L’immagine al microscopio elettronico a trasmissione mostra SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19, isolato da un paziente negli Stati Uniti. Le punte sul bordo esterno delle particelle virali danno ai coronavirus il loro nome, a forma di corona.NIAID-RML

A fine 2019, le prime segnalazioni di un’infezione respiratoria sconosciuta – in alcuni casi fatale – sono emerse da Wuhan, in Cina. La fonte di tale infezione è stata rapidamente identificata come un nuovo coronavirus, legato a quelli che avevano causato focolai di sindrome respiratoria acuta grave (SARS) dal 2002-2004 e la sindrome respiratoria del Medio Oriente (MERS) nel 2012.

L’Organizzazione Mondiale della Sanità ha dichiarato la malattia derivante dal nuovo virus, COVID-19, un’emergenza sanitaria pubblica di interesse internazionale. All’inizio di marzo 2020, il nuovo coronavirus – ora chiamato SARS-CoV-2 – aveva infettato più di 90.000 persone in tutto il mondo e ucciso almeno 3.100.

Come gli altri coronavirus, le particelle di SARS-CoV-2 sono sferiche e hanno proteine chiamate punte che sporgono dalla loro superficie. Queste punte si attaccano alle cellule umane, poi subiscono un cambiamento strutturale che permette alla membrana virale di fondersi con la membrana cellulare. I geni virali possono quindi entrare nella cellula ospite per essere copiati, producendo altri virus. Un lavoro recente mostra che, come il virus che ha causato l’epidemia di SARS del 2002, le punte SARS-CoV-2 si legano ai recettori sulla superficie delle cellule umane chiamati enzima di conversione dell’angiotensina 2 (ACE2).

Per aiutare a sostenere i rapidi progressi della ricerca, la sequenza del genoma del nuovo coronavirus è stata rilasciata al pubblico da scienziati in Cina. Un team collaborativo che include scienziati del laboratorio del Dr. Jason McLellan all’Università del Texas a Austin e il NIAID Vaccine Research Center (VRC) ha isolato un pezzo del genoma che si prevede codifichi la sua proteina spike basata su sequenze di coronavirus correlati. Il team ha poi usato cellule coltivate per produrre grandi quantità della proteina da analizzare.

Struttura a livello atomico della proteina spike SARS-CoV-2. Il dominio di legame del recettore, la parte dello spike che si lega alla cellula ospite, è colorato in verde. UT Austin, McLellan Lab

Lo studio è stato finanziato in parte dal NIH’s National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID). I risultati sono stati pubblicati il 19 febbraio 2020, in Science.

I ricercatori hanno usato una tecnica chiamata crio-microscopia elettronica per scattare foto dettagliate della struttura della proteina spike. Questo comporta il congelamento delle particelle di virus e lo sparo di un flusso di elettroni ad alta energia attraverso il campione per creare decine di migliaia di immagini. Queste immagini vengono poi combinate per ottenere una visione dettagliata in 3D del virus.

I ricercatori hanno scoperto che il picco SARS-CoV-2 aveva da 10 a 20 volte più probabilità di legare ACE2 sulle cellule umane rispetto al picco del virus SARS del 2002. Questo potrebbe permettere alla SARS-CoV-2 di diffondersi più facilmente da persona a persona rispetto al virus precedente.

Nonostante le somiglianze nella sequenza e nella struttura tra le punte dei due virus, tre diversi anticorpi contro il virus della SARS del 2002 non sono riusciti a legarsi alla proteina della punta della SARS-CoV-2. Questo suggerisce che i potenziali vaccini e le strategie di trattamento basate sugli anticorpi dovranno essere unici per il nuovo virus.

“Speriamo che questi risultati aiutino nella progettazione di vaccini candidati e lo sviluppo di trattamenti per il COVID-19”, dice il dottor Barney Graham, vicedirettore del VRC.

I ricercatori stanno attualmente lavorando su candidati vaccini che mirano alla proteina spike della SARS-CoV-2. Sperano anche di usare la proteina spike per isolare gli anticorpi dalle persone che si sono riprese dall’infezione del nuovo coronavirus. Se prodotti in grandi quantità, tali anticorpi potrebbero potenzialmente essere usati per trattare nuove infezioni prima che sia disponibile un vaccino. Inoltre, i ricercatori del NIH stanno perseguendo altri approcci per trattare il virus.