Estructuras similares a pelos podrían ayudar a tratar enfermedades pulmonares como COVID-19

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Con un premio del National Institute of Health (NIH) de $ 2.3 millones, los investigadores de la Universidad del Sur de California (USC)  estudiarán cómo el comportamiento y la estructura de los cilios impactan su función, una clave para mejorar los diagnósticos y tratamientos para enfermedades pulmonares como COVID-19.

Los cilios, estructuras microscópicas parecidas a pelos que se encuentran a lo largo de los bronquios (conductos de aire a lo largo de los pulmones), son la primera línea de defensa contra contaminantes ambientales, virus y bacterias. Pero se sabe poco sobre su organización, movimiento o incluso cómo están orientados. Todos factores que impactan en qué tan bien defienden y protegen las vías respiratorias.

Con el apoyo de los Institutos Nacionales de Salud, investigadores de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC y la Escuela de Medicina Keck de la USC están trabajando para tender puentes entre los modelos matemáticos del comportamiento de los cilios y las consecuencias biológicas y patológicas (que causan enfermedades). En otras palabras, esperan comprender mejor cómo el cambio de una variable en cómo laten los cilios o cómo se espacian podría afectar la salud de un individuo.

Los líderes de la investigación son Eva Kanso, profesora de ingeniería aeroespacial y mecánica de USC Viterbi, y Amy Ryan, profesora asistente de medicina en Keck.

Eva Kanso, ingeniera mecánica y aeroespacial, dijo: “Queremos entender primero cuáles son las variaciones normales para pulmones sanos, luego entender las variaciones patológicas. Si podemos asignar estas observaciones a la patología subyacente, podemos comprender mejor cómo la estructura de los cilios (distribución, coordinación, polaridad, densidad) puede afectar la función real, cómo mueven el moco, qué tan bien se aclaran en una determinada dirección «.

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El equipo está analizando los cilios desde tres perspectivas, agregó Kanso: “Primero, estamos analizando los pulmones humanos reales, lo cual es muy oportuno ahora considerando COVID-19. Hay tantas preguntas para las que no sabemos la respuesta, como la distribución de los cilios desde las vías respiratorias superiores hasta cuándo comienzan a ramificarse en ramas más pequeñas. La distribución varía según el lugar del pulmón en el que se encuentre”.

Implicaciones en la salud humana

Desde la perspectiva biológica, esta investigación podría proporcionar nuevos conocimientos importantes sobre las enfermedades de las vías respiratorias heredadas y adquiridas caracterizadas por la disfunción de los cilios, dijo Ryan.

«Además de aumentar sustancialmente nuestra comprensión del impacto de la enfermedad en las propiedades funcionales de las vías respiratorias, el desarrollo de modelos matemáticos podría potencialmente aplicarse en el diagnóstico de ciliopatía para predecir la progresión de la enfermedad», aseguró Amy Ryan, profesora de medicina en Keck.

Las técnicas de diagnóstico actuales requieren experiencia científica muy específica, lo que las convierte en un desafío.

Las expertas aseguraron que su objetivo a largo plazo es combinar modelos de laboratorio con modelos computacionales para crear una herramienta médica, que pueda ayudar a evaluar la terapéutica dirigida a las enfermedades pulmonares, caracterizadas por una depuración mucociliar deficiente o un funcionamiento deficiente de la metodología de autolimpieza en las vías respiratorias.