Los investigadores han desarrollado una plataforma que permite ver en tiempo real si un fármaco inhibe la respuesta celular inmunitaria causada por la infección del coronavirus. En casos graves de Covid-19, la reacción exacerbada del sistema inmunitario causa una cascada de reacciones que acaban atacando al propio organismo del paciente. Ya han hallado varios fármacos y compuestos naturales que pueden frenar la tormenta de citoquinas y los están probando en la plataforma celular.
Investigadores del CSIC han creado una plataforma celular para probar de forma rápida fármacos que puedan frenar la tormenta de citoquinas que se desencadena en algunos pacientes de COVID-19, especialmente entre mayores de 65 años. El proyecto está liderado por el equipo de Timothy Thomson, del Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, y cuenta con la participación del equipo de Pablo Gastanminza, del Centro Nacional de Biotecnologia (CNB) del CSIC. Este proyecto forma parte de la Plataforma Salud Global del CSIC.
La plataforma celular creada por el equipo de Thomson está basada en células epiteliales, por ejemplo, de pulmón y células intestinales, modificadas geneticamente con balizas fluorescentes que permiten detectar mediante microscopía la formación del inflamasoma cuando las células son infectadas por el SARS-CoV-2.
"El inflamasoma es una estructura física de la célula", explica este investigador, "que se ensambla en respuesta a señales de daño o peligro". Está integrado por varias proteínas y forma parte de la respuesta de la inmunidad innata, la primera línea de defensa del organismo frente al ataque de agentes patógenos.
Con la plataforma celular, se puede visualizar en tiempo real si diferentes fármacos impiden la formación del inflamasoma en las células infectadas por el virus: si el ensamblaje del inflamasoma –visible por fluorescencia- se inhibe, es que el fármaco es efectivo sobre la respuesta pro-inflamatoria. Lograr la inhibición del inflamasoma podría ser clave para frenar la reacción exacerbada del sistema inmunitario, que puede acabar atacando al propio organismo.
La formación del inflamasoma conduce a la tormenta de citoquinas
Una vez formado, el inflamasoma atrae y activa la caspasa-1, una enzima que activa a su vez las citoquinas inflamatorias interleuquina 1-b (IL-1b), en macrófagos, e interleuquina-18 (IL-18), en células epiteliales. Al mismo tiempo, la caspasa-1 activa otra proteína, llamada gasdermina-D, que se rompe y se inserta en la membrana celular, donde forma poros a través a traves de los cuales se pierde potasio (K+), de modo que la célula finalmente se rompe y muere. Este proceso se conoce como piroptosis.
La rotura de células epiteliales por piroptosis, causada por activación del inflamasoma debido a la infección por SARS-CoV-2, libera IL-18 al medio extracelular. Esta citoquina, al igual que IL-1b, al unirse a sus respectivos receptores en macrófagos, causa que estos últimos produzcan y secreten múltiples citoquinas pro-inflamatorias, como IL-6, IL-2, IL-8 o TNF-a. Esta excesiva y rápida liberación de citoquinas constituye la llamada tormenta de citoquinas, que se observa en COVID-19 grave y en otras condiciones, principalmente como efecto adverso de inmunoterapias celulares anti-neoplásicas.
Varias de estas citoquinas atraen otras células inmunes, como los neutrófilos, que pueden causar significativos daños en los tejidos en los que se acumulan.
Inhibir el inflamasoma
"Nuestra hipótesis es que si inhibimos el inflamasoma, impediremos la activación de toda la cascada de reacciones inlamatorias, incluida la tormenta de citoquinas, inducidas por el virus", explica Timothy Thomson. "Estamos utilizando nuestra plataforma para identificar fármacos que puedan impedir la formación y activación del inflamasoma. Una vez identificados, esos fármacos se están ensayando en cultivos celulares con macrófagos, con el fin de demostrar que no solo iniben la formación del inflamasoma, sino también la liberación de citoquinas pro-inflamatorias por macrófagos".
"Ya hemos encontrado varios fármacos y compuestos naturales que pueden frenar este proceso y esperamos corroborar pronto nuestros resultados preliminares", añade Thomson. Ahora, se están experimentando esos posibles inhibidores en el Centro Nacional de Biologia (CNB) del CSIC, donde disponen de laboratorios con nivel 3 de seguridad biológica (BSL3, por su acrónimo en inglés), en los que se puede experimentar con el virus activo.
Además de poder visualizar directamente la respuesta celular pro-inflamatoria a la infección por SARS-CoV-2 y su inhibición por fármacos, el proyecto cuenta con la ventaja de que todas las moléculas que están siendo probadas son fármacos y compuestos previamente conocidos, que ya superaron en su día los ensayos de toxicidad, puesto que se usan para otras indicaciones clínicas. Esto agilizaría los procedimientos necesarios para proponer, en su momento, el uso en pacientes con COVID-19.
Mercè Fernandez Via / CSIC Comunicación Cataluña