Mercoledì, 28 Ottobre 2020 10:16

I ricercatori di Seattle scoprono un potente anticorpo che combatte il Coronavirus

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Gli scienziati del Fred Hutchinson Cancer Research Center di Seattle hanno dimostrato che un potente anticorpo di un sopravvissuto al COVID-19 interferisce con una caratteristica chiave sulla superficie dei picchi distintivi del coronavirus e induce pezzi critici a rompersi nel processo

L'anticorpo - una minuscola proteina a forma di Y che è una delle principali armi del corpo contro gli agenti patogeni, inclusi i virus - è stato isolato dal team del Fred Hutch da un campione di sangue ricevuto da un paziente dello stato di Washington nei primi giorni della pandemia. Il team guidato da Leo Stamatatos, Andrew McGuire e Marie Pancera del Fred Hutchinson Cancer Research Center, avevano precedentemente riferito che, tra dozzine di diversi anticorpi generati naturalmente dal paziente, questo - soprannominato CV30 - era 530 volte più potente di tutti i suoi concorrenti.

Utilizzando strumenti derivati ​​dalla fisica delle alte energie, il biologo strutturale Hutch Pancera e il suo collega dottor Nicholas Hurlburt, hanno mappato la struttura molecolare del CV30 pubblicandone i risultati sulla rivista Nature Communications.  Il prodotto della loro ricerca è un insieme di immagini 3D generati al computer che a un occhio inesperto sembrano una massa indisciplinata di filamenti, somiglianti a spaghetti. In realtà le immagini mostrano le forme precise delle proteine ​​che comprendono le strutture superficiali e critiche degli anticorpi, il picco del coronavirus e il sito di legame del picco sulle cellule umane. I modelli descrivono come queste strutture possono combaciare come pezzi di un puzzle 3D.

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Sulla superficie della complessa struttura dell'anticorpo c'è un punto sulla punta di ciascuno dei suoi bracci flosci a forma di Y. Questo pezzetto di molecole infinitamente piccolo può allungarsi ordinatamente su un punto del picco del coronavirus che altrimenti funziona come un rampino per aggrapparsi a un sito di attracco sulle cellule umane.

L'obiettivo di questi ganci è il recettore ACE2, una proteina presente sulla superficie delle cellule che rivestono i tessuti polmonari e i vasi sanguigni. Ma se gli anticorpi CV30 coprono quei ganci, il coronavirus non può agganciarsi facilmente con il recettore ACE2. La sua capacità di infettare le cellule è attenuata.

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Tuttavia, i biologi strutturali dotati degli strumenti giusti possono ora costruire immagini accurate in 3D di queste proteine e dedurre come parti di queste strutture si adattano come pezzi di puzzle e persino animare le loro interazioni.
I biologi strutturali di Fred Hutch hanno sviluppato immagini 3D di un anticorpo pescato dal sangue di un uomo sopravvissuto al COVID-19 che ha neutralizzato in modo efficiente e veloce il coronavirus.

Il dottor Nicholas Hurlburt, che ha contribuito a sviluppare le immagini, racconta questo breve video che mostra come quell'anticorpo interagisce con i famigerati picchi del coronavirus, bloccando la loro capacità di legarsi a un recettore sulle cellule umane che altrimenti rappresenta una porta all'infezione. La chiave per costruire modelli di queste proteine ​​su nanoscala è l'uso della cristallografia a raggi X. I biologi strutturali determinano le forme delle proteine ​​illuminando campioni congelati e cristallizzati di queste molecole con raggi X estremamente potenti.

I raggi X più potenti provengono da un gigantesco strumento noto come sorgente di luce di sincrotrone. Nato da esperimenti di distruzione di atomi risalenti agli anni '30, un sincrotrone è un anello di magneti estremamente potenti che vengono utilizzati per accelerare un flusso di elettroni attorno a una traccia circolare a una velocità prossima alla velocità della luce. I sincrotroni sono così costosi che solo i governi possono costruirli e gestirli. Ce ne sono solo 40 nel mondo.

Il lavoro di Pancera ha utilizzato l'Advanced Photon Source, un sincrotrone presso l'Argonne National Laboratory vicino a Chicago, gestito dall'Università di Chicago e dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. L'anello di Argonne ha un diametro di 365 metri e si trova su un sito di circa 35 ettari.

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Mentre gli elettroni sfrecciano attorno all'anello di sincrotrone, emettono raggi X enormemente potenti, molto più luminosi del sole ma emessi in lampi di raggi più piccoli di un punto. I biologi strutturali di tutto il mondo si affidano a queste brillanti linee di raggi X per illuminare cristalli congelati di proteine. Questi rivelano la loro struttura nel modo in cui questi raggi luminosi sono piegati mentre passano attraverso le molecole. Occorrono computer potenti per tradurre la lettura dei dati da questi esperimenti di sincrotrone in immagini di proteine ​​che alla fine vengono completate dai biologi strutturali.

Il lavoro del team del Fred Hutch su CV30 si basa su quello di altri biologi strutturali che stanno studiando una famiglia in crescita di potenti anticorpi neutralizzanti contro il coronavirus. L'obiettivo della maggior parte dei candidati al vaccino contro il coronavirus è stimolare e addestrare il sistema immunitario a produrre anticorpi neutralizzanti simili, in grado di riconoscere il virus come invasore e fermare le infezioni da COVID-19 prima che possano prendere piede.

Gli anticorpi neutralizzanti dal sangue dei pazienti COVID-19 recuperati possono anche essere infusi in pazienti infetti - un approccio sperimentale noto come terapia al plasma di convalescenza. Il plasma donato contiene un'ampia varietà di anticorpi diversi di potenza variabile. Una cura che una volta si pensava promettente ma studi recenti hanno messo in dubbio la sua efficacia. Tuttavia, le aziende farmaceutiche stanno sperimentando combinazioni di potenti anticorpi neutralizzanti che possono essere coltivati ​​in laboratorio.

Questi "cocktail di anticorpi monoclonali" possono essere prodotti su scala industriale per essere somministrati mediante infusione a pazienti infetti o somministrati come farmaci profilattici per prevenire l'infezione.

Dopo aver contratto il COVID-19, il presidente america Donald Trump ha ricevuto un farmaco a base di anticorpi monoclonali sperimentale e testato in studi clinici dalla società biotecnologica Regeneron e si attribuisce la sua guarigione apparentemente rapida al trattamento medico avanzato che ha ricevuto. Il team di ricerca della Fred Hutch spera che la proteina che hanno scoperto, CV30, possa rivelarsi utile nella prevenzione o nel trattamento del COVID-19. Per scoprirlo, questo anticorpo, insieme ad altre proteine ​​candidate che il loro team sta studiando, deve essere testato in fase preclinica e poi in prove umane. Insomma è ancora troppo presto per cantare vittoria.

Last modified on Mercoledì, 28 Ottobre 2020 10:30

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