Immagine: Credito: Berliner Institut für Gesundheitsforschung / Berlin Institute of Health
Scienziati del Berlin Institute of Health (BIH), Charité – Universitätsmedizin Berlin e the Thorax Clinic presso Heidelberg University Hospital, la cui collaborazione si sta svolgendo sotto gli auspici del Centro tedesco per la ricerca polmonare (DZL), hanno esaminato campioni da pazienti infetti per determinare quali cellule dei polmoni e dei bronchi sono bersaglio di nuove infezioni da coronavirus (SARS-CoV-2).
Hanno scoperto che il recettore per questo coronavirus è abbondantemente espresso in alcune cellule progenitrici. Queste cellule normalmente si sviluppano in cellule del tratto respiratorio allineate con proiezioni simili a peli chiamate ciglia che spazzano muco e batteri dai polmoni.
Gli scienziati hanno pubblicato i loro risultati su The EMBO Journal.
Il Professor Roland Eils e i suoi colleghi della Clinica di Heidelberg inizialmente intendevano studiare il motivo per cui il cancro del polmone a volte si verifica nelle persone che non hanno mai fumato. Hanno iniziato analizzando i campioni di dodici pazienti con carcinoma polmonare. Questi campioni sono stati ottenuti dalla biobanca polmonare di Heidelberg e provengono sia dalla parte cancerosa dei polmoni sia dal tessuto polmonare sano circostante. Hanno anche studiato le cellule delle vie aeree di pazienti sani che erano state raccolte in modo minimamente invasivo durante un esame di broncoscopia eseguito per escludere il cancro ai polmoni. Il coronavirus SARS-CoV-2 in rapida diffusione ha spinto i ricercatori ad osservare ulteriormente questi dati esistenti, ma finora non pubblicati. “Ero convinto che i dati raccolti da questi pazienti con infezione non da coronavirus avrebbero fornito importanti informazioni per comprendere l’infezione virale”, afferma Roland Eils, Direttore fondatore del BIH Digital Health Center.
L’infezione richiede recettori e cofattori
“Volevamo scoprire quali cellule specifiche sono attaccate dal nuovo coronavirus”, spiega il Professor Christian Conrad, che lavora anche presso il BIH Digital Health Center. Gli scienziati sapevano, dagli studi del Professor Christian Drosten della BIH, Direttore dell’Istituto di virologia del Campus Charité, Mitte e di altri, che la proteina spike del virus si attacca a un recettore ACE2 sulla superficie cellulare. Inoltre, il virus ha bisogno di uno o più cofattori per poter penetrare nelle cellule.
Ma quali cellule sono dotate di tali recettori e cofattori?
Quali cellule in quale parte del sistema respiratorio sono particolarmente sensibili all’infezione da SARS-CoV-2? Eils e i suoi colleghi della BIH e Charité hanno utilizzato la tecnologia di sequenziamento a cellula singola per esaminare le cellule nei campioni di Heidelberg.
Sono state sequenziate 60.000 cellule singole.
“Abbiamo quindi analizzato un totale di quasi 60.000 cellule per determinare se hanno attivato il gene per il recettore e potenziali cofattori, in linea di principio consentendo loro di essere infettati dal coronavirus“, riferisce Soeren Lukassen, uno dei principali autori dello studio ora pubblicato su The EMBO Journal. “Abbiamo trovato le trascrizioni geniche per ACE2 e per il cofattore TMPRSS2 in pochissime cellule e solo in un numero molto piccolo”. Lukassen e i suoi quattro autori co-protagonisti Robert Lorenz Chua, Timo Trefzer, Nicolas C. Kahn e Marc A. Schneider hanno scoperto che alcune cellule progenitrici dei bronchi sono principalmente responsabili della produzione dei recettori del coronavirus. Queste cellule progenitrici si sviluppano normalmente in cellule del tratto respiratorio allineate con proiezioni simili a peli chiamate ciglia che spazzano muco e batteri dai polmoni. “Armati della conoscenza di quali cellule vengono attaccate, ora possiamo sviluppare terapie mirate“, spiega il Professor Michael Kreuter dell’ Ospedale universitario di Heidelberg.
Un altro interessante risultato dello studio è stato che la densità del recettore ACE2 sulle cellule aumentava con l’età ed era generalmente più alta negli uomini che nelle donne. “Questa era solo una tendenza, ma potrebbe spiegare perché SARS-CoV-2 ha infettato più uomini che donne“, afferma Eils. Tuttavia, sottolinea, “le nostre dimensioni del campione sono ancora troppo piccole per fare affermazioni conclusive, quindi dobbiamo ripetere lo studio in gruppi di pazienti più grandi”.
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“Questi risultati ci mostrano che il virus agisce in modo altamente selettivo e che dipende da alcune cellule umane per diffondersi e replicarsi”, spiega Eils. “Meglio comprendiamo l’interazione tra il virus e il suo host, meglio saremo in grado di sviluppare contromisure efficaci”. Lui e gli altri ricercatori studieranno successivamente i pazienti COVID 19 per accertare se il virus abbia effettivamente infettato queste cellule. “Vogliamo capire perché l’infezione ha un decorso benigno in alcuni pazienti, mentre provoca malattia grave in altri”, afferma Eils. “Quindi esamineremo da vicino anche le cellule immunitarie nel tessuto infetto”.
