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Investigadores de la Universidad de Stanford (Estados Unidos) y la Universidad de Sheffield (Reino Unido) han identificado más de 1.000 genes relacionados con el desarrollo de casos de Covid-19 grave que requirieron asistencia respiratoria o fueron mortales. Además, han podido identificar tipos específicos de células en las que actúan esos genes. El estudio se ha publicado en la revista Cell Systems.
Los investigadores utilizaron una herramienta de aprendizaje automático llamada RefMap, que puede encontrar patrones en grandes cantidades de datos, para ayudar a identificar la base genética de enfermedades complejas y poco conocidas. “Mapeamos la arquitectura genética de las infecciones por coronavirus y descubrimos que estos 1.000 genes representan el 77% de los impulsores del Covid-19 grave”, explica el Dr. Michael Snyder, coautor del artículo. Además, es presidente y profesor del Departamento de Genética en la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford.
El equipo de investigación utilizó varios conjuntos de datos de gran tamaño para descifrar la genética que hay detrás del Covid-19 grave. El primero, contenía información genética de tejido pulmonar humano sano. Los datos ayudaron a identificar la expresión genética en 19 tipos diferentes de células pulmonares, incluidas las células epiteliales que recubren las vías respiratorias y son la primera defensa contra la infección.
Dr. Snyder: “Mapeamos la arquitectura genética de las infecciones por coronavirus y descubrimos que estos 1.000 genes representan el 77% de los impulsores del Covid-19 grave”
Otros datos procedían del Covid-19 Host Genetics Initiative, uno de los mayores estudios genéticos de pacientes con coronavirus en estado crítico. Los investigadores buscaron pistas genéticas en los datos (mutaciones del ADN) que pudieran indicar un mayor riesgo de padecer Covid-19 grave. Asimismo, se analizó si algunas mutaciones aparecían con mayor o menor frecuencia en los pacientes con Covid-19 grave.
Las mutaciones que seguían apareciendo, o estaban notablemente ausentes, en los pacientes que desarrollaron Covid-19 grave, sugerían que esas variaciones podrían estar detrás de la gravedad de la infección. Para verificarlo, los investigadores realizaron una búsqueda en todo el genoma de las mutaciones en el tejido pulmonar de pacientes gravemente enfermos con Covid-19 y de personas sanas.
“Hicimos esto para los 19 tipos de células pulmonares”, señala el Dr. Sai Zhang, autor principal. Aunque estaba claro qué mutaciones tenían más probabilidades de transmitir un riesgo de enfermedad grave, los investigadores aún no sabían qué genes se vieron afectados por las mutaciones. Por ello, el equipo utilizó pistas moleculares para descifrar la región del genoma en la que se produjo la mutación y, finalmente, reducir la región a genes específicos. “Luego tuvimos nuestra lista final de genes asociados con la gravedad de Covid-19».
Los investigadores también querían saber qué tipos de células albergaban una expresión génica defectuosa. Mediante su herramienta de aprendizaje automático, determinaron que el Covid-19 grave está asociado en gran medida a una respuesta debilitada de dos células inmunitarias: las NK (Natural Killer) y las células T. “Las células NK y un subtipo denominado CD56 brillante se consideran las más importantes. Las células T ocupan el segundo lugar”, afirma el Dr. Jonathan Cooper-Knock, también autor del estudio.
Mediante su herramienta de aprendizaje automático, determinaron que el Covid-19 grave está asociado en gran medida a una respuesta debilitada de dos células inmunitarias: las NK y las células T
Las células NK, con las que nacen los seres humanos y que constituyen la primera línea de defensa del organismo contra las infecciones, son conocidas por su capacidad para destruir virus y células cancerosas. Además, ayudan a producir una serie de proteínas del sistema inmunitario denominadas citoquinas. Una citoquina, el interferón gamma, es un activador clave de las células inmunitarias.
Actuando conjuntamente con el interferón gamma, las células NK montan una defensa inmediata y coordinada contra las infecciones víricas. “Descubrimos que en las personas con una infección grave por coronavirus, los genes críticos de las células NK se expresan menos, por lo que hay una respuesta inmunitaria menos robusta. La célula no hace lo que se supone que debe hacer”, indica el Dr. Cooper-Knock.
Por su parte, el Dr. Snyder compara los genes de riesgo de Covid-19 con las variantes perjudiciales de los genes BRCA que predisponen a algunas personas a padecer cáncer de mama y de ovario. “Nuestros hallazgos sientan las bases de una prueba genética que pueda predecir quiénes nacen con un mayor riesgo de padecer Covid-19 grave. Imaginemos que hay 1.000 cambios en el ADN relacionados con el Covid-19 grave. Si tienes 585 de estos cambios, eso te haría bastante susceptible, y querrías tomar todas las precauciones necesarias”, expone.
Por otro lado, el Dr. Cooper-Knock afirma que los fármacos que ponen en marcha las células NK débiles ya se proponen para tratar algunos tipos de cáncer. “Los fármacos se unen a los receptores de las células NK y las hacen reaccionar con más fuerza. Se están realizando ensayos de infusiones de células NK para el Covid-19 grave”, concluye.
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