El estudio proteómico identifica biomarcadores potenciales para el diagnóstico prolongado de COVID y los impactos persistentes en la salud

En un estudio reciente publicado en la revista eBioMedicina, los investigadores utilizaron la proteómica para investigar las proteínas expresadas diferencialmente (DEP) asociadas con el COVID prolongado. Las proteínas identificadas con regulación positiva o negativa se caracterizaron mediante análisis ingeniosos de vías para dilucidar sus efectos patológicos y fisiológicos posteriores. Este estudio longitudinal de dos años de duración pudo revelar biomarcadores proteicos útiles en el diagnóstico de COVID prolongado y algunos mecanismos potenciales por los cuales la afección debilita a los supervivientes.

Estudiar: Sondeo de COVID prolongado a través de una lente proteómica: un estudio de cohorte longitudinal integral de dos años de duración de supervivientes hospitalizados

El largo COVID y los desafíos asociados a su tratamiento

El síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) causado por la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) ha infectado hasta ahora a más de 771 millones de personas, dejando casi 7 millones de muertos en todo el mundo. Sus impactos se extienden más allá de su letalidad: un número creciente de sobrevivientes informan síntomas que persisten o, en algunos casos, se desarrollan mucho después de la terminación primaria de la enfermedad. Se ha confirmado que este coloquialmente denominado “COVID prolongado” afecta a 65 millones de personas, y las investigaciones estiman que entre el 14 y el 55 % de todos los supervivientes de COVID-19 padecen esta afección.

El COVID prolongado ha tenido impactos graves y generalizados en la calidad de vida de los sobrevivientes de COVID-19. Esta afección ha provocado además pérdidas económicas a escala nacional, como se ha visto en el Reino Unido y Europa, donde su prevalencia ha sido directamente responsable de la jubilación anticipada y la escasez en el mercado laboral. Esto se debe principalmente al debilitamiento físico y neurológico provocado por el COVID prolongado, que puede persistir durante dos años o más.

Desafortunadamente, dada la novedad de la enfermedad, aún no se comprende bien y hasta ahora falta una definición clínicamente definida de COVID prolongado. La definición de trabajo actualmente aceptada de COVID prolongado es la de la Organización Mundial de la Salud (OMS), que establece la afección como la persistencia o desarrollo de síntomas similares a los del COVID-19 dos meses después del alta hospitalaria. Dada la vaguedad que rodea al COVID prolongado, la investigación sobre sus mecanismos y prevalencia, aunque crece día a día, sigue siendo insuficiente.

Investigaciones recientes han identificado la raza, el sexo, la edad y la gravedad de las infecciones por COVID-19 como posibles factores de riesgo asociados con el desarrollo prolongado de COVID, con hipótesis que sugieren la reactividad cruzada de los anticuerpos del SARS-CoV-2 y las proteínas inmunes del huésped como fundamento mecanístico. por los efectos adversos de la afección. Sin embargo, se requieren estudios de cohortes extensos y específicos para probar y verificar estas hipótesis, de lo contrario no se pueden implementar intervenciones clínicas y de manejo para contrarrestar el COVID prolongado. Es alarmante que los médicos todavía no dispongan de ninguna prueba de diagnóstico para esta afección, y el diagnóstico actual se basa en los síntomas informados por los pacientes.

Sobre el estudio

En el presente estudio, los investigadores investigaron el panorama proteómico que rodea al COVID prolongado para identificar biomarcadores proteicos que puedan servir como futuros determinantes diagnósticos de la afección y proporcionar información sobre los impactos fisiopatológicos de las infecciones graves por SARS-CoV-2 en los sobrevivientes. Realizaron un perfil de 2 años de muestras de plasma de sobrevivientes para identificar proteínas significativamente reguladas hacia arriba o hacia abajo en pacientes con COVID prolongado versus sobrevivientes de COVID-19 que no padecían la afección. Luego, las proteínas identificadas se integraron con las bases de datos de conocimientos proteómicos existentes para dilucidar las consecuencias de sus concentraciones alteradas en la fisiología del huésped.

