Els investigadors han desenvolupat una plataforma que permet veure en temps real si un fàrmac inhibeix la resposta cel·lular immunitària causada per la infecció del coronavirus. En casos greus de Covid-19, la reacció exacerbada de el sistema immunitari causa una cascada de reaccions que acaben atacant el mateix organisme del pacient. Ja han trobat diversos fàrmacs i compostos naturals que poden frenar la tempesta de citoquines i els estan provant a la plataforma cel·lular.
Investigadors del CSIC han creat una plataforma cel·lular per provar de forma ràpida fàrmacs que puguin frenar la tempesta de citoquines que es desencadena en alguns pacients de COVID-19, especialment entre majors de 65 anys. El projecte està liderat per l'equip de Timothy Thomson, de l'Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB) del Consell Superior d'Investigacions Científiques, i compta amb la participació de l'equip de Pablo Gastanminza, del Centre Nacional de Biotecnologia (CNB) del CSIC. Aquest projecte forma part de la Plataforma Salut Global del CSIC.
La plataforma cel·lular creada per l'equip de Thomson està basada en cèl·lules epitelials, per exemple, de pulmó i cèl·lules intestinals, modificades genèticament amb balises fluorescents que permeten detectar mitjançant microscòpia la formació de l'inflamasoma quan les cèl·lules són infectades pel SARS-CoV-2 .
"L'inflamasoma és una estructura física de la cèl·lula", explica aquest investigador, "que s'acobla en resposta a senyals de dany o perill". Està integrat per diverses proteïnes i forma part de la resposta de la immunitat innata, la primera línia de defensa de l'organisme enfront de l'atac d'agents patògens.
Amb la plataforma cel·lular, es pot visualitzar en temps real si diferents fàrmacs impedeixen la formació de l'inflamasoma en les cèl·lules infectades pel virus: si l'acoblament de l'inflamasoma -visible per fluorescencia- s'inhibeix, és que el fàrmac és efectiu sobre la resposta pro-inflamatoria. Aconseguir la inhibició de l'inflamasoma podria ser clau per frenar la reacció exacerbada del sistema immunitari, que pot acabar atacant a el propi organisme.
La formació de l'inflamasoma condueix a la tempesta de citoquines
Un cop format, l'inflamasoma atreu i activa la caspasa-1, un enzim que activa al seu torn les citoquines inflamatòries interleuquina 1β (IL-1β), en macròfags, i interleuquina-18 (IL-18), en cèl·lules epitelials. Al mateix temps, la caspasa-1 activa una altra proteïna, anomenada gasdermina-D, que es trenca i s'insereix en la membrana cel·lular, on forma porus a través a través dels quals es perd potassi (K +), de manera que la cèl·lula finalment es trenca i mor. Aquest procés es coneix com piroptosis.
El trencament de cèl·lules epitelials per piroptosis, causada per l'activació de l'inflamasoma a causa de la infecció per SARS-CoV-2, allibera IL-18 al medi extracel·lular. Aquesta citoquina, a l'igual que IL-1β, quan s'uneix als seus respectius receptors en macròfags, fa que que aquests últims produeixin i secretin múltiples citoquines pro-inflamatòries, com IL-6, IL-2, IL-8 o TNF-α. Aquest excessiu i ràpid alliberament de citoquines constitueix l'anomenada tempesta de citoquines, que s'observa en COVID-19 greu i en altres condicions, principalment com a efecte advers d inmunoteràpies cel·lulars anti-neoplàsiques.
Diverses d'aquestes citoquines atreuen altres cèl·lules immunes, com els neutròfils, que poden causar significatius danys en els teixits en els quals s'acumulen.
Inhibir l'inflamasoma
"La nostra hipòtesi és que si inhibim l'inflamasoma, impedirem l'activació de tota la cascada de reaccions inlamatories, inclosa la tempesta de citoquines, induïdes pel virus", explica Timothy Thomson. "Estem utilitzant la nostra plataforma per identificar fàrmacs que puguin impedir la formació i activació de l'inflamasoma. Un cop identificats, aquests fàrmacs s'estan assajant en cultius cel·lulars amb macròfags, amb la finalitat de demostrar que no sols inhibeixen la formació de l'inflamasoma, sinó també la alliberament de citoquines pro-inflamatòries per macròfags".
"Ja hem trobat diversos fàrmacs i compostos naturals que poden frenar aquest procés i esperem corroborar aviat els nostres resultats preliminars", afegeix Thomson. Ara, s'estan experimentant aquests possibles inhibidors en el Centro Nacional de Biología (CNB) del CSIC, on disposen de laboratoris amb nivell 3 de seguretat biològica (BSL3, pel seu acrònim en anglès), en els quals es pot experimentar amb el virus actiu.
A més de poder visualitzar directament la resposta cel·lular pro-inflamatòria en la infecció per SARS-CoV-2 i la seva inhibició per fàrmacs, el projecte compta amb l'avantatge que totes les molècules que estan provant són fàrmacs i compostos prèviament coneguts, que ja van superar al seu dia els assajos de toxicitat, ja que es fan servir per a altres indicacions clíniques. Això agilitzaria els procediments necessaris per a proposar, en el seu moment, l'ús en pacients amb COVID-19.
Mercè Fernandez Via / CSIC Comunicació Catalunya