Los avances científicos realizados en la comprensión de la infección por SARS-CoV-2 desde fines de 2019, cuando se reportaron los primeros casos de COVID-19, indican que, a diferencia de lo que se creía en un comienzo, no se trata de un mero patógeno respiratorio sino de un virus que afecta al organismo de manera sistémica, y alcanza, por ejemplo, al corazón, los riñones e incluso el cerebro. Sin embargo, aún permanecen poco comprendidas las vías de su propagación. En este sentido un estudio de científicos del CONICET, junto a laboratorios de Uruguay y Canadá, revela que el patógeno causante de la pandemia del 2020 llegaría a los distintos tejidos del cuerpo humano a través de la sangre, más específicamente de los globulos rojos, a partir de la interacción del virus con un componente clave de la hemoglobina. El estudio fue publicado en la revista Cell Death & Disease del grupo Nature.

El hallazgo proporciona nuevas claves para comprender y buscar tratamientos para el COVID-19 y lo que se conoce como long COVID o COVID prolongado, tal como se denomina a la persistencia sintomática de reservorios del virus en múltiples tejidos del organismo aun meses después de producida la infección. El COVID prolongado es un síndrome que afecta tanto a adultos como a niños y en muchos casos se ha relacionado con la persistencia de diversas anomalías hematológicas posteriores a la recuperación de la fase aguda de la enfermedad. Por este motivo, se hace evidente que esta sintomatología persistente requiere de un abordaje más preciso y exhaustivo de las manifestaciones hematológicas, así como una consideración de la importancia que podría tener la sangre en el desarrollo de la patología y su prolongación en el tiempo.

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El rol de los glóbulos rojos en la propagación del virus

De acuerdo con el relato de Geraldine Gueron, investigadora del CONICET y directora del Laboratorio de Inflamación y Cáncer del Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN, CONICET-UBA), el descubrimiento fue posible gracias al testeo de una hipótesis que no se pudo corroborar.

En el laboratorio de Inflamación y Cáncer una de las líneas de investigación está relacionada con la evaluación del rol antitumoral y antinflamatorio de la enzima Hemo-oxigenasa 1 (HO-1) en cáncer de próstata. Cuando empezó la pandemia, al revisar la literatura existente, las investigadoras encontraron publicaciones de que HO-1 estaba también reportada como como un potencial agente terapéutico antiviral y antiinflamatorio para infecciones como HIV, influenza, Zika, hepatitis B, hepatitis C. A partir del amplio conocimiento que tenían de esta enzima y de la necesidad de buscar terapias para el tratamiento del nuevo Coronavirus, se propusieron probar si HO-1 podía ayudar a contener o moderar los síntomas del COVID-19.

En el laboratorio del IQUIBICEN contaban con hemina, una droga que puede inducir la expresión de la HO-1, que ya se encuentra aprobada hace años para el tratamiento de porfiria por organismos reguladores como la ANMAT en Argentina y la FDA en Estados Unidos. Sin embargo, dado que en el laboratorio del IQUIBICEN no tenían las condiciones de bioseguridad necesarias para trabajar con virus, comenzaron a realizar estudios con la droga en líneas celulares de diferentes órganos y a hacer un paneo de las proteínas que se expresaban que podrían estar relacionadas con una respuesta a la infección. En un paso siguiente, comenzaron a trabajar con herramientas que permiten simular infecciones virales y al administrar hemina los resultados fueron prometedores.

Para realizar los estudios in vivo, con ratones infectados con un virus análogo al SARS-CoV-2, tuvieron que trasladarse al Instituto Pasteur de Uruguay. El sorpresivo resultado fue que cuando administraron hemina a los ratones infectados, estos, lejos de mostrar una mejoría o un proceso anti-inflamatorio, se morían velozmente.

“Para nosotros esto era muy extraño, porque sabíamos, por otros ensayos in vivo, que la hemina por sí sola no mata al animal, algo que además ratificamos en un experimento siguiente. Así que entendimos que debía haber una sinergia entre el virus y la hemina que hacía que se murieran más rápido los animales. Es decir, que la droga, por algún motivo que aun desconocíamos, volvía mucho más agresiva a la infección”, señala Gueron.

Las investigadoras sabían que la hemina es un análogo del grupo hemo, molécula que forma parte de la hemoglobina, una proteína presente en los glóbulos de la sangre cuyo rol principal es transportar oxígeno desde los pulmones hacía el resto de los tejidos del cuerpo. Fue así que surgió la hipótesis, no explorada hasta entonces, de que podía existir una unión entre el grupo hemo de la hemoglobina y el SARS-CoV-2 que llevara a que el virus se diseminara por todo el cuerpo a través de la sangre.

