I ricercatori di tutto il mondo stanno correndo per sviluppare potenziali vaccini e farmaci per combattere il nuovo coronavirus, chiamato SARS-Cov-2. Ora, un gruppo di ricercatori ha scoperto la struttura molecolare di una proteina chiave che il coronavirus utilizza per invadere le cellule umane, potenzialmente aprendo la porta allo sviluppo di un vaccino, secondo nuovi risultati.
Ricerche precedenti hanno rivelato che i coronavirus invadono le cellule attraverso le cosiddette proteine "spike", ma quelle proteine assumono forme diverse in diversi coronavirus. Capire la forma della proteina spike in SARS-Cov-2 è la chiave per capire come colpire il virus, ha detto Jason McLellan, autore senior dello studio e professore associato di bioscienze molecolari presso l'Università del Texas ad Austin.
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Sebbene il coronavirus utilizzi molte proteine diverse per replicare e invadere le cellule, la proteina di picco è la principale proteina di superficie che utilizza per legarsi a un recettore, un'altra proteina che agisce come una porta in una cellula umana. Dopo che la proteina del picco si lega al recettore delle cellule umane, la membrana virale si fonde con la membrana cellulare umana, permettendo al genoma del virus di entrare nelle cellule umane e iniziare l'infezione. Quindi "se riesci a prevenire l'attaccamento e la fusione, impedirai l'ingresso", ha detto McLellan a Live Science. Ma per colpire questa proteina, devi sapere che aspetto ha.
All'inizio di questo mese, i ricercatori hanno pubblicato il genoma di SARS-Cov-2. Usando quel genoma, McLellan e il suo team, in collaborazione con il National Institutes of Health (NIH), hanno identificato i geni specifici che codificano per la proteina spike. Hanno quindi inviato le informazioni sui geni a un'azienda che ha creato i geni e li ha rispediti indietro. Il gruppo ha quindi iniettato quei geni nelle cellule di mammifero in una capsula da laboratorio e quelle cellule hanno prodotto le proteine del picco.
Successivamente, usando una tecnica di microscopia molto dettagliata chiamata microscopia elettronica criogenica, il gruppo ha creato una "mappa" o "modello" 3D delle proteine del picco. Il progetto ha rivelato la struttura della molecola, mappando la posizione di ciascuno dei suoi atomi nello spazio.
"È impressionante che questi ricercatori siano stati in grado di ottenere la struttura così rapidamente", ha detto Aubree Gordon, professore associato di epidemiologia all'Università del Michigan, che non faceva parte dello studio. "È un passo avanti molto importante e può aiutare nello sviluppo di un vaccino contro la SARS-COV-2."
Stephen Morse, professore alla Mailman School of Public Health della Columbia University, che non faceva parte dello studio, concorda. La proteina del picco "sarebbe la scelta probabile per il rapido sviluppo di antigeni del vaccino" e trattamenti, ha detto a Live Science in una e-mail. Conoscere la struttura sarebbe "molto utile nello sviluppo di vaccini e anticorpi con una buona attività", così come la produzione di maggiori quantità di queste proteine, ha aggiunto.
Il team sta inviando queste "coordinate" atomiche a dozzine di gruppi di ricerca in tutto il mondo che stanno lavorando allo sviluppo di vaccini e farmaci per colpire la SARS-CoV-2. Nel frattempo, McLellan e il suo team sperano di usare la mappa della proteina spike come base per un vaccino.
Quando invasori stranieri, come batteri o virus, invadono il corpo, le cellule immunitarie reagiscono producendo proteine chiamate anticorpi. Questi anticorpi si legano a strutture specifiche sull'invasore estraneo, chiamato antigene. Ma la produzione di anticorpi può richiedere del tempo. I vaccini sono antigeni morti o indeboliti che addestrano il sistema immunitario a creare questi anticorpi prima che il corpo sia esposto al virus.
In teoria, la stessa proteina spike "potrebbe essere il vaccino o le varianti di un vaccino", ha detto McLellan. Quando si inietta questo vaccino a base di proteine a spillo, "gli esseri umani producono anticorpi contro lo spike, e quindi se fossero mai esposti al virus vivo", il corpo sarebbe preparato, ha aggiunto. Sulla base di ricerche precedenti effettuate su altri coronavirus, i ricercatori hanno introdotto mutazioni o modifiche per creare una molecola più stabile.
In effetti, "la molecola sembra davvero buona; è davvero ben educata; il tipo di struttura dimostra che la molecola è stabile nella corretta conferma che speravamo", ha detto McLellan. "Quindi ora noi e altri useremo la molecola che abbiamo creato come base per l'antigene del vaccino." I loro colleghi del NIH ora inietteranno queste proteine di picco negli animali per vedere come le proteine innescano la produzione di anticorpi.
Tuttavia, McLellan pensa che un vaccino sia probabilmente tra 18 e 24 mesi di distanza. Questo è "ancora abbastanza veloce rispetto al normale sviluppo del vaccino, che potrebbe richiedere circa 10 anni", ha detto.
I risultati sono stati pubblicati oggi (19 febbraio) sulla rivista Science.
