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SARS-CoV-2 smascherato da un modello matematico

(SARS-CoV-2-Immagine Credit Public Domain).

SARS-CoV-2 è stato smascherato da un modello matematico che suggerisce strategie di trattamento ottimali. Ottenere il controllo di COVID-19 richiederà più di una vaccinazione diffusa; richiederà anche una migliore comprensione del motivo per cui la malattia non causa sintomi apparenti in alcune persone, ma porta a una rapida insufficienza multiorgano e alla morte in altre, nonché una migliore comprensione di quali trattamenti funzionano meglio e per quali pazienti.

Per affrontare questa sfida senza precedenti, i ricercatori del Massachusetts General Hospital (MGH), in collaborazione con i ricercatori del Brigham and Women’s Hospital e dell’Università di Cipro, hanno creato un modello matematico basato sulla biologia che incorpora informazioni sul noto meccanismo infettivo di SARS-CoV -2, il virus che causa COVID-19 e ì potenziali meccanismi di azione di vari trattamenti che sono stati testati in pazienti con COVID-19. 

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La ricerca di Jain è supportata dall’Investigator Award e sovvenzioni dalla National Foundation for Cancer Research, Jane’s Trust Foundation, American Medical Research Foundation e Harvard Ludwig Cancer Center.

Il modello e le sue importanti applicazioni cliniche sono descritti nella rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)

Il nostro modello prevede che i farmaci antivirali e antinfiammatori che sono stati utilizzati per la prima volta per trattare COVID-19 potrebbero avere un’efficacia limitata, a seconda dello stadio della progressione della malattia“, ha detto l’autore corrispondente Rakesh K. Jain degli Edwin L. Steele Laboratories in il Dipartimento di Radioterapia Oncologica presso MGH e Harvard Medical School (HMS).

Jain e colleghi hanno scoperto che in tutti i pazienti, la carica virale (il livello di particelle di SARS-CoV-2 nel flusso sanguigno) aumenta durante l’infezione polmonare precoce, ma poi può andare in direzioni diverse a partire dal giorno 5, a seconda dei livelli immunitari chiave delle cellule guardiane, chiamate cellule T.

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Vedi anche:SARS-CoV-2:la glicirrizina neutralizza il virus in vitro

Le cellule T sono i primi soccorritori del sistema immunitario che coordinano efficacemente altri aspetti dell’immunità. La risposta delle cellule T è nota come immunità adattativa perché è flessibile e risponde alle minacce immediate. Nei pazienti di età inferiore ai 35 anni che hanno un sistema immunitario sano, si verifica un reclutamento prolungato di cellule T, accompagnato da una riduzione della carica virale e dell’infiammazione e da una diminuzione delle cellule immunitarie aspecifiche (cosiddetta immunità “innata”). Tutti questi processi portano a un minor rischio di formazione di coaguli di sangue e al ripristino dei livelli di ossigeno nei tessuti polmonari e questi pazienti tendono a riprendersi.

Al contrario, le persone che hanno livelli più elevati di infiammazione al momento dell’infezionecome quelle con diabete, obesità o ipertensione – o il cui sistema immunitario è inclinato verso risposte immunitarie innate più attive, ma risposte immunitarie adattive meno efficaci tendono ad avere scarse risultati. 

I ricercatori hanno anche cercato di rispondere alla domanda sul perché gli uomini tendono ad avere un COVID-19 più grave rispetto alle donne e hanno scoperto che sebbene la risposta immunitaria adattativa non sia così vigorosa nelle donne come negli uomini, le donne hanno livelli più bassi di una proteina chiamata TMPRSS2 che consente a SARS-CoV-2 di entrare e infettare le cellule normali. 

Sulla base dei loro risultati, Jain e colleghi propongono che il trattamento ottimale per i pazienti più anziani – che probabilmente hanno già infiammazione e risposte immunitarie alterate rispetto ai pazienti più giovani – dovrebbe includere il farmaco anti-coagulo Eparina e / o l’uso di un farmaco inibitore del checkpoint modificante la risposta immunitaria –  nelle prime fasi della malattia e il farmaco antinfiammatorio Desametasone nelle fasi successive. Nei pazienti con condizioni preesistenti come obesità, diabete e ipertensione o anomalie del sistema immunitario, il trattamento potrebbe anche includere farmaci specificamente mirati contro le sostanze che promuovono l’infiammazione (citochine, come l’interleuchina-6) nel corpo, così come i farmaci che possono inibire il sistema renina-angiotensina (il principale meccanismo di controllo della pressione sanguigna dell’organismo), prevenendo così l’attivazione della pressione sanguigna anormale e la resistenza al flusso sanguigno che possono verificarsi in risposta alle infezioni virali.

Questo lavoro mostra come gli strumenti originariamente sviluppati per la ricerca sul cancro possano essere utili per comprendere COVID-19: il modello è stato inizialmente creato per analizzare il coinvolgimento del sistema renina-angiotensina nello sviluppo di tessuti fibrosi nei tumori, ma è stato modificato per includere SARS-CoV- 2  e meccanismi specifici di COVID-19.

 Il team sta sviluppando ulteriormente il modello e prevede di utilizzarlo per esaminare le dinamiche del sistema immunitario in risposta a diversi tipi di vaccini COVID-19, nonché comorbidità specifiche del cancro che potrebbero richiedere considerazioni speciali per il trattamento.

Gli autori co-corrispondenti sono Lance L. Munn, MGH e Triantafyllos Stylianopoulos, Università di Cipro. Altri autori sono Chrysovalantis Voutouri, U. Cyprus; Mohammad Reza Nikmaneshi, Sharif University of Technology, Iran; C. Corey Hardin, Melin J. Khandekar e Sayon Dutta, tutti di MGH; e Ankit B. Patel e Ashish Verma del Brigham and Women’s Hospital.

Fonte:newsHarvard

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