Paciente com doença crônica tem expressão aumentada de gene que facilita infecção pelo coronavírus

Alterações metabólicas associadas a enfermidades como hipertensão pulmonar e doença pulmonar obstrutiva crônica podem reprogramar a expressão gênica do organismo, fazendo aumentar a produção de uma proteína usada pelo vírus SARS-CoV-2 para entrar nas células do pulmão

Karina Toledo | Agência FAPESP – Estudo feito na Universidade de São Paulo (USP) pode ajudar a entender por que o índice de mortalidade por COVID-19 é maior entre pessoas que sofrem com problemas crônicos de saúde, como hipertensão, diabetes ou doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC).

Segundo as conclusões, divulgadas na plataforma medRxiv, alterações no metabolismo causadas por essas doenças podem desencadear uma série de eventos bioquímicos que levam a um aumento na expressão do gene ACE-2, responsável por codificar uma proteína à qual o vírus se conecta para infectar as células pulmonares.

“Nossa hipótese é que o aumento na expressão de ACE-2 e de outros genes facilitadores da infecção – entre eles TMPRSS2 e FURIN – faz com que esses pacientes tenham uma quantidade maior de células afetadas pelo vírus SARS-CoV-2 e, consequentemente, um quadro mais severo da doença. Mas é algo que ainda precisa ser confirmado por estudos experimentais”, afirma Helder Nakaya, professor da Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF-USP) e coordenador da pesquisa, apoiada pela FAPESP.

Os achados, segundo o pesquisador, podem ajudar na identificação de alvos moleculares para um futuro desenvolvimento de fármacos.

Como explica Nakaya, o gene ACE-2 (ECA-2 em português) expressa o RNA mensageiro que orienta a produção da enzima conversora de angiotensina 2 – molécula que integra o chamado sistema renina-angiotensina-aldosterona, responsável pelo controle da pressão arterial.

“Depois do surto de SARS [síndrome respiratória aguda grave] em 2003, cientistas descobriram que o gene ACE-2 era crucial para a entrada do vírus [SARS-CoV] nas células humanas. Agora, o mesmo foi observado em relação ao novo coronavírus. Por esse motivo, decidimos investigar se sua expressão estava alterada em portadores de doenças crônicas”, conta o pesquisador, que também integra a equipe do Centro de Pesquisa em Doenças Inflamatórias (CRID), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP na Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP-USP).

Ferramentas de bioinformática

O primeiro passo da investigação foi buscar na base de dados da Medline – que abrange quase 5 mil revistas publicadas em mais de 70 países e é mantida pela Biblioteca Nacional de Medicina dos Estados Unidos – todos os artigos científicos relacionados às doenças consideradas de interesse pelo grupo, entre elas hipertensão, diabetes, doenças cardiovasculares, DPOC, câncer de pulmão, insuficiência renal crônica, doenças autoimune, fibrose pulmonar, asma e hipertensão pulmonar.

“Identificamos 8,7 mil artigos e, como seria inviável ler todos eles, usamos uma ferramenta de mineração de texto para filtrar apenas os que continham informações sobre os genes envolvidos nessas doenças. Chegamos a um conjunto de genes entre os quais estava ACE-2”, diz Nakaya à Agência FAPESP.

Em seguida, os pesquisadores reanalisaram dados transcritômicos (relativos ao nível de RNA expresso pelos mais de 25 mil genes humanos) em mais de 700 amostras de pulmão disponíveis em repositórios públicos, como o Gene Expression Omnibus (GEO).

“São dados de livre acesso coletados em estudos anteriores. O que fizemos foi comparar o perfil de expressão gênica de portadores de doenças crônicas que afetam o pulmão com o de pessoas saudáveis, que serviram como controle. Comparamos, inclusive, o perfil de fumantes e de não fumantes”, explica Nakaya. “A ideia foi olhar o pulmão de pessoas que não estavam infectadas pelo novo coronavírus, mas que tinham doenças que as tornavam mais suscetíveis a manifestações severas de COVID-19 para tentar entender o que havia de diferente.”

De acordo com Nakaya, a meta-análise revelou que a expressão de ACE-2 estava, de fato, significativamente aumentada nas doenças.

O passo seguinte foi descobrir quais outros genes possuíam perfis de expressão similares ou inversos ao de ACE-2.

“Esse tipo de análise de correlação ajuda a orientar as hipóteses, embora não permita estabelecer uma relação de causalidade. Assim, em vez de olhar para 500 genes, podemos nos concentrar em oito cuja expressão está correlacionada com aquele de interesse e, no futuro, fazer experimentos para descobrir o que acontece quando são inibidos ou estimulados”, explica Nakaya.

O grupo então percebeu que nas amostras com expressão aumentada de ACE-2 também estavam mais expressas algumas enzimas capazes de modificar o funcionamento de proteínas conhecidas como histonas, que ficam no núcleo das células – ligadas ao DNA – e ajudam a regular a expressão gênica. No jargão científico, esse fenômeno bioquímico é conhecido como modificação epigenética (quando ocorre mudança no padrão de expressão do gene sem qualquer alteração no DNA).

“Nossos achados sugerem que essas doenças crônicas mudam – ainda não se sabe ao certo como – o programa epigenético do organismo, tornando essas enzimas mais ativas e, consequentemente, aumentando a expressão de ACE-2 e favorecendo a infecção das células pulmonares pelo SARS-CoV-2”, diz Nakaya.

A descoberta, segundo o pesquisador, abre caminho para a busca de compostos capazes de inibir a atividade de algumas dessas enzimas modificadoras de histonas, o que poderia modular a expressão de ACE-2 e, desse modo, proteger o pulmão dos pacientes.

O artigo ACE2 Expression is Increased in the Lungs of Patients with Comorbidities Associated with Severe COVID-19 – ainda em versão pré-print (não revisada por pares) – pode ser lido em: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.03.21.20040261v1.