Répondre à la pandémie COVID-19 causée par le nouveau coronavirus, SARS-CoV-2, nécessite des modèles capables de dupliquer le développement de la maladie chez l'homme, d'identifier des cibles potentielles et de permettre des tests de dépistage de drogues. Plus précisément, l'accès aux systèmes modèles in vitro de poumon humain primaire est une priorité car une variété de cellules épithéliales respiratoires sont les cibles proposées de l'entrée virale.
Aujourd'hui, une équipe de chercheurs en maladies infectieuses, en médecine pulmonaire et régénérative de l'Université de Boston, étudiant des cellules pulmonaires dérivées de cellules souches humaines appelées pneumocytes de type 2, infectées par le SRAS-CoV-2, ont montré que le virus supprime initialement la capacité des cellules pulmonaires. faire appel à l'aide du système immunitaire avec des interférons pour combattre les envahisseurs viraux et active à la place une voie inflammatoire appelée NFkB.
Les cellules pulmonaires infectées déversent des protéines inflammatoires. Dans le corps d'une personne infectée, ces protéines font monter les niveaux d'inflammation dans les poumons. «
Darrell Kotton, MD, auteur correspondant, professeur de médecine David C. Seldin au BUSM et directeur du BU / BMC Center for Regenerative Medicine (CReM)
Selon les chercheurs, les signaux inflammatoires initiés par les pneumocytes infectés attirent une armée de cellules immunitaires dans les tissus pulmonaires chargés de cellules infectées et déjà mortes et mourantes. «Nos données confirment que le SRAS-CoV-2 empêche les cellules d'activer l'une des branches antivirales du système immunitaire dès le début de l'infection. Le signal que les cellules envoient généralement, une minuscule protéine appelée interféron qu'elles exsudent sous la menace de la maladie, sont plutôt retardés de plusieurs jours, donnant au SRAS-CoV-2 suffisamment de temps pour se propager et tuer les cellules, déclenchant une accumulation de débris de cellules mortes et d'autres inflammations », a ajouté Kotton.
Les données sont basées sur des expériences menées par l'équipe de recherche dans le laboratoire du co-auteur principal Elke Mühlberger, PhD, professeur agrégé de microbiologie à BUSM et chercheur au Laboratoire national des maladies infectieuses émergentes de la BU (NEIDL). Kotton et d'autres membres du CReM ont développé des modèles sophistiqués de tissu pulmonaire humain – des structures tridimensionnelles de cellules pulmonaires, appelées «organoïdes pulmonaires», issues de cellules souches humaines – qu'ils ont utilisées à l'UB et avec des collaborateurs ailleurs pour étudier une gamme de maladies pulmonaires chroniques et aiguës.
L'équipe de recherche, dirigée par les co-premiers auteurs, Jessie Huang, PhD, Kristy Abo, BA, Rhiannon Werder, PhD et Adam Hume, PhD, a adapté un modèle expérimental précédemment utilisé pour étudier les effets de la cigarette pour étudier le coronavirus dans les poumons tissu. Des gouttelettes de coronavirus vivant ont ensuite été ajoutées au-dessus des cellules pulmonaires, les infectant par voie aérienne de la même manière que le virus infecte les cellules tapissant l'intérieur des poumons lorsque l'air contenant le virus est respiré dans le corps. «Cette adaptation à l'air des pneumocytes dérivés de cellules souches humaines, connue sous le nom de culture cellulaire« d'interface air-liquide », a été une avancée clé qui nous a permis de simuler comment le SRAS-CoV-2 pénètre profondément dans les cellules des poumons des plus gravement touchés patients », a déclaré le co-auteur principal Andrew Wilson, MD, professeur agrégé de médecine à BUSM. « Les pneumocytes de type 2 sont également infectés et blessés chez les patients atteints de COVID-19, ce qui en fait un système cliniquement significatif pour comprendre comment la maladie endommage les poumons des patients. »
Wilson et Kotton, sont également des médecins pulmonaires et de soins intensifs qui s'occupent de patients atteints de pneumonie COVID-19 au Boston Medical Center, tout en menant également leurs laboratoires à produire les cellules pulmonaires humaines qui ont ensuite été transportées dans le NEIDL. Là, Hume, chercheur principal dans le laboratoire de Mühlberger, a travaillé dans une combinaison BSL-4 pour effectuer les infections des cellules que les trois équipes collaboratrices ont ensuite analysées ensemble via des appels de zoom hebdomadaires.
«Ces cellules sont une plate-forme incroyable pour étudier l'infection par le SRAS-CoV-2», ajoute Mühlberger. « Ils reflètent probablement ce qui se passe dans les cellules pulmonaires des patients atteints de COVID-19. Si vous regardez les dommages que le SRAS-CoV-2 inflige à ces cellules, vous ne voulez certainement pas attraper la maladie. »
La source:
École de médecine de l'Université de Boston
Référence du journal:
Huang, J., et coll. (2020) L'infection par le SRAS-CoV-2 des cellules alvéolaires pulmonaires humaines de type 2 dérivées de cellules souches pluripotentes provoque une réponse inflammatoire épithéliale-intrinsèque rapide. Cellule souche cellulaire. doi.org/10.1016/j.stem.2020.09.013.
