Identificando a suscetibilidade de células que expressam GFAP à infecção por SARS-CoV-2 usando células neurais humanas derivadas de iPSC

Como um vírus da COVID-19 pode alcançar células cerebrais

Muitas pessoas com COVID-19 relatam problemas como dores de cabeça, perda de olfato, confusão ou um persistente “névoa mental”. Esses sintomas sugerem que o vírus que causa a COVID-19, o SARS-CoV-2, pode em alguns casos afetar o cérebro. Ainda assim, tem sido difícil estudar exatamente quais células cerebrais estão em risco e por qual via o vírus se estabelece. Este estudo constrói um modelo laboratorial humano rápido de tecido cerebral para responder a uma pergunta simples, porém importante: quais células do cérebro são mais vulneráveis ao SARS-CoV-2, e o que pode explicar essa vulnerabilidade?

Construindo uma folha de células cerebrais em miniatura num prato

Os pesquisadores partiram de células-tronco pluripotentes induzidas humanas, que são células adultas reprogramadas de volta a um estado flexível, semelhante ao embrionário. Usando uma receita passo a passo de fatores de crescimento e nutrientes, eles incentivaram essas células a se maturarem ao longo de apenas duas semanas em uma camada plana, bidimensional, de células com características cerebrais. Uma cuidadosa “impressão digital” genética em nível de célula única mostrou que essa lâmina continha uma mistura de tipos celulares normalmente encontrados na camada externa do cérebro, incluindo vários tipos de neurônios e células de suporte. Notavelmente, a diversidade de tipos celulares após apenas 14 dias assemelhava-se à observada em organoides cerebrais tridimensionais mais antigos que geralmente levam muitos meses para crescer.

Comparando um modelo mais rápido com organoides cerebrais complexos

Para avaliar quão realista era o novo sistema, a equipe comparou seus padrões de atividade gênica com os de organoides cerebrais previamente publicados e cultivados por seis e dez meses. Ambos os sistemas compartilhavam muitos dos mesmos grandes grupos celulares, como glia radial (células de suporte imaturas), neurônios excitatórios e inibitórios, e neurônios em estágio inicial. Uma diferença chave foi que o modelo 2D rápido continha mais interneurônios e astrócitos, um tipo de célula auxiliar em forma de estrela, do que os organoides mais antigos. Essa troca sugere que, embora as culturas 2D não possuam a arquitetura 3D completa do tecido cerebral, elas capturam uma mistura rica de identidades celulares em uma fração do tempo, tornando-as especialmente úteis para estudos rápidos durante surtos emergentes.

Rastreando quais células cerebrais o vírus prefere

A equipe então expôs essas culturas mistas de células cerebrais a diferentes linhagens de SARS-CoV-2, incluindo o vírus original de Wuhan e uma variante Alpha, e observou o que acontecia nos três dias seguintes. O vírus conseguiu infectar as culturas neurais 2D e produzir novas partículas virais, enquanto uma linhagem de células nervosas comumente usada (SH-SY5Y) não suportou a infecção. Embora menos de 2% das células mostrassem sinais de infecção, a quantidade de vírus liberada no fluido de cultura foi substancial. Quando os cientistas coraram proteínas virais juntamente com marcadores para diferentes tipos celulares cerebrais, encontraram que a infecção se concentrou principalmente em células que produziam uma proteína chamada GFAP, característica de células semelhantes a astrócitos, em vez de neurônios.

Procurando pela porta de entrada viral nos astrócitos

O SARS-CoV-2 normalmente entra nas células ligando-se a uma proteína chamada ACE2, frequentemente auxiliado por outros fatores na superfície celular. Surpreendentemente, quando os pesquisadores mediram ACE2 e fatores de entrada relacionados em toda a cultura, os níveis foram muito baixos, e houve pouca diferença entre as células cerebrais 2D suscetíveis e as células resistentes SH-SY5Y. Apenas cerca de 2% das células mostraram proteína ACE2 detectável, e estas não se sobrepunham às células semelhantes a astrócitos positivas para GFAP. Para obter uma visão mais clara, a equipe voltou aos dados gênicos de célula única e examinou um painel mais amplo de genes candidatos à entrada. Aqui, os agrupamentos de astrócitos se destacaram por níveis muito mais altos de um gene chamado BSG, que codifica a proteína de superfície CD147, bem como HSPA5, outro possível coajudante da entrada viral. Esse padrão sugere que, ao menos neste modelo, o SARS-CoV-2 pode explorar portas alternativas em células semelhantes a astrócitos em vez de depender do ACE2.

O que isso significa para o cérebro e para a COVID-19

Neste modelo humano simplificado de células cerebrais, o SARS-CoV-2 pode infectar células, mas foca principalmente em células semelhantes a astrócitos que apresentam altos níveis de BSG, deixando a maioria dos neurônios intacta e sem desencadear uma forte reação inflamatória generalizada. Para não especialistas, a conclusão é que o vírus parece capaz de alcançar e infectar certas células de suporte no cérebro, e que uma proteína de superfície alternativa, CD147 (do gene BSG), pode ajudar a abrir a porta. O modelo ainda não captura todas as características do cérebro vivo, como vasos sanguíneos ou células imunes, mas oferece uma maneira rápida e realista de investigar como a COVID-19 pode perturbar a função cerebral e de testar hipóteses sobre a COVID longa e outros efeitos neurológicos persistentes.

Citação: Asavapanumas, N., Chaiwijit, P., Suksatu, A. et al. Identifying GFAP-expressing cell susceptibility to SARS-CoV-2 infection using human iPSC-derived neural cells. Sci Rep 16, 10433 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41177-z

Palavras-chave: COVID-19 e cérebro, neurotropismo do SARS-CoV-2, astrócitos, organoides cerebrais e iPSCs, receptores de entrada viral