Pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp) em Botucatu identificaram dois genes altamente expressos na placenta humana que codificam proteínas que poderiam servir como uma espécie de “porta alternativa” para a entrada do novo coronavírus (SARS-CoV-2) nas células: a dipeptidil peptidase 4 (DPP4) e a catepsina L (CTSL).

Como explicam os autores no texto, as células da placenta expressam, durante toda a gestação, quantidades muito pequenas das duas principais moléculas usadas pelo SARS-CoV-2 para infectar células humanas: a enzima conversora da angiotensina 2 (ACE2) e a serino-protease transmembranar 2 (TMPRSS2). No entanto, a presença do vírus nesse órgão já foi confirmada, em estudos de outros grupos, tanto por microscopia eletrônica quanto por RT-PCR (reação em cadeia da polimerase após transcrição reversa), exame capaz de identificar o RNA viral usado para diagnosticar a COVID-19. Além disso, o vírus já foi detectado no organismo de recém-nascidos. Ainda não se sabe se a transmissão ocorreu dentro do útero ou durante o parto.

“Partindo dessas evidências, decidimos investigar se haveria um mecanismo alternativo capaz de permitir a infecção das células placentárias, ainda que de forma menos eficiente do que o mediado pela proteína ACE2. A presença do SARS-CoV-2 na placenta poderia levar à transmissão intrauterina do novo coronavírus, condição associada a prejuízos no desenvolvimento fetal”, diz à Agência FAPESP Luis Antonio Justulin, professor do Instituto de Biociências de Botucatu (IBB-Unesp).

No Departamento de Biologia Estrutural e Funcional do IBB-Unesp, o pesquisador coordena um projeto dedicado a investigar como diferentes condições vivenciadas no útero materno e ao longo da primeira infância podem impactar a saúde da prole ao longo da vida, de acordo com o conceito da Origem Desenvolvimentista de Saúde e Doença (DOHaD). Em um experimento feito com ratos, por exemplo, o grupo mostrou que filhos de mães alimentadas com dieta pobre em proteínas durante o período de gestação e lactação correm risco consideravelmente maior de desenvolver câncer de próstata ao envelhecer.

No caso do SARS-CoV-2, ainda não há relatos de bebês nascidos com sequelas decorrentes da infecção materna. Contudo, estudos já mostraram que o vírus pode causar alterações vasculares na placenta que, em teoria, poderiam prejudicar o aporte de oxigênio e nutrientes para o feto.

Para entender melhor como o novo coronavírus interage com as células da placenta, o grupo liderado por Justulin decidiu analisar dados de expressão gênica de diferentes tipos de células placentárias em diferentes momentos da gestação. Foram usados na pesquisa dados obtidos em estudos anteriores e depositados em repositórios públicos, como o Gene Expression Omnibus (GEO). O grupo então cruzou esse achado relacionado à placenta com o conteúdo de outro banco de dados denominado P-HIPSTer (sigla em inglês para predição de interações moleculares patógeno-hospedeiro por similaridade de estrutura), cujo algoritmo explora informações baseadas em sequências e estruturas moleculares para inferir a probabilidade de interações entre vírus e proteínas humanas. Esse Human-virus interactome atlas mapeia possíveis redes de interação entre proteínas humanas e proteínas de diversos vírus, possibilitando a identificação de potenciais alvos terapêuticos.

A estratégia permitiu aos pesquisadores avaliar quais genes expressos durante a gravidez codificam proteínas com maior potencial para interagir com as principais proteínas de diferentes coronavírus, entre eles os SARS-CoV-2, o SARS-CoV (causador da síndrome respiratória aguda grave) e o MERS-CoV (da síndrome respiratória do Oriente Médio).

“Fizemos dois tipos de análise. Inicialmente avaliamos a interação das proteínas virais com todas as proteínas placentárias. Em seguida, avaliamos essa interação considerando quais genes tinham a expressão diminuída ou aumentada ao longo da gravidez”, explica Justulin.

Com o objetivo de descobrir especificamente quais células da placenta expressam os genes das proteínas identificadas que potencialmente interagem com o vírus, o grupo recorreu a conjuntos de dados públicos disponíveis nos bancos COVID-19 Cell Atlas e Human Cell Atlas Data Portal. Esses repositórios possuem dados de sequenciamento de RNA de célula única (do inglês, single-cell RNA-Seq). Com esse tipo de análise, é possível obter o transcriptoma de cada uma das células que compõem um tecido, em vez de olhar o tecido como um todo.

As análises por bioinformática foram realizadas em colaboração com os pesquisadores Robson Carvalho (IBB-Unesp) e Célia Regina Nogueira (Departamento de Clínica Médica da Faculdade de Medicina de Botucatu), além da aluna de doutorado Sarah Santiloni Cury (IBB-Unesp).

Principais achados

As análises e simulações revelaram que as células trofoblásticas que compõem as vilosidades coriônicas da placenta – parte fetal do órgão – coexpressam altas quantidades de DPP4 e de CSTL durante toda a gestação.

“A DPP4 já foi relacionada à infecção pelo MERS-CoV em estudos anteriores e, a CSTL, ao SARS-CoV. Fizemos algumas análises de tecidos fetais e vimos que essas duas proteínas também estão expressas no feto em quantidades significativas”, conta Justulin.

O estudo revelou ainda que ao longo da gravidez há uma grande alteração na expressão dos genes DAAM1 e PAICS (enquanto o primeiro aumenta, o segundo diminui com o passar dos trimestres). Ambos codificam proteínas que, segundo as simulações computacionais realizadas na Unesp, são capazes de interagir com proteínas de coronavírus.

Na avaliação dos autores, o artigo recém-divulgado apresenta as primeiras evidências da existência de um mecanismo alternativo de infecção das células placentárias pelo SARS-CoV-2, que precisará ser confirmado e melhor compreendido em estudos futuros. Uma das ideias do grupo é analisar a expressão gênica na placenta de gestantes que contraíram COVID-19.

“Também pretendemos infectar células placentárias in vitro e observar o que acontece em termos de expressão gênica. Mas esse tipo de experimento requer um laboratório com nível 3 de biossegurança e, para isso, estamos firmando parcerias com grupos de outras instituições”, diz Justulin.

O trabalho divulgado na bioRxiv contou com apoio da FAPESP também por meio de um auxílio concedido a Carvalho e de uma Bolsa de Doutorado concedida a Flávia Bessi Constantino, primeira autora.

“Neste momento de dificuldade mundial é gratificante poder contribuir de alguma forma para desvendar os mecanismos de infecção do vírus. Como nossa linha de pesquisa é relacionada com as fases iniciais do desenvolvimento, ficamos intrigados com a possibilidade de o vírus infectar a placenta e causar complicações para o desenvolvimento embrionário. Foi assim que surgiu a ideia do trabalho”, afirma Constantino.(Do  Acontece Botucatu)