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Una molecola nota come ACE2 si trova come una maniglia sulla superficie esterna delle cellule che rivestono i polmoni. Da gennaio 2020, i ricercatori sanno che SARS-CoV-2, il nuovo coronavirus che causa COVID-19, utilizza principalmente ACE2 per entrare in queste cellule e stabilire infezioni respiratorie.
Trovare un modo per bloccare quell’interazione tra virus e maniglia, come mezzo per trattare l’infezione, è diventato l’obiettivo di molti studi di ricerca.
I ricercatori della San Diego School of Medicine dell’Università della California hanno scoperto che SARS-CoV-2 non può aggrapparsi all’ACE2 senza un carboidrato chiamato eparan solfato, che si trova anche sulla superficie delle cellule polmonari e agisce come un co-recettore per l’ingresso virale.
“ACE2 è solo una parte della storia. Non è l’intero quadro”, dice Jeffrey Esko, PhD, Distinguished Professor of Cellular and Molecular Medicine e Co-Director of the Glycobiology Research and Training Center, University of California San Diego.
Lo studio di Esko, pubblicato il 14 settembre 2020 su Cell, introduce un potenziale nuovo approccio per la prevenzione e il trattamento di COVID-19.
Il team ha dimostrato due approcci che possono ridurre la capacità di SARS-CoV-2 di infettare cellule umane coltivate in laboratorio di circa l’80-90%: 1) rimuovere l’eparan solfato con enzimi o 2) usare l’eparina come esca per attirare e legare il coronavirus lontano dalle cellule umane.
L’eparina, una forma di eparan solfato, è già un farmaco ampiamente utilizzato per prevenire e trattare i coaguli di sangue e la ricerca suggerisce che questo farmaco approvato dalla Food and Drug Administration potrebbe essere riutilizzato per ridurre l’infezione da SARS-CoV-2.
Il team di Esko ha studiato a lungo l’eparan solfato e il ruolo che svolge nella salute e nelle malattie. Ha condotto questo studio con il visiting scholar Thomas Mandel Clausen, PhD e il ricercatore post-dottorato Daniel Sandoval, PhD.
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Sebbene il laboratorio di Esko non si concentri necessariamente sui virus, Clausen aveva precedentemente studiato come il parassita della malaria interagisce con un carboidrato correlato sulle cellule umane e Sandoval si era interessato ai virus sin da quando era uno studente universitario e si tiene ancora al passo con le ultime ricerche virologiche.
Nel tardo pomeriggio di un venerdì di marzo 2020, Clausen era stanco e, ammette, rimandava i suoi esperimenti. Invece, ha esaminato le ultime ricerche pubblicate su SARS-CoV-2. E’ stato allora che si è imbattuto in uno studio preliminare che suggeriva un’interazione tra la proteina spike del coronavirus, la “mano” che il virus usa per afferrare la maniglia dell’ACE2 , e un altro carboidrato correlato all’eparan solfato.
Entro una settimana, il team di Clausen ha testato le proprie teorie in laboratorio ed ha scoperto che la proteina spike SARS-CoV-2 si lega all’eparina. Il team ha anche studiato per scoprire la parte esatta della proteina spike SARS-CoV-2 che interagisce con l’eparina, il dominio di legame del recettore.
Quando l’eparina è legata alla proteina spike, il dominio di legame del recettore si apre e aumenta il legame con ACE2. Il virus, hanno scoperto i ricercatori, deve legare sia l’eparan solfato sulla superficie cellulare che l’ACE2 per entrare nelle cellule polmonari come dimostrato nelle celliule polmonari umane coltivate in un piatto di laboratorio.
Individuato questo meccanismo di ingresso virale, i ricercatori hanno iniziato a cercare di interromperlo. Hanno scoperto che gli enzimi che rimuovono l’eparan solfato dalle superfici cellulari impediscono a SARS-CoV-2 di entrare nelle cellule. Allo stesso modo, anche il trattamento con eparina ha bloccato l’infezione.
Il trattamento con eparina ha funzionato come antivirale alle dosi attualmente somministrate ai pazienti, anche quando i ricercatori hanno rimosso la regione anticoagulante della proteina, la parte responsabile della prevenzione dei coaguli di sangue.
“I risultati dello studio sono ancora lontani dal tradursi in un trattamento COVID-19 per le persone”, hanno detto gli autori. I ricercatori dovranno testare gli inibitori dell’eparina e dell’eparan solfato in modelli animali di infezione da SARS-CoV-2.
In uno studio correlato, gli scienziati della UC San Diego stanno anche esplorando il ruolo che i microbiomi umani, inclusi i batteri che vivono nel e sul corpo, giocano nell’alterazione dell’eparan solfato e quindi nell’influenzare la suscettibilità di una persona al COVID-19.
