COVID-19 puede infectar y dañar directamente las células renales humanas

El virus que causa el COVID-19, SARS-CoV-2, puede infectar directamente un tipo especializado de célula renal. El descubrimiento ayuda a explicar por qué la lesión renal aguda es una de las principales complicaciones observadas en pacientes con COVID-19 grave, según ingenieros biomédicos y virólogos de la Universidad de Duke.

La investigación apareció en línea el 20 de abril en la revista Fronteras en biología celular y del desarrollo.

Cuando COVID-19 comenzó a propagarse por todo el mundo a principios de 2020, los médicos sabían que el virus infectaba principalmente las células del tracto respiratorio. Pero a medida que el número de casos comenzó a crecer, los médicos se sorprendieron al ver que muchos pacientes, especialmente aquellos con COVID-19 grave, también estaban desarrollando lesiones en los riñones.

El problema llamó la atención de Samira Musah cuando asistió a un simposio virtual en la primavera de 2020. Musah, profesora asistente de ingeniería biomédica y medicina en Duke, escuchó a los médicos presentar una investigación que describía cómo los pacientes que nunca habían experimentado problemas relacionados con los riñones estaban desarrollando una enfermedad renal después de enfermarse de COVID-19.

«Fue impactante escuchar a los médicos describir cómo los pacientes que estaban sanos desarrollaron repentinamente una lesión renal y necesitaron someterse a diálisis después de contraer el SARS-CoV-2», dijo Musah. «Estaba claro que el virus le estaba haciendo algo a los riñones, pero fue tan temprano en la pandemia que nadie estaba seguro de lo que estaba pasando».

En trabajos anteriores, Musah y su equipo demostraron que podían guiar a las células madre pluripotentes inducidas por humanos para que se desarrollaran y maduraran hasta convertirse en podocitos funcionales, que es un tipo específico de célula renal que ayuda a controlar la eliminación de toxinas y desechos de la sangre. Musah y Titilola Kalejaiye, becaria postdoctoral en el laboratorio, querían ver si podían usar este modelo para determinar cómo y por qué el SARS-CoV-2 era capaz de dañar las células renales.

Como prueba de concepto, Kalejaiye trabajó inicialmente con una versión de pseudovirus del SARS-CoV-2. Estos pseudovirus se desarrollan para imitar las características de virus específicos, pero son incapaces de producir partículas virales competentes para la replicación, lo que los hace seguros para su uso en investigaciones amplias. Después de introducir el pseudovirus en su modelo celular de podocitos, Kalejaiye descubrió que la proteína de punta del virus podía unirse directamente a numerosos receptores en la superficie de los podocitos.

«Descubrimos que el virus era especialmente hábil para unirse a dos receptores clave en la superficie de los podocitos, y estos receptores abundan en estas células renales», explicó Kalejaiye, quien también es el primer autor del artículo. «Hubo una fuerte absorción del virus inicialmente, y también descubrimos que cuando aumentaba la dosis del virus, la absorción aumentaba aún más. El virus parecía tener una fuerte afinidad por estas células renales».

Para probar su modelo de podocitos con el virus SARS-CoV-2 real, Musah y Kalejaiye se asociaron con Maria Blasi, profesora asistente de medicina en Duke e investigadora en el Instituto de Vacunas Humanas de Duke. Antes de la pandemia, Blasi estaba explorando cómo los virus, incluido el VIH, infectan y dañan otro subconjunto de células renales llamadas células epiteliales tubulares renales.

«Fue un golpe de suerte que nos cruzáramos en la reunión de profesores a la que ambos asistimos», dijo Blasi. «Samira estaba buscando a alguien con experiencia en el manejo de virus vivos, y yo estaba buscando un modelo de los podocitos que puede hacer Samira, así que decidimos matar dos pájaros de un tiro».

Al igual que con el pseudovirus, el equipo observó que la versión viva del virus tenía una fuerte afinidad por los podocitos. Una vez que el virus infectó las células, dañó los podocitos, provocando que sus largas estructuras en forma de dedos, que ayudan a filtrar la sangre, se retraigan y se marchiten. Si las lesiones de las células fueran demasiado graves, los podocitos morirían.

«Más allá del daño estructural, vimos que el virus podría secuestrar la maquinaria de los podocitos para producir partículas virales adicionales que podrían propagarse para infectar células adicionales», dijo Blasi.

Ahora, el equipo espera ampliar su trabajo para estudiar cómo se comportan las diferentes variantes del SARS-CoV-2 en las células renales. A medida que surgieron variantes del virus, las lesiones renales ocurren con menos frecuencia. Esto ha hecho que el equipo se cuestione cómo están cambiando las nuevas variantes y si se están volviendo menos capaces de infectar las células renales.

«Creo que es notable que pasamos de estar en casa y escuchar los informes iniciales de los médicos a formar esta colaboración virtualmente y tener estos resultados en un plazo tan corto», dijo Musah. «Contábamos con las personas adecuadas y las herramientas adecuadas en el momento adecuado. Ha sido una de las colaboraciones más exitosas de mi laboratorio relativamente joven y espero continuar con este trabajo».