Enfoque de la investigación COVID-19: Melanie Ott sobre cómo encontrar "líneas de vida" celulares para el virus
melanie ott es el Director del Instituto de Virología e Inmunología de los Institutos Gladstone y profesor de Medicina en la Universidad de California, San Francisco. Su laboratorio estudia principalmente la inmunodeficiencia humana. virus (VIH-1) y el virus de la hepatitis C, con el objetivo de comprender las interacciones moleculares entre los virus y sus células diana para obtener dianas para nuevos fármacos terapéuticos. En diciembre, habló con la escritora científica de IGI Hope Henderson sobre su investigación actual sobre dianas terapéuticas para la COVID-19.
Hábleme de su proyecto COVID-19.
Esta es una colaboración muy estrecha con nevan kroganLa idea básica es que buscamos proteínas hospedadoras que son importantes para el ciclo de vida de SARS-CoV-2, el virus que causa la COVID-19. Los virus no pueden sobrevivir sin el apoyo del (SCD por sus siglas en inglés), Infectan a la célula huésped y dependen fundamentalmente de ella y de sus proteínas. Si podemos determinar qué proteínas son las más importantes para el virus, podríamos crear un tratamiento antiviral cortando esas líneas vitales. Esto es diferente de los antivirales habituales porque estos atacan al propio virus.
¿Cómo se encuentran los factores de acogida?
Nevan ha identificado más de 300 de estos factores mediante espectrometría de masas. El hecho de que haya publicado básicamente un código fuente a los pocos meses de la pandemia demuestra que esto es algo que ha perfeccionado. Lo que proponemos en esta subvención es probar sistemáticamente cada uno de los más de 300 factores que se han identificado que interactúan con las proteínas del SARS-CoV-2 para determinar cuáles son cruciales para el ciclo de vida viral.
¿Cómo averigua qué proteínas del huésped son cruciales?
Nuestro énfasis es hacer esto de la manera más cercana a lo que sería en una persona real, de modo que infecte las células pulmonares y los organoides pulmonares en el laboratorio. La segunda parte es descubrir las mejores formas de utilizar edición del Para desactivar genes en estas células y organoides, podemos averiguar cuáles son los más importantes para el virus.
¿Qué es exactamente un organoide?
Un organoide es un mini órgano en una placa de Petri. No es exactamente un órgano, no tiene, por ejemplo, vasos sanguíneos, pero es tridimensional y generalmente presenta todos los tipos de células epiteliales relevantes. Mi laboratorio ha desarrollado modelos organoides para diferentes tejidos durante los últimos años. Hacemos organoides de las vías respiratorias humanas al recibir de nuestros socios clínicos trozos de pulmones, generalmente de resecciones. Aislamos el células madre y cultivarlos en un entorno especial para que produzcan algunos de los diferentes tipos de células que se ven en las vías respiratorias de un paciente real que crecen en una estructura tridimensional.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar organoides?
Normalmente, los científicos utilizan células cancerosas líneas celulares para estudiar enfermedades infecciosas porque crecen bien en el laboratorio, pero son diferentes de las células que el virus infecta en las personas. Podemos aprender mucho del estudio de las líneas de células cancerosas, pero también hay un gran problema que tenemos en la ciencia, donde las cosas parecen muy prometedoras en el laboratorio e incluso en ratones, pero luego las pruebas en pacientes y fallan. Las células cancerosas son realmente diferentes de las células normales en algunos aspectos importantes que pueden contribuir a ello. Entonces, los investigadores están muy entusiasmados con los organoides porque tienen diferentes tipos de células maduras, no cancerosas y la estructura tridimensional. También puede cultivar organoides de diferentes personas, por lo que puede probar cosas con algo de la variabilidad genética que ve en una población.
¿Qué hace cuando cree que ha encontrado una proteína huésped importante?
Después de probar proteínas en organoides, probamos resultados prometedores en células epiteliales bronquiales que se aíslan directamente de las personas. Se trata de una mezcla de los tipos de células que recubren los bronquios o las vías respiratorias.
