Immagine: questa immagine al microscopio elettronico a trasmissione mostra SARS-CoV-2 — noto anche come 2019-nCoV, il virus che causa COVID-19 — isolato da un paziente negli Stati Uniti. Vengono mostrate particelle di virus che emergono dalla superficie delle cellule coltivate in laboratorio. I picchi sul bordo esterno delle particelle virali danno ai coronavirus il loro nome, simile a una corona. Credito: NIAID-RML.
Nel giro di due mesi, SARS-CoV-2, un coronavirus precedentemente sconosciuto, si è diffuso in tutto il mondo, infettando oltre 100.000 persone con numeri che continuano a salire rapidamente. Contromisure efficaci richiedono strumenti utili per monitorare la diffusione virale e capire come il sistema immunitario risponde al virus.
In una pubblicazione del 16 marzo 2020 nel numero online di Host, Cell and Microbe, un team di ricercatori della La Jolla Institute for Immunology, in collaborazione con i ricercatori dell’Istituto J. Craig Venter, ha fornito la prima analisi di potenziali obiettivi per un’efficace risposta immunitaria contro il nuovo coronavirus. I ricercatori hanno utilizzato i dati esistenti noti per prevedere quali parti di SARS-CoV-2 sono in grado di attivare il sistema immunitario umano.
Quando il sistema immunitario incontra un batterio o un virus, si concentra su minuscole caratteristiche molecolari, i cosiddetti epitopi, che consentono alle cellule del sistema immunitario di distinguere tra invasori stranieri strettamente correlati e focalizzare il loro attacco. Avere una mappa completa degli epitopi virali e della loro immunogenicità è fondamentale per i ricercatori che tentano di progettare vaccini nuovi o migliorare quelli esistenti contro COVID-19, la malattia causata da SARS-CoV-2.
“In questo momento, disponiamo di informazioni limitate su quali parti del virus suscitano una solida risposta umana“, afferma l’autore principale dello studio Alessandro Sette, Professore presso il Center for Infectious Disease and Vaccine Research della J. Craig Venter Institute. “Conoscere l‘immunogenicità di alcune regioni virali o in altre parole, a quali parti del virus il sistema immunitario reagisce e con quale intensità, è di immediata rilevanza per la progettazione di promettenti candidati vaccini e per la loro valutazione”.
Attualmente gli scienziati sanno molto poco su come il sistema immunitario umano risponde al virus SARS-CoV-2, ma la risposta immunitaria ad altri coronavirus è stata studiata ed è disponibile una quantità significativa di dati sugli epitopi.
Altri quattro coronavirus circolano attualmente nella popolazione umana. Causano sintomi generalmente lievi e insieme sono responsabili di circa un quarto di tutti i raffreddori stagionali. Ma ogni pochi anni emerge un nuovo coronavirus che causa gravi malattie come nel caso di SARS-CoV nel 2003. MERS-CoV nel 2008 e ora SARS-CoV-2.
“SARS-CoV-2 è strettamente correlato a SARS-CoV, che è anche il coronavirus meglio caratterizzato in termini di epitopi“, dice Alba Grifoni, Ph.D, primo autore dello studio e ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Alessandro Sette.
Per il loro studio, gli autori hanno usato i dati disponibili dall’Immune Epitope Database (IEDB) che contiene oltre 600.000 epitopi noti di circa 3.600 specie diverse e Virus Pathogen Resource (ViPR), un archivio complementare di informazioni sui virus patogeni. Il team ha utilizzato epitopi noti da SARS-CoV e ha mappato le regioni corrispondenti a SARS-CoV-2.
“Siamo stati in grado di mappare 10 epitopi delle cellule B sul nuovo coronavirus e, a causa della somiglianza complessiva ad alta sequenza tra SARS-CoV e SARS-CoV-2, è molto probabile che le stesse regioni immunodominanti in SARS-CoV siano anche dominanti in SARS-CoV-2 “, afferma Grifoni. “Cinque di queste regioni sono state trovate nella spike glycoprotein, che forma la “corona” sulla superficie del virus che ha dato il nome ai coronavirus; due nella proteina di membrana, che è incorporata nella membrana che avvolge il guscio proteico protettivo attorno al genoma virale e tre nella nucleoproteina, che costituisce il guscio”.
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In un’analisi simile, anche gli epitopi delle cellule T erano per lo più associati alla glicoproteina a spillo e alla nucleoproteina.
In un approccio completamente diverso, Grifoni ha utilizzato l’algoritmo di predizione dell’epitopo ospitato dall’IEDB per predire gli epitopi lineari delle cellule B. Un recente studio condotto da scienziati dell’Università del Texas ad Austin ha determinato la struttura tridimensionale delle spike glycoprotein, che ha permesso al team LJI di tenere conto dell’architettura spaziale della proteina nel prevedere gli epitopi. Questo approccio ha confermato due delle probabili regioni epitopiche che i ricercatori avevano predetto in precedenza.
Per comprovare gli epitopi delle cellule T SARS-CoV-2 identificati in base alla loro omologia con SARS-CoV, Grifoni li ha confrontati con gli epitopi individuati dalla risorsa Tepitool nell’IEB. Utilizzando questo approccio, è stata in grado di verificare 12 su 17 epitopi di cellule T SARS-CoV-2 identificati in base a somiglianze di sequenza con SARS-CoV.
“Il fatto che abbiamo scoperto che molti epitopi di cellule B e T sono altamente conservati tra SARS-CoV e SARS-CoV-2 fornisce un ottimo punto di partenza per lo sviluppo del vaccino”, afferma Sette. “Le strategie dei vaccini che colpiscono in modo specifico queste regioni potrebbero generare una immunità che non è solo protettiva, ma anche relativamente resistente all’evoluzione del virus in corso”.
Fonte: La Jolla Institute
