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Desde el inicio de la pandemia de covid-19 una pregunta que ha obsesionado a varios científicos alrededor del mundo es: ¿cómo este coronavirus invade y reprograma a las células humanas para provocar la infección y causar la muerte?
Conocer la respuesta es crucial en la búsqueda de medicamentos capaces de frenar al virus antes de que lleve a cabo esos procesos.
Un equipo internacional de científicos que ha estado explorando esta interacción descubrió varias claves de cómo el Sars-Cov-2 infecta las células.
El hallazgo más sorprendente -que lograron comprobar con extraordinarias imágenes- es que las células humanas infectadas por el coronavirus sufren una «siniestra» transformación.
Las células, siguiendo las instrucciones del virus, desarrollan largos filamentos, similares a tentáculos, que, se cree, podrían ayudar a la rápida propagación por el organismo.
«Lo que descubrimos es que el virus induce a la célula a crear estas protuberancias, que son como largas ramas o tentáculos», le dijo a BBC Mundo uno de los autores del estudio, el profesor Pedro Beltrao, investigador del Instituto Europeo de Bioinformática del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EBI-EMBL), en Cambridge, Inglaterra.
ELIZABETH FISCHER, MICROSCOPY UNIT NIH/NIAID«En otros virus se ha visto que (estas protuberancias) desempeñan un papel en la rápida propagación de la infección porque le ayudan al virus a invadir células cercanas«, agrega el investigador.
El estudio, en el que también participaron investigadores de la Universidad de California, San Francisco, y la Escuela Icahn de Medicina de Monte Sinaí, Nueva York, ambas en Estados Unidos, el Instituto Pasteur en Francia y la Universidad de Friburgo en Alemania, encontró también que varios medicamentos existentes podrían ser buenos candidatos para frenar la infección.
Estos medicamentos, muchos de los cuales fueron diseñados como tratamientos para cáncer, parecen bloquear las señales químicas que activan la creación de estas protuberancias.
Replicación
Pero los investigadores también encontraron que el virus, además de provocar la creación de estos «tentáculos», lleva a cabo otras conductas dentro de la célula infectada.
«La finalidad principal del estudio fue tratar de encontrar fármacos que puedan evitar que el virus lleve a cabo cambios en la célula humana», explica Pedro Beltrao.
«Pero para lograr eso, necesitábamos primero entender cómo el virus toma control de los mecanismos de la célula para poder llevar a cabo su propia replicación», agrega.
El principal objetivo de un virus en el organismo humano es crear copias de sí mismo para para poder propagar la infección.
ELIZABETH FISCHER, MICROSCOPY UNIT NIH/NIAIDPero el virus no puede crear estas copias por sí solo. Necesita entrar a una célula, tomar el control de la maquinaria celular y manipularla para reproducirse.
«El virus no se puede replicar solo porque tiene un número muy pequeño de proteínas, así que tiene que tomar control de las proteínas de la célula humana», explica el investigador.
Entre estas proteínas hay varias que son clave, las llamadas enzimas quinasas, que son capaces de llevar a cabo modificaciones a otras proteínas que ya se ha producido.
Entonces el virus toma control de estas enzimas quinasas para llevar a cabo modificaciones en la célula y regular la actividad de esas enzimas.
Al alterar los patrones de las proteínas celulares, el virus puede promover su propia transmisión a otras células y avanzar su propagación.
Filopodios
Tras analizar las modificaciones que el virus lleva a cabo, los científicos encontraron tres conductas principales en la célula infectada.
«Una de estas conductas es la creación de las protuberancias, los largos tentáculos», le dice a BBC Mundo Pedro Beltrao.
Estas protuberancias, llamadas filopodios, no son muy comunes pero ya se han visto que ocurren con otros virus, como el de Marburgo, explica el investigador.
En el pasado se ha visto que otros virus las utilizan tanto para salir de la célula afectada como para infectar otras células cercanas y acelerar así la infección.
Aunque en este estudio no se demostró cuál es la función de los filopodios, los investigadores creen que hay una «alta probabilidad» de que el Sars-Cov-2 también esté usando estos tentáculos para acelerar su propagación.
ELIZABETH FISCHER, MICROSCOPY UNIT NIH/NIAIDLo que sí logró esta investigación es producir unas imágenes impresionantes de la célula infectada, que la muestran como nunca se había visto antes, donde se ven las extrañas estructuras de los filopodios creados por el coronavirus.
Las fotografías, captadas por la doctora Elizabeth Fischer de la Unidad de Microscopía de los Laboratorios Rocky Mountain en Estados Unidos, y científicos de la Universidad de Friburgo, Alemania, revelan cómo el virus brota de los filopodios que se expanden en múltiples ramificaciones.
Pero además de la creación de filopodios, el virus provoca otras modificaciones importantes en la célula infectada.
«Otra conducta que vimos es que la célula deja de dividirse en cierto punto particular del ciclo de división y pensamos que esto crea un ambiente propicio para que el virus se replique”, le explica a BBC Mundo Pedro Beltrao.
«Y la tercera conducta que detectamos es una mayor producción de citoquinas, responsables de la respuesta inflamatoria».
«Esto es importante, porque creemos que este es uno de los factores que pueden estar causando la exagerada inflamación en las etapas avanzadas de la enfermedad de covid-19», agrega el investigador.
Las principales responsables: las quinasas
Los científicos descubrieron que las enzimas quinasas son las principales responsables de estas modificaciones en la célula.
ELIZABETH FISCHER, MICROSCOPY UNIT NIH/NIAIDY la buena noticia, dicen los investigadores, es que ya existen muchos fármacos que podrían regular la actividad de las quinasas y, por lo tanto, podrían ser utilizados para tratar la covid-19.
Los científicos probaron cerca de 70 fármacos existentes e identificaron siete, principalmente tratamientos anticancerosos y antiinflamatorios, que demostraron tener un efecto para inhibir la actividad de las quinasas.
En pruebas de laboratorio con líneas celulares, los fármacos lograron evitar la respuesta inflamatoria y detener la replicación del virus.
Ahora los investigadores esperan poder empezar ensayos clínicos para probar los tratamientos en humanos.
El estudio, publicado en la revista Cell, demostró una vez más cómo la pandemia de coronavirus está acercando a investigadores de todo el mundo para trabajar juntos.
Y cómo la necesidad para entender más sobre este virus está acelerando los hallazgos científicos.
«Para mí, en lo personal, fue un proyecto científico fantástico, porque no todos los días puedes colaborar con tantos investigadores brillantes de diferentes partes del mundo», le dice a BBC Mundo Pedro Beltrao.
«Este fue un proyecto que en otra época hubiera tomado entre tres y cinco años, y se hizo en tres meses. Esto, para mi, fue algo increíble», agrega el científico.
