cerca de cuatro semanas antes de fallecer. Creemos que lo que ha sucedido es que la infección aguda por COVID estaba al principio de su curso de la enfermedad, y luego su cuerpo probablemente eliminó la mayor parte del virus. Y cuando fallecieron, probablemente fue la intensa reacción inmunitaria a la enfermedad, junto con la disfunción pulmonar, lo que provocó el fallo multiorgánico.
No pudimos obtener una cantidad suficiente de células vivas de alta calidad de la muestra de tejido, probablemente porque se trata de tejidos post mortem, pero pudimos capturar núcleos intactos, el compartimento de la célula que contiene letra singulary dónde puede encontrar el ARNm inmediatamente después de su fabricación. Hemos estado secuenciando el ARNm de los núcleos en diferentes tejidos; Hasta ahora, hemos procesado alrededor de 50 muestras de órganos y analizado más de 250,000 núcleos individuales, cada uno de los cuales representa una sola célula. Solo necesitamos una cantidad muy pequeña de tejido para hacer esto.
¿Qué puedes aprender al observar los núcleos?
Dentro de estas muestras, comparamos el ARN de las células pequeñas que encontramos que son positivas para SARS-CoV-2 con otras células en el mismo tejido. También podemos comparar el ARN de pacientes con COVID con el de pacientes que no tenían enfermedades infecciosas o que murieron de influenza. Pensamos que este era un control especialmente interesante, ya que tenían un genoma viral Infección que conduce a una enfermedad pulmonar.
Está claro que la infección grave por COVID conduce a cambios generalizados en lo que los genes están activos en una celda. Estamos utilizando un enfoque conocido como análisis de componentes principales para tener una idea de los cambios. Y el estado de la infección por COVID aparece constantemente como el primer componente principal, en otras palabras, explica la mayor variación en nuestro conjunto de datos.
¿Qué espera con ansias a medida que las personas se vacunen y las restricciones comiencen a desaparecer?
El año pasado de reuniones de Zoom y la discusión de datos a través de Zoom no es tan productivo ni tan atractivo como cuando se puede hacer en persona. Lo que espero con ansias es cuando podamos llegar a ese punto en el que la infección en la comunidad sea tan baja y todos estén vacunados y podamos comenzar a tener más discusiones cara a cara.