Los participantes fueron reclutados en hospitales entre el 7 de enero y el 29 de mayo de 2020. Para su inclusión en el estudio, los participantes debían haber tenido ingresos hospitalarios asociados con COVID-19 clínicamente confirmados. Se excluyeron del estudio los pacientes que fallecieron en los seis meses siguientes al alta hospitalaria con demencia u otros trastornos neurofisiológicos graves o que estaban inmóviles.

Tras la selección de los criterios de inclusión y exclusión, se incluyeron en el estudio 516 pacientes, de los cuales 181 proporcionaron datos de ambos años del estudio. Por lo tanto, fueron incluidos en los análisis de datos. La recopilación de datos de seguimiento se realizó a los seis meses, un año y dos años después del alta hospitalaria y abarcó pruebas funcionales del sistema pulmonar, riñones y pulmones. Se recogieron muestras de plasma junto con las pruebas funcionales y se utilizaron para investigaciones proteómicas.

Para dilucidar los cambios fisiopatológicos en los sobrevivientes de COVID-19, se reclutaron 181 controles de salud de la misma edad y sexo en Wuhan, China, y se les sometió a la misma batería de pruebas que la cohorte de casos (sobrevivientes). Además, los datos demográficos, clínicos, de gravedad de la enfermedad (para los casos) y de intervención médica se recopilaron de los registros hospitalarios (para los casos) o fueron autoinformados para los controles.

Pruebas de plasma para la identificación y cuantificación de proteínas expresadas diferencialmente (DEP) compuestas por cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC/MS) en combinación con espectrometría de masas en tándem de adquisición independiente de datos (DIA) para la generación de una biblioteca espectral. Los datos se enriquecieron mediante análisis de enriquecimiento diferencial de datos proteómicos (DEP). Finalmente, los datos resultantes se compararon con la base de datos UniProt para proteínas humanas y se utilizó el análisis de componentes principales (PCA) para identificar proteínas que regulaban significativamente hacia arriba o hacia abajo en los casos.

Se utilizó un modelo de aprendizaje automático (ML) de bosque aleatorio (RF) para comparar las proteínas identificadas en los casos frente a los controles.

Hallazgos del estudio

Los datos demográficos y clínicos revelaron síntomas significativos a largo plazo en los casos de COVID-19, incluidos físicos (capacidad de ejercicio, movilidad y calidad de vida reducidas) y clínicos (mayor uso de atención médica después del alta hospitalaria, respuesta inmune reducida y función pulmonar reducida). El análisis proteómico en combinación con PCA reveló una estratificación distinta de los sobrevivientes de COVID-19 en tres cohortes, corroborada entre las tres visitas de seguimiento.

Los análisis proteómicos y DIA identificaron 1.370 proteínas, de las cuales los análisis DEP revelaron 249 proteínas que eran significativamente diferentes entre casos y controles. El número de proteínas DEP varió entre los estudios de seguimiento, y algunas regresaron a los valores iniciales (control), mientras que otras permanecieron distintas.

“Nuestros datos mostraron que la mayoría de las DEP enriquecidas en las vías de respuesta inmune eran inmunoglobulinas. Estas inmunoglobulinas participaron en varias vías, incluida la regulación de la activación de linfocitos y células B, la vía de señalización del receptor Fc y la respuesta inmune mediada por inmunoglobulinas”.

Las comparaciones con la base de datos UniProt revelaron cuatro modos principales de recuperación de procesos biológicos que comprenden la adhesión focal, la regulación de la acción del citoesqueleto (asociada a la biología celular), las interacciones entre el receptor y la ECM y las vías de miocardiopatía hiper y dilatada (asociada al sistema cardiovascular). Las vías de respuesta inmune, cascada del complemento y cascada de coagulación regresaron a sus niveles iniciales dos años después del alta, pero no se observó que la vía de señalización del receptor Fc se recuperara ni siquiera en el seguimiento de dos años.

Conclusiones

El presente estudio identificó cuatro procesos biológicos diferentes afectados negativamente por la infección por SARS-CoV-2, proporcionando así información molecular sobre los procesos mecanicistas implicados en la condición de COVID prolongado. Se identificaron múltiples biomarcadores proteicos potenciales de COVID prolongado, lo que podría conducir al desarrollo futuro de pruebas de diagnóstico para la identificación de COVID prolongado.