Este es más un experimento de una sola vez que está aún más cerca de lo que está sucediendo en las personas, porque no estás cultivando y multiplicando las células y ayudándolas a madurar; estás usando células que ya están maduras, directamente de las personas. ¡Lo que también significa que tienes un número limitado! Por eso los guardamos para los éxitos más prometedores.
Las células epiteliales bronquiales crecen en una capa bidimensional. En una persona, las células epiteliales bronquiales recubren las vías respiratorias, por lo que están expuestas al aire por un lado y a los fluidos corporales por el otro. La mayoría de las células en los laboratorios se cultivan totalmente sumergidas en líquido. Cultivamos estas celdas en una configuración especial llamada modelo de interfaz aire-líquido, donde la parte superior de la celda está expuesta al aire y la parte inferior está en líquido.
¿Cómo responden las células?
Las células se ponen muy felices. Se encuentran en un entorno que ahora se parece mucho a una vía respiratoria, y en realidad promueven la infección por COVID-19 con más fuerza cuando se cultivan de esta manera que cuando se cultivan de manera más tradicional. Entonces, ¿en qué parte del proyecto estás ahora? La esperanza inicial cuando escribimos el proyecto era que estaríamos terminado en dos meses. Pero no es de extrañar, ¡todavía estamos trabajando mucho en ello! Nos metimos en la investigación del SARS-CoV-2 porque ya estábamos trabajando en organoides pulmonares. ¡Los tuvimos en nuestra incubadora y se infectaron maravillosamente con influenza! Pero resultó que es mucho más difícil infectarlos de manera efectiva con SARS-CoV-2, y eso es parte de la razón por la que el proyecto está demorando más de lo planeado.
¿Por qué es más difícil infectar las vías respiratorias?
Probablemente indique que hemos desarrollado mecanismos de defensa en las vías respiratorias para no caer completamente presa de los coronavirus. Una vez que el virus obtiene acceso, puede distribuirse y diseminarse e ir a otros órganos con bastante facilidad, y luego tenemos grandes problemas. El epitelio de las vías respiratorias es la primera capa de defensa. Entonces, en mi mente, habla del hecho de que los coronavirus han existido por un tiempo.
¿Qué aprenderá de la manipulación de genes con CRISPR?
Podemos averiguar qué proteínas huésped realmente necesita el virus, porque cuando las eliminamos con CRISPR, el virus no se puede replicar. También podemos encontrar lo que llamamos factores de restricción: proteínas del huésped que impiden que el virus se replique. Cuando nos deshacemos de ellos, el virus se replica mucho más. Encontrar proteínas en ambos grupos puede ayudarnos a desarrollar nuevos tratamientos para COVID-19.
¿Cuál sería su resultado ideal del proyecto?
El resultado ideal sería encontrar un objetivo farmacológico que sea eficaz contra el SARS-CoV-2 pero también contra otros coronavirus. La ventaja de apuntar a los factores del anfitrión es que algunos probablemente se compartan entre varios virus. Encontrar esos factores del hospedador puede ayudar a desarrollar pan-antivirales que, con suerte, estarán listos para hacer frente al próximo virus pandémico en el horizonte.
¿Cómo llegaste a trabajar con Nevan Krogan?
Ya no lo sé, ¡hemos estado colaborando durante tanto tiempo! Es un colega maravilloso y compartimos este interés en las interacciones entre el virus y el anfitrión.
Una pregunta más: ¿ha desarrollado nuevos pasatiempos relacionados con la cuarentena?
¡Me hice fan de Peloton! Mi esposo tiene una bicicleta Peloton y siempre fue un fanático muy ávido, pero yo siempre la desprecié un poco. Solía ser muy activo con Bikram yoga, pero desde marzo, el Peloton me ha salvado la vida. ¡También estoy cocinando mucho y tal vez como demasiado!
Este trabajo está financiado por el Laboratorio de Genómica Research (LGR), una colaboración entre UC Berkeley / UCSF (IGI) y GlaxoSmithKline.
By
Hope Henderson
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