I “mini-polmoni” coltivati in laboratorio rivelano le prime fasi dell’infezione da coronavirus Covid-19

Ad oggi, ci sono stati più di 40 milioni di casi di coronavirus Covid-19 e quasi 1,13 milioni di morti in tutto il mondo. I principali tessuti bersaglio del virus SARS-CoV-2 che causa il coronavirus Covid-19, soprattutto nei pazienti che sviluppano la polmonite, sembrano essere gli alveoli, minuscole sacche d’aria nei polmoni che assorbono l’ossigeno che respiriamo e lo scambiano con l’anidride carbonica per l’espirazione.
Il team di scienziati del Regno Unito e della Corea del Sud per capire meglio come il virus SARS-CoV-2 infetta i polmoni e causa il coronavirus Covid-19, ha prodotto in laboratorio mini-polmoni (organoidi), coltivati in 3D per imitare il comportamento di tessuti e organi.
La ricerca è stata pubblicata nella rivista Cell Stem Cell. Il team ha utilizzato i tessuti donati alle banche dei tessuti (Royal Papworth Hospital NHS Foundation Trust; Addenbrooke’s Hospital, Cambridge University NHS Foundations Trust del Regno Unito, e Seoul National University Hospital), per estrarre un tipo di cellule polmonari note come cellule alveolari polmonari di tipo 2. Riprogrammando queste cellule al loro precedente stadio di “cellula staminale”, sono stati in grado di coltivare strutture alveolare in 3D che imitano il comportamento chiave del tessuto polmonare.
La dottoressa Joo-Hyeon Lee, del team di ricercatori, nel suo laboratorio presso il Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute, Università di Cambridge, un centro leader mondiale per la ricerca sulle cellule staminali, ha detto:
«Sappiamo poco di come il virus SARS-CoV-2 infetti i polmoni e causi la malattia. Il nostro metodo ci ha permesso di far sviluppare in laboratorio modelli 3D di tessuti polmonari, in un certo senso, “mini polmoni” e di studiare cosa succede quando si infettano».
Il team di ricercatori ha infettato gli organoidi polmonari (mini polmoni) con un ceppo di virus SARS-CoV-2 prelevato da un paziente in Corea del Sud a cui era stata diagnosticata la SARS-CoV-2 il 26 gennaio 2020 dopo un viaggio a Wuhan, in Cina. I ricercatori utilizzando una combinazione di imaging a fluorescenza e analisi genetica da singola cellula, sono stati in grado di studiare come le cellule hanno risposto al coronavirus Covid-19. I modelli 3D quando sono stati esposti al virus SARS-CoV-2, il coronavirus Covid-19 ha iniziato a replicarsi rapidamente, raggiungendo l’infezione cellulare completa appena sei ore dopo l’infezione. La replicazione permette al virus di diffondersi in tutto il corpo, infettando altre cellule e tessuti.
Le cellule più o meno nello stesso periodo hanno iniziato a produrre interferoni, proteine che agiscono come segnali di avvertimento per le cellule vicine, dicendo loro di attivare le proprie difese antivirali. Gli interferoni dopo 48 ore hanno innescato la naturale risposta immunitaria, la sua prima linea di difesa, e le cellule hanno iniziato a combattere contro l’infezione.
È emerso che 60 ore dopo l’infezione un sottoinsieme di cellule alveolari ha iniziato a disintegrarsi, portando alla morte cellulare e al danneggiamento del tessuto polmonare. I ricercatori anche se hanno osservato cambiamenti alle cellule polmonari entro tre giorni dall’infezione, nella realtà i sintomi clinici del coronavirus Covid-19 raramente si verificano così rapidamente, a volte dopo l’esposizione per manifestarsi possono richiedere più di dieci giorni. Il team di ricercatori ha detto che ci sono diverse possibili ragioni per una tale situazione:
«Possono essere necessari diversi giorni dal momento in cui il virus si è infiltrato per la prima volta nelle vie respiratorie superiori fino a raggiungere gli alveoli; inoltre prima che un paziente manifesti i sintomi è necessario che una parte considerevole delle cellule alveolari sia infetta o che interagisca ulteriormente con le cellule immunitarie, con conseguente infiammazione».
Young Seok Ju del team di ricercatori, professore associato presso il Korea Advanced Institute of Science and Technology, ha detto:
«Sulla base del nostro modello possiamo affrontare molte domande chiave senza risposta, come la comprensione della suscettibilità genetica al virus SARS-CoV-2, la valutazione dell’infettività relativa dei mutanti virali e la rivelazione dei processi di danno del coronavirus Covid-19 nelle cellule alveolari umane; ancora più importante, offre l’opportunità di sviluppare e schermare potenziali agenti terapeutici contro l’infezione da virus SARS-CoV-2. Speriamo di utilizzare la nostra tecnica per far crescere questi modelli 3D da cellule di pazienti particolarmente vulnerabili alle infezioni, come gli anziani o le persone con polmoni malati, e scoprire cosa succede ai loro tessuti».

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Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
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