(SARS-CoV-2-Immagine: la figura mostra la diffusione di SARS-CoV-2 attraverso i vasi sanguigni (verde) per infettare i periciti (rosso), che amplificano l’infezione e possono diffondere l’infezione ad altri tipi di cellule nel cervello. Credito: Scienze della salute dell’UC San Diego).
I ricercatori della University of California San Diego School of Medicine e del Rady Children’s Institute for Genomic Medicine, hanno prodotto un modello di cellule staminali che dimostra una potenziale via di ingresso del SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19, nel cervello umano.
I risultati dello studio sono stati pubblicati nel numero online del 9 luglio 2021 di Nature Medicine.
“Le osservazioni cliniche ed epidemiologiche suggeriscono che il cervello può essere coinvolto nell’infezione da SARS-CoV-2“, ha affermato l’autore senior Joseph Gleeson, MD, Professore di neuroscienze presso la UC San Diego School of Medicine e Direttore della ricerca in neuroscienze presso il Rady Children’s Institute per la Medicina Genomica. “La prospettiva di un danno cerebrale indotto da COVID19 è diventata una preoccupazione primaria nei casi di “COVID lunga“, ma i neuroni umani in coltura non sono suscettibili all’infezione. Pubblicazioni precedenti suggeriscono che le cellule che producono il fluido spinale potrebbero essere infettate dalla SARS- CoV-2, ma sembravano probabili altre vie di ingresso”.
Gleeson e colleghi, che includevano sia neuroscienziati che specialisti in malattie infettive, hanno confermato che le cellule neurali umane sono resistenti all’infezione da SARS-CoV-2. Tuttavia, studi recenti hanno suggerito che altri tipi di cellule cerebrali potrebbero fungere da “cavallo di Troia”.
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I periciti sono cellule specializzate che avvolgono i vasi sanguigni e trasportano il recettore SARS-CoV2. I ricercatori hanno introdotto i periciti in colture cellulari neurali tridimensionali – organoidi cerebrali – per creare “assembloidi”, un modello di cellule staminali più sofisticato del corpo umano. Questi assembly contenevano molti tipi di cellule cerebrali oltre ai periciti e mostravano una robusta infezione da SARS-CoV-2.
Il coronavirus è stato in grado di infettare i periciti, che fungevano da fabbriche localizzate per la produzione di SARS-CoV-2. Questi SARS-CoV-2 prodotti localmente potrebbero quindi diffondersi ad altri tipi di cellule, causando danni diffusi. Con questo sistema modello migliorato, i ricdercatori hanno scoperto che le cellule di supporto note come astrociti erano l’obiettivo principale di questa infezione secondaria.
Spiegano gli autori:
“L’evidenza clinica suggerisce che il sistema nervoso centrale è frequentemente colpito dall’infezione da SARS-CoV-2, direttamente o indirettamente, sebbene i meccanismi non siano chiari. I periciti sono cellule perivascolari all’interno del cervello proposte come punti di infezione da SARS-CoV-2. Qui mostriamo che le cellule simili ai periciti (PLC), quando integrate in un organoide corticale, sono in grado di infettarsi con l’autentica SARS-CoV-2. Prima dell’infezione, i PLC stimolavano la maturazione degli astrociti e la produzione di componenti della membrana basale, caratteristiche attribuite alle funzioni dei periciti in vivo. Mentre gli organoidi corticali tradizionali mostravano poche prove di infezione, i PLC all’interno degli organoidi corticali fungevano da “hub di replicazione” virale, con la diffusione del virus agli astrociti e la mediazione delle risposte trascrizionali dell’interferone di tipo I infiammatorio. Perciò, gli organoidi corticali contenenti PLC (PCCO) rappresentano un nuovo modello “assembloide” che supporta la maturazione degli astrociti, nonché l’ingresso e la replicazione di SARS-CoV-2 nel tessuto neurale; quindi, i PCCO fungono da modello sperimentale per l’infezione neurale. Inizialmente pensato come principalmente un’infezione respiratoria, SARS-CoV-2 è ora implicato in una sostanziale patologia del sistema nervoso centrale (SNC). I sintomi del SNC comprendono ictus ischemici, emorragie, convulsioni, encefalopatia, encefalite/meningite, anosmia, sindromi postinfettive e neurovasculopatia, descritte collettivamente fino all’85% dei pazienti delle unità di terapia intensiva. Diversi rapporti sembrano soddisfare i criteri stabiliti per l’encefalite infettiva. SARS-CoV-2 può utilizzare l’enzima di conversione dell’angiotensina 2 (ACE2) come recettore, sebbene siano stati proposti altri recettori. Recenti studi sui set di dati di sequenziamento dell’RNA a singola cellula (scRNA-seq) hanno indicato bassi livelli di espressione di ACE2 nelle cellule cerebrali; tuttavia, l’espressione è relativamente alta in alcuni componenti dell’unità neurovascolare (NVU), in particolare nei periciti cerebrali. Le serie di autopsie hanno suggerito la possibilità che SARS-CoV-2 si diffonda in tutto il cervello, specialmente all’interno delle cellule vascolari e immunitarie. Notano lesioni cerebrali ischemiche accompagnate da diffusa attivazione degli astrociti e morte cellulare. Il potenziale per una neurovasculopatia indotta da SARS-CoV-2 supporta lo sviluppo di nuovi modelli per studiare il tropismo e la patologia. I periciti cerebrali sono derivati da cellule staminali della cresta neurale (NCSC) e sono posizionati in modo univoco nella NVU, collegando fisicamente le cellule endoteliali e astrocitiche. Incorporati all’interno della membrana basale, i periciti connettono, coordinano e regolano i segnali dalle cellule vicine per generare risposte critiche per la funzione del SNC sia in condizioni di salute che di malattia, tra cui la permeabilità della barriera ematoencefalica, la neuroinfiammazione, la differenziazione neuronale e la neurogenesi nel cervello adulto“.
“I risultati”, ha affermato Gleeson, “indicano che una potenziale via di SARS-CoV-2 nel cervello è attraverso i vasi sanguigni, dove SARS-CoV-2 può infettare i periciti e quindi SARS-CoV-2 può diffondersi ad altri tipi di cellule del cervello. In alternativa, i periciti infetti potrebbero portare a infiammazione dei vasi sanguigni, seguita da coagulazione, ictus o emorragie, complicazioni che si osservano in molti pazienti con COVID 19 ricoverati in unità di terapia intensiva“.
I ricercatori ora intendono concentrarsi sullo sviluppo di assemblaggi migliorati che contengano non solo periciti, ma anche vasi sanguigni in grado di pompare sangue per modellare meglio il cervello umano intatto. “Attraverso questi modelli”, ha affermato Gleeson, “potrebbero emergere maggiori informazioni sulle malattie infettive e su altre malattie del cervello umano”.
Fonte:Nature
