La serología de pacientes con COVID-19 revela posibles marcadores de gravedad y blancos terapéuticos

En un estudio realizado en el estado de São Paulo, en Brasil, se identificaron siete proteínas presentes en el plasma de enfermos internados que abren el camino hacia nuevos tratamientos y metodologías capaces de detectar aquellos casos que tienden a agravarse

Por Maria Fernanda Ziegler  |  Agência FAPESP – Científicos del campus de la Universidad de São Paulo (USP) de la localidad de Bauru, en Brasil, identificaron siete proteínas presentes en el plasma sanguíneo de pacientes hospitalizados con COVID-19 que pueden servir como indicadores de gravedad e incluso apuntar blancos terapéuticos.

Son moléculas asociadas a la respuesta inmunológica, a la protección de los pulmones, a complicaciones vasculares y al descontrol inflamatorio (la tormenta de citoquinas), comunes en algunos pacientes con COVID-19. El grupo estudiará ahora la acción de las proteínas y sus efectos sobre el agravamiento de la enfermedad.

“Las alteraciones en los niveles de proteínas del plasma sanguíneo se erigen como buenos indicadores acerca de cómo transcurre el desarrollo de las enfermedades, las infecciones virales inclusive. Mediante el análisis de las variaciones de la expresión proteica [proteómica] de pacientes internados, seleccionamos siete moléculas que nos parecieron más interesantes para investigar, dada la fisiopatología del COVID-19”, dice Marília Rabelo Buzalaf, investigadora del Departamento de Ciencias Biológicas de la Facultad de Odontología de Bauru (FOB-USP).

Este estudio forma parte de la tesis doctoral de Daniele Castro di Flora y cuenta también con la colaboración de Carlos Ferreira dos Santos, director de la FOB-USP, Deborah Maciel Cavalcanti Rosa, directora del Hospital Estadual de Bauru, y Virginia Bodelão Richini Pereira, del Instituto Adolfo Lutz, también de Bauru.

Los datos preliminares salieron publicados en la plataforma medRxiv, aún sin revisión de pares. El grupo de investigadores cuenta con el apoyo de la FAPESP en el marco de un Proyecto Temático y de una Ayuda Regular de Investigación, cuyos recursos se reorientaron para el estudio del COVID-19.

“Se trata de una afección con una gran variación de síntomas y de gravedad, y las proteínas relacionadas con distintas complicaciones y estadios de la infección pueden abrir el camino hacia la detección de blancos terapéuticos y biomarcadores que ayuden en la toma de decisiones a cargo de los profesionales de la salud”, afirma Rabelo Buzalaf a Agência FAPESP.

En este estudio, se evaluó entre los días 4 de mayo y 4 de julio de 2020 a 163 pacientes internados en el Hospital Estadual de Bauru con diagnósticos confirmados de COVID-19 mediante test de RT-PCR. Los pacientes quedaron divididos en tres grupos: 76 individuos que tuvieron alta hospitalaria sin internación en Unidades de Terapia Intensiva (UTI) o casos suaves o leves, 56 que tuvieron alta después de permanecer durante un lapso de tiempo en la UTI (casos severos) y 31 que murieron aun estando bajo seguimiento en la UTI (críticos).

Al comparar el proteoma de los tres grupos, los investigadores observaron niveles altos de las proteínas IREB2, GELS, POLR3D, PON1, SFTPD y ULBP6 solamente en los casos más suaves.

Las muestras de sangre analizadas se extrajeron en el momento en que los enfermos se internaron en el hospital. También se extrajeron muestras semanales para seguir la evolución de cada participante. Estos datos serán analizados durante las próximas etapas de la investigación.

“El análisis proteómico nos apuntó una proteína exclusiva de los casos graves y críticos [Gal-10] que, una vez validada, podrá servir como marcador pronóstico. Y se hallaron otras seis únicamente en pacientes suaves que pueden darnos pistas importantes sobre posibles blancos terapéuticos”, dice Rabelo Buzalaf.

En el estudio, solamente los pacientes que requirieron de tratamiento intensivo exhibían la proteína Gal-10 en el plasma sanguíneo cuando ingresaron en el hospital. Se trata de un conocido marcador de muerte de células de defensa (eosinófilos), lo cual sugiere, de acuerdo con los investigadores, algún grado de compromiso del sistema inmunológico.

“Cuando los eosinófilos se mueren, liberan moléculas de Gal-10 que se unen para formar cristales altamente inmunogénicos –cristales de Charcot-Leyden (CLC)–, encargados de promover la inmunidad del tipo 2 [que abarca a otras subpoblaciones de linfocitos]. Estos cristales poseen un efecto proinflamatorio importante precisamente en los pulmones, al generar un influjo sobre otras células de defensa, tales como los neutrófilos y los monocitos. El aumento de Gal-10 en los pacientes críticos y severos puede estar asociado con la tormenta de citoquinas que deriva en el descontrol de la inflamación”, explica Rabelo Buzalaf.

De acuerdo con la investigadora, en un estudio reciente se demostró que los anticuerpos contra la Gal-10 logran disolver completamente los cristales presentes en el moco en tan solo dos horas. “En este momento estamos aguardando la llegada de reactivos para validar el aumento de esa proteína en el plasma de los casos severos y críticos. Una vez que se confirme este fenómeno, podrán probarse anticuerpos contra la proteína Gal-10 en el tratamiento de enfermos que exhiban un alto nivel de la misma o de CLC al momento de su ingreso al hospital”, dice.