“Nuestra sospecha se alimentaba también de que había múltiples reportes de pacientes con COVID-19 que presentaban diversas alteraciones y desregulaciones hematológicas, como anemias. Pese al escepticismo de nuestros colegas del Instituto Pasteur de Uruguay, los convencimos para repetir el experimento y analizar si en la sangre de los ratones infectados, puntualmente en los glóbulos rojos, había carga viral y partículas virales con capacidad infectiva. Tras la realización de los ensayos pudimos, esta vez sí, confirmar la hipótesis que habíamos planteado. Esto nos permitió entender por qué se morían los ratones cuando les administrábamos hemina”, afirma la primera autora del artículo Ayelén Toro, investigadora del CONICET en el IQUIBICEN.

La sinergia entre la droga y el virus hacía que la infección fuera más cruel y aumentaran los niveles de partículas virales en todos los órganos de los animales. Lo que sucedía, concretamente, era que el medicamento le permitía al virus desplazarse por el cuerpo de forma más eficiente. Pero lo más importante de estos resultados es que permitían deducir que la hemoglobina de la sangre debía ser el transporte que usaba el virus para propagarse por el cuerpo.

Nuevos ensayos in vivo e in vitro que comprueban la hipótesis

Gracias a un estudio colaborativo con un grupo de investigación de Canadá, pudieron realizar simulaciones computacionales para comprobar que efectivamente podía haber una afinidad entre el grupo hemo de la hemoglobina y la proteína spike del SARS-CoV-2. “No solamente encontramos que spike era capaz de unirse con el grupo hemo, sino que también descubrimos en qué parte podía hacerlo”, afirma Toro. Esta interacción entre la proteína spike y el grupo hemo fue probada también en ensayos in vitro realizados en el Instituto Pasteur de Uruguay.

A modo de poner a prueba sus conclusiones, en un ensayo in vivo posterior, las investigadoras le administraron de forma simultánea hemina y cloroquina a ratones infectados con el virus. La cloroquina es un fármaco aprobado para el tratamiento de parásitos, que se une al grupo hemo evitando que los patógenos se “coman” la hemoglobina. La hipótesis de este experimento era que al secuestrar al grupo hemo, la cloroquina iba a evitar que el SARS-CoV-2 se uniera a la hemina para agilizar su propagación por el resto del cuerpo. Los resultados efectivamente mostraron que, al administrar conjuntamente ambas drogas, los animales infectados con SARS-CoV-2 permanecían vivos, a diferencia de lo que ocurría cuando solo se les suministraba hemina. Además, se reducía el reservorio viral presente en los diferentes órganos del animal.

“La cloroquina nosotros no la probamos como posible tratamiento, ya que esto fue testeado por otros grupos en la pandemia, sino como herramienta experimental para poder probar nuestra hipótesis. Nuestra conclusión es que al ‘secuestrar’ al grupo hemo lo deja menos disponible para que el virus pueda ‘viajar’ y diseminarse. Evidentemente, el grupo hemo le da alguna ventaja al virus para escapar de la respuesta inmune”, señala Gueron.

Comprobación en casos clínicos

A los ensayos in vivo e in vitro, las investigadoras le sumaron el análisis de muestras clínicas de hisopados nasofaríngeos y de suero de pacientes infectados con SARS-CoV-2, así como de diversos tejidos de personas fallecidas con COVID-19, facilitados por el Hospital Español de Uruguay. Los resultados confirmaron tanto el carácter sistémico de la enfermedad, a partir de la presencia de material genético del virus en múltiples tejidos, como la importancia de la sangre en su propagación, dado que no solo se halló en el suero la presencia de material genético viral sino también partículas con capacidad infectiva.

De acuerdo con las conclusiones del estudio, aunque, los resultados de la investigación no sugieren que la cloroquina pueda utilizarse como terapia farmacológica contra el COVID-19 o el COVID prolongado, la posibilidad de modular la gravedad de la enfermedad mediante agentes que interactúan con el grupo hemo es una prometedora vía para su tratamiento a través de enfoques terapéuticos que entiendan la interacción virus y el grupo hemo como un eje estratégico de intervención.

Referencia bibliográfica

Toro, A., Arévalo, A.P., Pereira-Gómez, M. et al. Blood matters: the hematological signatures of Coronavirus infection. Cell Death Dis 15, 863 (2024). https://doi.org/10.1038/s41419-024-07247-8

Fuente: conicet.gov.ar