Dall’inizio della pandemia COVID-19 causata dal virus SARS-CoV-2, i ricercatori hanno cercato di determinare perché questo virus crea effetti a lungo termine così negativi rispetto alla maggior parte dei coronavirus.
Ora, un consorzio multiistituzionale di ricercatori guidato da un team del Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP) e dal COVID-19 International Research Team (COV-IRT), ha scoperto che i geni dei mitocondri, i produttori di energia delle nostre cellule, possono essere influenzati negativamente dal virus, portando a disfunzioni in più organi oltre i polmoni. Questi risultati, pubblicati dalla rivista Science Translational Medicine, suggeriscono nuovi approcci per il trattamento del COVID-19.
I mitocondri si trovano in ogni cellula del nostro corpo. I geni responsabili della generazione dei mitocondri sono dispersi sia nel DNA nucleare situato nel nucleo delle nostre cellule che nel DNA mitocondriale (mtDNA) situato all’interno di ciascun mitocondrio. Studi precedenti hanno dimostrato che le proteine SARS-CoV-2 possono legarsi alle proteine mitocondriali nelle cellule ospiti, portando potenzialmente a disfunzione mitocondriale.
Per capire in che modo SARS-CoV-2 influisce sui mitocondri, i ricercatori del Center for Mitochondrial and Epigenomic Medicine (CMEM) di CHOP insieme ai loro colleghi COV-IRT hanno voluto analizzare l’espressione genica mitocondriale per rilevare le differenze causate dal virus. Per fare ciò, hanno analizzato una combinazione di tessuti rinofaringei e autoptici di pazienti affetti e modelli animali.
“I campioni di tessuto di pazienti umani ci hanno permesso di osservare come l’espressione genica mitocondriale è stata influenzata all’inizio e alla fine della progressione della malattia, mentre i modelli animali ci hanno permesso di riempire gli spazi vuoti e osservare la progressione delle differenze di espressione genica nel tempo”. ha affermato il primo autore dello studio, Joseph Guarnieri, Ph.D., ricercatore post-dottorato presso il CMEM presso CHOP.
Lo studio ha scoperto che nel tessuto dell’autopsia, l’espressione genica mitocondriale si era ripresa nei polmoni, ma la funzione mitocondriale rimaneva soppressa nel cuore così come nei reni e nel fegato. Durante lo studio di modelli animali e la misurazione del tempo in cui la carica virale era al suo apice nei polmoni, l’espressione genica mitocondriale è stata soppressa nel cervelletto anche se non è stato osservato SARS-CoV-2 nel cervello. Ulteriori modelli animali hanno rivelato che durante la fase intermedia dell’infezione da SARS-CoV-2, la funzione mitocondriale nei polmoni stava iniziando a riprendersi.
Presi insieme, questi risultati rivelano che le cellule ospiti rispondono all’infezione iniziale in un modo che coinvolge i polmoni, ma nel tempo la funzione mitocondriale nei polmoni viene ripristinata, mentre in altri organi, in particolare il cuore, la funzione mitocondriale rimane compromessa.
“Questo studio ci fornisce una forte evidenza che dobbiamo smettere di considerare COVID-19 come una malattia delle vie respiratorie superiori e iniziare a vederla come un disturbo sistemico che colpisce più organi“, ha affermato il co-autore senior Douglas C. Wallace, Ph. D., direttore del CMEM presso CHOP. “La continua disfunzione che abbiamo osservato in organi diversi dai polmoni suggerisce che la disfunzione mitocondriale potrebbe causare danni a lungo termine agli organi interni di questi pazienti“.
Mentre gli studi futuri che utilizzano questi dati studieranno come le risposte immunitarie e infiammatorie sistemiche possono essere responsabili di malattie più gravi in alcuni pazienti, il team di ricerca ha trovato un potenziale bersaglio terapeutico nel microRNA 2392 (miR-2392), che ha dimostrato di regolare la funzione mitocondriale nei campioni di tessuto umano utilizzati in questo studio.
“Questo microRNA è stato sovraregolato nel sangue dei pazienti infetti da SARS-CoV-2, che non è qualcosa che normalmente ci aspetteremmo di vedere“, ha detto il co-autore senior Afshin Beheshti, Ph.D., biostatistico e ricercatore presso The Broad Institute, fondatore e Presidente di COV-IRT. “Neutralizzare questo microRNA potrebbe impedire la replicazione del virus, fornendo un’ulteriore opzione terapeutica per i pazienti che sono a rischio di complicanze più gravi legate alla malattia“.
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Astratto Grafico: un riepilogo delle importanti modifiche dell’espressione dell’mRNA osservate nei campioni rinofaringei derivati da COVID-19 raccolti all’inizio dell’infezione quando i titoli virali erano elevati, polmoni di roditori positivi per SARS-CoV-2 quando i titoli virali erano in declino e campioni di autopsia COVID-19 in cui il virus era stato debellato. Crediti: Joseph W. Guarnieri, Gabrielle Widjaja e Douglas C. Wallace.
Successivamente, il Dottor Wallace e il CMEM condurranno ricerche su come la variazione del mtDNA tra le popolazioni mondiali potrebbe influenzare la funzione mitocondriale e quindi la sensibilità individuale a SARS-CoV-2. Secondo Wallace, la dimostrazione che SARS-CoV-2 influisce marcatamente sulla funzione mitocondriale supporta l’ipotesi che le differenze individuali nella funzione mitocondriale potrebbero essere un fattore nella gravità individuale del COVID-19.