En otros estudios apoyados por la FAPESP se identificaron marcadores pronósticos. Las proteínas S-TREM y la SAA1e SAA2, que también aumentan con el agravamiento de la enfermedad, pueden hacer las veces de “termómetros biológicos” capaces de orientar la toma de decisiones en los equipos de salud (lea más en: agencia.fapesp.br/34534, y en: agencia.fapesp.br/34689). En el actual estudio, las proteínas SAA1 y SAA2 también aparecían en aumento en los casos severos y críticos, los cual confirma los hallazgos previos.

Potenciales blancos terapéuticos

La proteína IREB2, también asociada a la tormenta de citoquinas, tiene la función de impedir la formación de ferritina, un mediador de la desregulación del sistema inmunológico. De acuerdo con el estudio de la FOB-USP, debido a que impide el avance del efecto cascada que lleva a la inflamación desregulada, esta proteína fue hallada únicamente en los pacientes leves o suaves.

“En investigaciones anteriores ya se había demostrado el aumento de los niveles de ferritina en los casos graves de la enfermedad y la importancia que tiene este fenómeno en el agravamiento de la misma. Por ende, no fue una sorpresa encontrar IREB2 exclusivamente en los pacientes que tuvieron un buen pronóstico [casos suaves]”, dice Rabelo Buzalaf.

De acuerdo con la investigadora, el objetivo ahora consiste en identificar fármacos capaces de incrementar la expresión de la IREB2 y, como consecuencia de ello, disminuir la ferritina.

También se seleccionó para el estudio la proteína ULBP6, asociada a la respuesta inmune adaptativa (específica de cada patógeno). Esta molécula se une −y lo activa− al receptor NKG2D, situado en la superficie de las células inmunitarias, que cumple un importante rol en el control inmunológico. “Este receptor media la toxicidad de las células inmunitarias del tipo natural killer [un tipo de linfocitos que eliminan células infectadas]. Asimismo, estas proteínas tienen influencia en el resultado clínico de una variedad de patologías ligadas al sistema inmunológico, tales como la nefropatía diabética y alopecia areata. Pero lo que más nos interesó fue su polimorfismo [la forma alternativa de la molécula]”, afirma la investigadora.

Rabelo Buzalaf explica que existe una forma alternativa de la ULBPC, en la cual en la cadena de aminoácidos que constituye a la proteína se produce el cambio de una arginina por una leucina, lo que aumenta aún más la afinidad con el receptor NKG2D. Según la investigadora, esta mayor afinidad hace disminuir la activación de las células natural killer, perjudicando así la respuesta del sistema inmunológico innato.

“Es posible que los pacientes críticos posean este polimorfismo, lo que podría acarrear una respuesta inmunológica deteriorada. Debemos investigarlo aún”, dice.

De acuerdo con la investigadora, de comprobarse que las personas con esta forma alternativa de la ULBP6 son más acometidas por la forma grave de COVID-19, será posible desarrollar un método para la detección precoz de esta susceptibilidad genética.

Otra proteína que los investigadores seleccionaron y que es hallada exclusivamente en pacientes que no han sido internados en UTI fue la geosolina. “Esta molécula posee propiedades antiinflamatorias, pues se une al calcio y remueve así filamentos de actina que están circulando en el torrente sanguíneo, con acción inflamatoria. En estudios clínicos realizados en otros países ya se está investigando la suplementación de geosolina recombinante como potencial terapia. Nuestro hallazgo corrobora esta hipótesis”, dice.

Lo propio se investigará con la proteína POLR3D, también hallada únicamente entre las personas internadas con buen pronóstico. “Esta enzima está implicada en la respuesta inmune innata y en la producción de interferón del tipo 1 [una citoquina importante en la respuesta antiviral], y su función es limitar la infección provocada por bacterias y virus intracelulares. Una posible terapia quizá consista en incrementar la expresión de esta enzima en los estadios iniciales de la enfermedad”, afirma la investigadora.

Otra proteína hallada únicamente en pacientes leves es la SFTPD, que tiene una relación directa con la defensa de los pulmones contra los microorganismos inhalados, pues forma una especie de capa protectora sobre la superficie del órgano. “Está relacionada con el surfactante pulmonar, un líquido que disminuye de manera significativa la tensión superficial dentro de los alvéolos pulmonares, previniendo el colapso al exhalar. En nuestro estudio, los pacientes más graves carecían de esta proteína. Con el agravamiento de la enfermedad, los pacientes cuentan con una escasa capacidad para proteger sus pulmones”, dice Rabelo Buzalaf.

La científica comenta que en un estudio reciente se demostró que la melatonina promueve un aumento de la formación de surfactante en los pulmones (lea más en: agencia.fapesp.br/35068). 

La última proteína seleccionada, que puede indicar caminos hacia el desarrollo de nuevos tratamientos, es la PON-1, una enzima que degrada fosfatos orgánicos. “Se trata de una molécula implicada en la protección de las lipoproteínas de baja densidad contra el daño oxidativo y la formación de ateromas. Por ende, evita la peroxidación lipídica con daños en las paredes de los vasos sanguíneos. Pero también es importante en la respuesta inmune”, dice.

De acuerdo con la investigadora, en un estudio a cargo de otro grupo, que implicó el análisis de drogas candidatas por su acción contra el COVID-19, se descubrió que los genes correlacionados con ACE2 (el receptor de la célula para la entrada del virus SARS-CoV-2) se enriquecen en la actividad de degradación de fosfatos orgánicos. “Esto constituye una señal indicadora extra de que la PON-1 puede tener alguna relación con la progresión de la enfermedad”, afirma.

Puede leerse el artículo intitulado Quantitative plasma proteomics of survivor and non-survivor COVID-19 patients admitted to hospital unravels potential prognostic biomarkers and therapeutic targets en el siguiente enlace: www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.12.26.20248855v1.