Spiegato: come attacca il coronavirus, passo dopo passo

È ancora un 'nuovo' coronavirus che causa il COVID-19, ma il quadro emergente ha fornito ai ricercatori indizi su come prenderlo di mira. Uno sguardo alla sua struttura, a come infetta e ai comportamenti che gli scienziati sperano di bloccare

Superficie di SARS-CoV2, con enfatizzata una molecola proteica spike. (Fonte: Istituto Max Planck)

Nella ricerca di un trattamento per la malattia COVID-19, i ricercatori hanno preso di mira comportamenti specifici del nuovo coronavirus (SARS-CoV2) che causa la malattia. Mentre il virus stesso è ancora in fase di studio, la ricerca di un trattamento si basa su ciò che è noto finora sul modo in cui infetta gli esseri umani.

Quindi, in che modo il coronavirus infetta qualcuno?

Inizia con il picco che dà il nome ai coronavirus. Un coronavirus è circondato da uno strato esterno grasso (busta) e sulla superficie di questo strato c'è la corona (corona) di punte fatte di proteine.

Sulla superficie delle cellule umane c'è un enzima chiamato ACE2, che funge da recettore che consente a SARS-CoV2 di lanciare il suo attacco. La proteina spike del virus si lega al recettore, quindi si fonde con la superficie cellulare e rilascia il suo materiale genetico (RNA nel caso di SARS-CoV2) nella cellula. Il coronavirus che causa la SARS, chiamato SARS-CoV, utilizza lo stesso recettore ACE2 per invadere una cellula.

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Una volta all'interno, il virus si replica utilizzando il meccanismo molecolare della cellula. Tutte queste fasi implicano varie interazioni tra proteine ​​virali e proteine ​​umane. Qualsiasi trattamento in fase di sviluppo o ricerca cercherà di inibire queste attività in una fase o nell'altra.

Quale trattamento cerca specificamente di inibire quale attività?

Le prove di solidarietà, un'iniziativa dell'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) che include l'India, stanno studiando quattro linee di trattamento utilizzando farmaci esistenti. Separatamente, vari istituti di ricerca stanno studiando il funzionamento del virus nella speranza che la conoscenza porti al riutilizzo dei farmaci esistenti o allo sviluppo di nuovi.

Gli esperimenti di Solidarnosc stanno cercando di scoprire se l'attività del virus può essere inibita:

In fase di accoglienza: Questo è l'obiettivo delle prove con una combinazione di farmaci antimalarici clorochina e idrossiclorochina . Parte della speranza deriva da uno studio del 2005 sul Virology Journal che ha studiato il ruolo della clorochina contro il virus della SARS. Ha scoperto che la clorochina ha impedito al virus di attaccarsi ai recettori ACE2. Tuttavia, poiché la clorochina provoca gravi effetti collaterali, gli attuali studi vengono condotti con una combinazione con il suo derivato meno tossico, l'idrossiclorochina.

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L'effetto di questi due farmaci sulla SARS-CoV2 è ancora oggetto di studio in tutto il mondo.

Nella fase di ingresso della cella: La combinazione clorochina-idrossiclorochina entra di nuovo in gioco. Molti virus entrano in una cellula acidificando i compartimenti all'interno della membrana sulla superficie cellulare e quindi violando la membrana stessa. Quando la clorochina e l'idrossiclorochina entrano nel compartimento, perde parte della sua acidità; l'obiettivo delle prove è quello di ostacolare il virus in questa fase.

In fase di replica: Numerosi studi stanno cercando di ostacolare la replicazione in una fase chiave durante la quale il virus utilizza gli enzimi per scomporre le proteine, portando a una catena di nuovi virus. Il farmaco lopinavir, ad esempio, è noto per inibire l'enzima utilizzato dall'HIV per dividere le proteine, ma poiché il lopinavir stesso tende a degradarsi nel corpo umano, viene utilizzato in combinazione con ritonavir, che gli consente di durare più a lungo. Una serie di studi di Solidarnosc sta esaminando questa combinazione di farmaci anti-HIV e un altro sta studiando lopinavir-ritonavir combinato con interferone-beta, una molecola che regola l'infiammazione nel corpo.

