Identificazione e modulazione dell’mRNA del recettore di SARS-CoV-2 (ACE-2) in cellule tiroidee umane

SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus-2) is an infectious agent belonging to coronavirus family and it’s responsible for the current global pandemic. SARS-CoV-2 uses the angiotensin-converting-enzyme 2 (ACE-2) as a cell receptor to invade human cells. ACE-2 was found to be highly expressed in pneumocytes in the lower parts of the human respiratory tract, but further evidence also demonstrated its expression in cardiovascular, digestive, urinary and reproductive systems. The anatomic location of thyroid, which is contiguous to the upper airways, supports the hypothesis that the thyroid could be a target of SARS-CoV-2. However, there are no in vitro studies which demonstrated the presence of ACE-2 receptor in thyroid cells. Identifying the cell subsets expressing ACE-2, and also the factors involved in the regulation of ACE-2 expression by human cells, is critical for understanding the pathogenesis of the SARS-CoV-2 and for developing strategies aimed at counteract the infection. Previous studies demonstrated that ACE-2 mRNA levels are up-regulated by several factors including inteferons (IFNs), a family of cytokines with a central role in virus-directed innate immunity. The first aim of this study was to investigate by Real Time-PCR whether the mRNA encoding for ACE-2 was detectable in thyroid tissue samples and in human thyroid cells. The second step, was to investigate whether IFN-g and another pro-inflammatory cytokine, TNF-a, alone or in combination, would be able to increase ACE-2 mRNA levels in human thyroid cells in primary cultures (NHT). The results of the present study demonstrated that the mRNA encoding for the ACE-2 receptor is detectable in thyroid cells, making them a potential target for SARS-CoV-2 entry. It was also demonstrated that IFN-g significantly upregulated the expression of ACE-2 in NHT. Furthermore, the combined treatment with IFN-g and TNF-a further increased (in some cell culture samples) the levels of ACE-2 mRNA just up-regulated by IFN-g alone. This would imply that an increased transcription of ACE-2 by any agent would likely increase viral entry and amplify viral replication also in thyroid cells.

SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus-2) è un agente patogeno appartenente alla famiglia dei coronavirus, responsabile dell’attuale pandemia mondiale. Diversi studi hanno dimostrato che SARS-CoV-2 utilizza ACE-2 (angiotensin-converting-enzyme 2) come recettore cellulare per infettare le cellule umane. ACE-2 è espresso in particolar modo a livello degli pneumociti, nel basso tratto respiratorio umano, ma anche in altri numerosi tessuti dell’apparato digerente, urinario, riproduttivo e cardiovascolare. La ghiandola tiroidea è collocata molto vicino al tratto respiratorio superiore e proprio la sua collocazione la renderebbe un organo facilmente coinvolgibile dall’infezione da parte di SARS-CoV- 2. Tuttavia, non ci sono dati in vitro che abbiano verificato la presenza del recettore ACE-2 a livello dei tireociti. Identificare i sottotipi cellulari che esprimono ACE-2, e i fattori coinvolti nella regolazione dell’espressione di questo recettore, è importante per capire i meccanismi di patogenesi di SARS-CoV-2 e poter sviluppare strategie atte a combattere l’infezione. Studi precedenti hanno identificato diversi fattori in grado di “up-regolare” l’espressione di ACE-2, tra cui gli interferoni, citochine coinvolte nell’immunità innata nei confronti dei virus. L’obiettivo di questo studio è stato in primo luogo investigare, tramite Real Time-PCR, se l’mRNA codificante per ACE-2 fosse presente in campioni di tessuto tiroideo e in colture primarie di tireociti umani. Successivamente, si è valutato se il trattamento in vitro con IFN-g (da solo o in combinazione con la citochina pro-infiammatoria TNF-a), fosse in grado di indurre un incremento dell’mRNA di ACE-2 in colture primarie di tireociti umani. I risultati mostrano che l’mRNA codificante per ACE-2 è presente nelle cellule tiroidee, rendendole quindi un potenziale target per l’ingresso di SARS-CoV-2. È stato anche dimostrato che IFN-g aumenta l’espressione di ACE-2 nelle cellule umane tiroidee normali in coltura primaria (NHT). Inoltre, il trattamento delle cellule con IFN-g in combinazione con un’altra citochina pro- infiammatoria, TNF-a, è in grado di aumentare ulteriormente i livelli di mRNA di ACE-2 raggiunti con il solo IFN. Questo implica che un aumento nella trascrizione di ACE-2 da parte di IFN-g , indotto da una qualsiasi condizione, potrebbe incrementare l’ingresso virale e amplificare la replicazione del virus anche a livello delle cellule tiroidee.