En un pasillo angosto de la escuela de medicina, Matt Stewart abrió un gabinete grande para revelar docenas de estantes llenos de cajas y bandejas de madera, algunas de al menos 100 años.

Stewart, alto y de cabello plateado, sacó una de las bandejas y mostró su contenido: finas rebanadas de huesos de cráneo humano y los órganos auditivos y del equilibrio que contienen, teñidos en tonos rosados. Pegados a portaobjetos de microscopio, los fragmentos anatómicos se asemejaban al arte abstracto de un sello de goma, no más grandes que las huellas dactilares. “Nuestra historia de Johns Hopkins”, dijo, refiriéndose a la colección de especímenes de la universidad de más de 5,000 pacientes.
El equipo de investigación de Stewart en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore tuvo un viaje largo y complicado para hacer diapositivas como estas en 2021. Los investigadores necesitan estas muestras, cortadas de la porción del cráneo que alberga el oído interno, para hacer una pregunta fundamental sobre el nuevo coronavirus. , SARS-CoV-2: ¿Invade directamente las células de los tejidos que permiten la audición y el equilibrio?
Los datos sobre los problemas del oído en relación con el covid-19, la enfermedad causada por el SARS-CoV-2, son irregulares. Hasta la fecha, los informes de casos y los estudios pequeños han encontrado que algunos pacientes con Covid-19 experimentan una pérdida auditiva significativa y rápida, un zumbido en los oídos llamado tinnitus o problemas de equilibrio. Las estimaciones varían sobre la prevalencia de estos síntomas, pero debido a que el coronavirus ha infectado a cientos de millones de personas, incluso un pequeño porcentaje de pacientes con Covid que experimentan pérdida de audición sumaría un gran aumento a nivel mundial. Sin embargo, no se ha establecido un vínculo causal entre el nuevo coronavirus y los síntomas auditivos. Los problemas de audición ni siquiera están en las listas de síntomas de covid-19, a corto o largo plazo, publicadas por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades.
Hay varias explicaciones posibles de por qué la enfermedad podría estar asociada con problemas auditivos graves, y es posible que los científicos nunca identifiquen todos los mecanismos subyacentes. Pero investigadores como Stewart siguen la teoría de que el virus podría estar dañando directamente las células del oído interno. Ya se sabe que el coronavirus infecta las células de la cavidad nasal superior, lo que provoca la pérdida del olfato. Un proceso similar podría ocurrir en el oído, explicó Stewart, director médico asociado que se especializa en cirugía del oído interno en el Hospital Johns Hopkins.
Las implicaciones se extenderían más allá del nuevo coronavirus. Cada año, unas 90 000 personas en los Estados Unidos, es decir, 27 de cada 100 000, experimentan una pérdida auditiva repentina debido al daño en el oído interno, y se cree que los virus son la causa de muchos de estos casos. Los virus también pueden provocar otros problemas de audición y equilibrio. Pero investigar por qué los virus causan estos problemas ha sido durante mucho tiempo un desafío para los científicos. Para estudiar estas partes delicadas, los investigadores no pueden cortar el oído interno de una persona viva; la investigación requeriría la extirpación de tejido sensible, con el riesgo de una lesión que podría resultar en sordera total o pérdida del equilibrio.

La pandemia de Covid-19 ha motivado a los investigadores a desarrollar nuevos enfoques para abordar esta cuestión de larga data. En Johns Hopkins, Stewart y sus colegas están usando cadáveres, diseccionando las orejas usando métodos quirúrgicos del siglo XIX y, más recientemente, con una sierra con hoja de diamante de $7,000. Mientras tanto, un grupo separado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Enfermería de Ojos y Oídos de Massachusetts ha abordado la cuestión mediante el estudio de restos de tejido humano de cirugías raras y mediante el cultivo de tejido del oído interno a partir de células madre, un tipo único de célula que puede replicarse y generar órganos El equipo publicó los primeros resultados en la revista Nature Communications Medicine en octubre.
Los virus como el SARS-CoV-2, el herpes y el citomegalovirus común “tienen todos estos tentáculos que parecen tocar la oreja, pero nadie ha podido estudiarlos porque la oreja es muy inaccesible”, dijo el virólogo Lee Gehrke, autor principal. del estudio de Medicina de las Comunicaciones y profesor tanto en el MIT como en la Universidad de Harvard. “Así que esa es la parte que creo que me emociona más”, dijo. “Ahora tenemos una manera de ver estas cosas de una manera que no podíamos hacer antes”.