Una volta all'interno, il virus si replica utilizzando il meccanismo molecolare della cellula. (Foto AP)

Gli studi di Solidarnosc con il farmaco remdesivir, originariamente creato per combattere il virus Ebola, cercheranno di inibire il nuovo coronavirus prendendo di mira l'azione di un enzima chiave che ne facilita la replicazione. Precedenti studi lo avevano dimostrato efficace negli animali infetti da SARS e MERS coronavirus. Quest'anno, uno studio pubblicato su Cell Research ha riportato che una combinazione di clorochina e remdesivir può ostacolare la replicazione di SARS-CoV2 nelle cellule in coltura.

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Quali sono gli altri studi guardando?

Alcuni studi stanno esaminando la struttura del virus, mentre altri stanno studiando il suo comportamento come potenziale bersaglio per futuri farmaci. Per esempio:

Struttura: Al Max Planck Institute in Germania, i ricercatori hanno identificato la proteina spike non solo come l'arma più affilata del virus, ma anche come il suo tallone d'Achille. Gli anticorpi possono riconoscere la proteina spike, legarsi ad essa e contrassegnarla come bersaglio per le cellule immunitarie. Tuttavia, il virus ha anche uno strato di zucchero che nasconde parti delle sue proteine ​​​​spike dalle cellule immunitarie.

Pertanto, i ricercatori stanno analizzando lo scudo di zucchero e stanno cercando di calcolare come le proteine ​​spike si muovono sulla superficie del virus e come cambiano la loro forma. Utilizzando i supercomputer, i ricercatori sperano di identificare i siti di legame per gli anticorpi e pianificano di confrontarli con le proprietà di legame dei farmaci esistenti e quindi identificare gli ingredienti che possono bloccare la proteina spike. Naturalmente, riproporre farmaci che sono già sul mercato è molto più veloce che trovare nuovi ingredienti attivi e testarli in lunghi studi clinici, ha affermato in una nota Gerhard Hummer, direttore dell'Istituto di biofisica Max Planck.

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Alcuni studi stanno esaminando la struttura del virus, mentre altri stanno studiando il suo comportamento come potenziale bersaglio per futuri farmaci.

Comportamento: In uno studio della scorsa settimana sul Journal of Clinical Medicine, i ricercatori delle Università di Bologna e Catanzaro (Italia) hanno mappato le interazioni tra proteine ​​virali e proteine ​​umane. Quando il virus attacca, il corpo risponde attivando alcune proteine ​​e disattivandone altre per ostacolarlo. Allo stesso tempo, il corpo ha altri meccanismi che il virus sfrutta. Questi erano ciò che i ricercatori hanno mappato, identificando proteine ​​​​specifiche.

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Queste preziose informazioni sugli effetti del nuovo coronavirus sulle proteine ​​delle cellule umane potrebbero rivelarsi fondamentali nel reindirizzare lo sviluppo di terapie farmacologiche, dal momento che i comuni trattamenti antivirali sembrano non avere successo, ha affermato l'autore principale Federico M Giorgi dell'Università di Bologna in una dichiarazione.

Oltre alle sperimentazioni di Solidarnosc, esistono studi su farmaci specifici?

I rapporti stanno emergendo di volta in volta. La scorsa settimana su Nature, una collaborazione internazionale guidata da ricercatori della ShanghaiTech University ha riportato sei possibili farmaci candidati, che hanno identificato dopo aver testato più di 10.000 composti. Il progetto ha preso di mira l'enzima principale della SARS-CoV2 per la scissione delle proteine, Mpro, che svolge un ruolo chiave nella mediazione della replicazione virale. I ricercatori hanno aggiunto farmaci direttamente all'enzima o alle colture cellulari che coltivano il virus, valutando quanto di ciascun composto è necessario per fermare l'enzima. Sei farmaci sembravano essere efficaci, hanno riferito.

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