Virus-immagine: cellule della barriera emato-encefalica derivate da cellule staminali. Crediti: Pablo Alvarez/Li Lab.
I virus trasmessi dalle zanzare possono causare molto più di febbre e dolori articolari. Nei casi più gravi, invadeno il cervello, causando convulsioni, encefalite, perdita di memoria permanente e talvolta la morte. Ma grazie a un nuovo studio dell’UCLA, i ricercatori hanno scoperto come alcuni di questi virus violano le difese del cervello e indicano come tenerli lontani.
Le neuropatie indotte da alfavirus rappresentano una significativa minaccia globale per le popolazioni pediatriche, geriatriche e immunodepresse. Tra gli alfavirus, il virus dell’encefalite equina orientale (EEEV) e il virus chikungunya (CHIKV) si distinguono rispettivamente come i più letali e i più diffusi, entrambi in grado di causare gravi disturbi neurologici negli esseri umani. Sebbene i casi di EEEV siano rari, fino al 50% delle infezioni provoca un’encefalite fatale. Il CHIKV è studiato principalmente per i suoi effetti artritogeni, ma può anche provocare convulsioni ed encefalite. In particolare, l’RNA del CHIKV è stato rilevato nel liquido cerebrospinale di tutti i casi fatali in uno studio, sottolineando il ruolo della neuroinvasione. Per stabilire l’infezione nel sistema nervoso centrale (SNC), gli alfavirus si basano sulla disseminazione ematogena e devono bypassare la barriera emato-encefalica (BEE). Di conseguenza, la comprensione delle interazioni molecolari alfavirus-BEE è essenziale per lo sviluppo di contromisure
La ricerca, pubblicata su Cell Reports, si concentra sul virus Sindbis, un agente patogeno relativamente lieve che gli scienziati utilizzano come sostituto sicuro per virus più pericolosi trasmessi dalle zanzare, come chikungunya.
Utilizzando un modello basato sulle cellule staminali della barriera emato- encefalica umana, sviluppato con collaboratori della Florida State University, il team dell’UCLA ha confrontato due ceppi di Sindbis strettamente correlati, uno che invade il cervello e l’altro no e ha scoperto che piccoli cambiamenti nelle proteine di superficie virali chiamate glicoproteine determinano se il virus può attraversare la barriera emato- encefalica.
Il team ha scoperto che il ceppo invasivo si lega solo a una o due proteine specifiche sulle cellule della barriera emato-encefalica, trasformandole in porte d’ingresso che lasciano entrare il virus. Al contrario, il ceppo non invasivo distribuisce i suoi sforzi su molti recettori e ha molto meno successo.
“Ciò che ci ha sorpreso di più è stato il fatto che il ceppo invasivo restringe il suo campo d’azione”, ha affermato Pablo Alvarez, primo autore dello studio e studente laureato nel laboratorio dell’autrice senior Melody Li. “Non prova tutte le opzioni: si specializza e questo lo rende molto più efficace”.
Per verificare se questo schema sia valido più ampiamente, i ricercatori si sono concentrati su chikungunya, che ha alimentato importanti epidemie in tutto il mondo. Hanno scoperto che un ceppo di chikungunya patogeno era molto più efficace nell’infettare le cellule della barriera emato-encefalica rispetto a un ceppo più debole che non causava malattie gravi.
Nel complesso, i risultati suggeriscono che la capacità di infettare le cellule della barriera emato- encefalica è una caratteristica comune degli alfavirus che raggiungono il cervello, anche se virus diversi utilizzano strategie diverse per farlo. Individuando le glicoproteine virali e i loro partner proteici dell’ospite, lo studio evidenzia promettenti bersagli molecolari per futuri vaccini e farmaci antivirali.
“Identificare questa stretta di mano tra le proteine virali e i vasi sanguigni del cervello ci fornisce un bersaglio chiaro”, ha affermato Li, Professore associato di microbiologia, immunologia e genetica molecolare e membro dell’UCLA Broad Stem Cell Research Center. “Se riusciamo a bloccare questa interazione, potremmo essere in grado di fermare l’infezione prima che raggiunga il cervello”.
Sebbene il Sindbis in sé non rappresenti una grave minaccia per l’uomo, alfavirus correlati, in grado di invadere il cervello e causare gravi malattie, sono già presenti nel virus dell’encefalite equina orientale degli Stati Uniti, presente sulla costa orientale. La sua diffusione ha scatenato l’allarme sanitario perché le infezioni che raggiungono il cervello sono spesso fatali.
Chikungunya, ormai presente in oltre 100 paesi, ha causato anche epidemie con gravi complicazioni neurologiche. Il cambiamento climatico e i viaggi globali stanno ampliando la gamma di zanzare portatrici di questi virus, aumentando il rischio di trasmissione in nuove regioni.
“Questi virus sono già presenti e il cambiamento climatico non fa che aumentare il rischio”, ha affermato Alvarez. “Imparando come violano le difese del cervello, possiamo identificarne i punti deboli, e questo è il primo passo per proteggere le persone dalle conseguenze più devastanti“.
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Guardando al futuro, i ricercatori intendono studiare altri alfavirus e approfondire le esatte interazioni a livello atomico tra glicoproteine virali e recettori dell’ospite. Tali informazioni potrebbero guidare lo sviluppo di terapie che impediscano al virus di penetrare nel cervello o guidare la progettazione di ceppi virali indeboliti da utilizzare come vaccini.
“Questo è solo l’inizio”, ha detto Li. “Migliorando i nostri modelli e ampliando i nostri studi, speriamo di anticipare questi patogeni emergenti“.
Fonte:Cell Reports