Los cadáveres pueden ser difíciles de conseguir porque requieren donantes. Pero para el equipo de Stewart, obtener cadáveres de pacientes que habían muerto con covid-19 no fue la parte más difícil: Johns Hopkins inicialmente pudo proporcionar tres. El mayor desafío fue cumplir con las pautas de los CDC. Al principio de la pandemia, cuando comenzó la investigación, nadie sabía exactamente cuánto tiempo podría sobrevivir el coronavirus en diferentes condiciones. Los CDC desaconsejaron el uso de herramientas quirúrgicas eléctricas como taladros, que serían la opción más obvia para entrar en el oído de un cadáver, pero también podrían disparar partículas virales al aire y representar un riesgo para cualquier persona en la habitación. Dado que las herramientas modernas no existían, Stewart tuvo que confiar en técnicas quirúrgicas de finales del siglo XIX, realizadas con herramientas manuales que no hacían girar eléctricamente partículas virales a alta velocidad.
En una sala de autopsias, los investigadores se pusieron máscaras N95 y otros equipos quirúrgicos. En cada cadáver, comenzaron haciendo una incisión detrás de la oreja y luego encontraron la abertura triangular a la mastoides, una parte del cráneo que “parece una colmena con un montón de células de aire y muy, muy, muy delgada”. hueso”, dijo Stewart. Operaron con un pequeño instrumento parecido a un cincel llamado osteótomo, además de un conjunto de instrumentos llamados curetas, “que parecen pequeñas bolas de helado afiladas”, dijo Stewart. Las curetas pueden raspar una fracción de milímetro a la vez. Desde la mastoides crearon una abertura de 2 milímetros, aproximadamente del ancho de un fideo de espagueti, en el oído medio. Luego limpiaron el interior con un pequeño cepillo desechable.
Los investigadores de Hopkins finalmente encontraron la firma genética del coronavirus SARS-CoV-2 en dos de los tres cadáveres, lo que confirma que el virus puede llegar al oído medio y la mastoides. Stewart y sus colegas publicaron estos hallazgos en una carta de investigación en la revista JAMA Otolaryngology-Head & Neck Surgery en julio de 2020, y recomendaron que los proveedores de atención médica usen protección para los ojos y máscaras N95 durante los procedimientos que involucran el oído medio. (En una investigación de seguimiento no publicada, la firma viral se encontró en el 60 por ciento de más de 20 cadáveres).
En un correo electrónico a Undark, Jameel Muzaffar, cirujano e investigador de la Universidad de Cambridge y Oto Health en el Reino Unido, dijo que no le sorprendió la firma del SARS-CoV-2 en el oído medio y la mastoides, ya que ambas estructuras están vinculadas. a la nariz, donde se sabe que se concentra el coronavirus. De hecho, dijo Stewart, el virus podría haber viajado con “mocos infectados” desde otra parte de los senos paranasales sin invadir necesariamente las preciosas células del oído interno.
El estudio respalda “la idea de que, dado que el virus está presente en el oído medio, podría acceder más fácilmente al oído interno”, lo que podría causar una pérdida auditiva repentina, dijo Muzaffar. Aún así, no respondió a la pregunta: ¿Podría el coronavirus invadir y dañar directamente las células auditivas?

Un estudio de diciembre de 2020 en Laryngoscope exploró esta pregunta en un organismo más fácil de examinar que los humanos: los ratones. Se sabe que el nuevo coronavirus ingresa a las células al interactuar con un receptor llamado ACE-2, que se encuentra en la superficie de algunas células humanas. Investigadores de la Universidad de Tokio observaron si los receptores ACE-2 y las proteínas relacionadas están presentes en las estructuras de las orejas de los ratones. Resulta que lo son.
Ese estudio “encendió un fuego progresivo debajo de mí”, dijo Stewart. Si su equipo replicara esto en humanos, necesitarían cortar el oído interno en secciones transversales delgadas individuales para analizarlas bajo un microscopio. Pero desde el momento en que los investigadores obtienen muestras de orejas de cadáveres, los huesos pueden tardar un año en ablandarse lo suficiente como para cortarlos en rodajas finas. Eso es mucho tiempo de espera en una pandemia.
Para observar las células humanas, el equipo de Stewart necesitaría hacer nuevas diapositivas con cortes transversales delgados de los órganos de la audición y el equilibrio como los históricos en los gabinetes de los pasillos de las escuelas de medicina. En el estudio de cadáver anterior, su equipo no tenía una forma de acceder al oído interno. Esta vez, tendrían que abrirse camino hasta esa zona delicada y hacer cortes muy finos.
Stewart recordó cuando estudió geoquímica como estudiante de posgrado. En ese entonces, había usado herramientas especializadas para cortar rocas y gemas. “Así que tuve la idea de usar una sierra mineralógica de diamante”, dijo Stewart. Dado que el grosor de la hoja es de solo 0,03 pulgadas, se perdería menos material al cortar el hueso temporal, una parte del cráneo que recubre el oído interno y los órganos del equilibrio. A partir de ahí, razonó Stewart, el equipo de investigación podría descalcificar rápidamente los huesos cortados con ácido para ablandarlos, de modo que pudieran llegar a esos órganos sensibles de audición y equilibrio, cortarlos en rodajas finas y realizar experimentos para buscar receptores celulares clave.
La sierra con hoja de diamante costó alrededor de $ 7,000, una compra inusual para un cirujano de oído con una idea descabellada. Si bien los Institutos Nacionales de Salud proporcionaron fondos para el estudio de cadáver anterior de Stewart, la agencia se negó a apoyar esta técnica no probada, por lo que Stewart se acercó directamente a una familia que había donado al hospital y le preguntó si apoyaría el uso de sus fondos para este proyecto. . Lo hicieron.

Los resultados preliminares sugieren que están en el camino correcto. Usando huesos temporales de seis cadáveres que no tenían una infección por covid-19, los investigadores encontraron estos tipos de receptores de células vulnerables en el oído medio, la cóclea y el sistema de equilibrio. Eso significa que el nuevo coronavirus podría causar daño auditivo al invadir directamente las células. “Esa fue una gran pieza del rompecabezas”, dijo Stewart. Esto aún no ha sido revisado por pares, pero Stewart presentó los resultados en la reunión de la Sociedad Estadounidense de Neurotología en septiembre de 2021, y su equipo está preparando un manuscrito para enviar a una revista.
Por separado, antes de la pandemia, un equipo en el área de Boston dirigido por la cirujana Konstantina Stankovic, ahora en la Universidad de Stanford, estaba cultivando tejidos del oído interno utilizando un tipo de célula madre que se agrega para formar grupos llamados organoides. Pero no fue hasta la llegada de Covid que, en colaboración con investigadores del MIT, comenzaron a usar estas células para comprender mejor la vulnerabilidad a los virus.
Bajo un microscopio, los tejidos organoides se asemejan a lo que hay dentro de un oído humano, dijo Gehrke, el virólogo que colaboró ​​con Stankovic. El equipo incluso ha desarrollado células ciliadas, receptores sensoriales que detectan el movimiento y permiten la audición con diminutos tallos llamados estereocilios que sobresalen de su superficie. Estos científicos también estudiaron el tejido del oído interno humano de dos pacientes vivos. Provino de una cirugía rara que alivia el vértigo debilitante pero reduce la audición.
Las células tanto de los organoides como de los oídos internos de los pacientes contenían las mismas proteínas que Stewart encontró en su investigación con cadáveres. Luego, Gehrke y sus colegas dieron un paso más: expusieron tanto el organoide como los tejidos del paciente al SARS-CoV-2. Como predijeron, el nuevo coronavirus infectó algunas de las células. “Su trabajo es muy importante”, escribió Stewart en un correo electrónico reciente. Gehrke caracterizó los hallazgos preliminares de Stewart como una gran noticia. “Cualquier dato que sea complementario”, dijo, es “muy útil”.
A continuación, el equipo de Stewart planea buscar evidencia de invasión directa en las células de los órganos del sistema auditivo y del equilibrio utilizando muestras de cadáveres con covid-19 positivo. De esa forma, podrían buscar posibles interacciones entre el tejido humano y un virus que lo había infectado de forma natural, en lugar de mediante un experimento. Mientras tanto, al equipo de Stankovic y Gehrke le gustaría probar tratamientos experimentales en sus organoides, dijo Gehrke, así como también observar otros virus. Ambos grupos quieren adaptar sus modelos para explorar otras posibles causas de pérdida de audición por virus, como la inflamación y las respuestas inmunitarias.
Todo esto puede conducir algún día a mejores tratamientos y atención de apoyo para las personas que luchan contra la discapacidad auditiva y del equilibrio, dijo Stewart. El tema es personal para él, ya que fue testigo de cómo su padre desarrollaba pérdida de audición después de años de usar dinamita como geólogo de campo. Debido a las dificultades de comunicación cuando los sonidos se amortiguan, añadió Stewart, el “mundo se contrae” de un paciente.
Con una mayor comprensión de cómo los virus interactúan con el oído, los médicos podrán ayudar mejor tanto a los pacientes con la enfermedad actual de covid como a los que tienen “efectos posvirales”, dijo Stewart.
Elizabeth Landau es periodista científica y comunicadora que vive en Washington, D.C. Ha colaborado con The New York Times, The Washington Post, Quanta Magazine, Smithsonian y Wired, entre otras publicaciones. Encuéntrala en Twitter en @lizlandau.