HIV-Immagine al microscopio elettronico delle particelle virali prodotte nelle cellule immunitarie umane infette da HIV (macrofagi). Credito: Kathleen Collins e Michael Mashiba.
Un team di ricercatori dell’Università del Michigan è riuscito a modificare in laboratorio un composto chimico presente in natura, ottenendo composti avanzati con attività anti-HIV.
I risultati dello studio, pubblicati sul Journal of Medicinal Chemistry, offrono un nuovo percorso verso lo sviluppo di farmaci che potrebbero potenzialmente aiutare a curare, piuttosto che trattare, l’HIV.
Sebbene siano disponibili trattamenti efficaci per gestire l’HIV, una cura è rimasta sfuggente a causa della capacità del virus di nascondersi dal sistema immunitario, rimanendo dormiente nei serbatoi di cellule infette.
“Con la maggior parte dei virus, quando le persone vengono infettate, si ammalano per un po’, poi entra in azione il sistema immunitario e il virus viene eliminato“, ha affermato Kathleen Collins, Prof.ssa di microbiologia e immunologia presso la UM Medical School. “Ma con l’HIV, una volta che un paziente viene infettato, il virus persisterà per tutta la sua vita, il che significa che dovrà rimanere in cura a tempo indeterminato“.
Una chiave per la capacità dell’HIV di rimanere nascosto nelle cellule dei pazienti è una proteina prodotta dal virus chiamata Nef. Questa proteina spegne un sistema che la cellula normalmente utilizzerebbe per allertare il sistema immunitario in caso di infezione, impedendo così alle cellule immunitarie di riconoscere ed eliminare il virus.
Collins e il suo laboratorio studiano questa proteina da più di 15 anni per capire come funziona e come può essere disattivata. Lei e David Sherman, Professore presso l’UM Life Sciences Institute, avevano precedentemente scoperto che una sostanza chimica presente in natura può inibire la proteina Nef, consentendo al sistema immunitario di trovare ed eliminare le cellule viralmente infette: un composto chiamato concanamicina A (CMA), che viene prodotto da un microrganismo derivato dal suolo.
Nella sua forma naturale, tuttavia, l’APLV presenta diverse sfide come potenziale terapeutico. La prima sfida che il team ha dovuto superare è stata l’approvvigionamento. Sebbene il CMA sia un composto naturale, i batteri originali che lo producono lo fanno in quantità troppo piccole per essere utili per test e modifiche in laboratorio.
Un’altra sfida importante legata allo sviluppo dell’APLV come farmaco anti-HIV è che Nef non è l’obiettivo primario dell’APLV.
“Il compito principale del CMA nelle cellule umane è quello di inibire un enzima chiamato V-ATPasi, che non vogliamo assolutamente bloccare in questo caso“, ha affermato Sherman, che è anche U-M College of Pharmacy, Medical School, and College of Literature, Science, and the Arts. “Quindi, dovevamo trovare un modo per modificare l’attività di CMA, ampliando il divario di dosaggio effettivo tra il momento in cui inizia a inibire il bersaglio a cui miriamo, l’HIV Nef, senza influenzare la V-ATPasi, il suo tipico bersaglio cellulare”.
Con questa ultima ricerca, il team ha superato entrambe queste sfide. Utilizzando la bioingegneria, il team di Sherman è stato in grado di sviluppare un ceppo batterico che ha aumentato la produzione di CMA di 2.000 volte. I chimici in laboratorio hanno quindi creato più di 70 nuove varianti del composto, sostituendo diversi gruppi chimici per testarne la potenza contro l’HIV Nef.
Il team del laboratorio di Collins ha sottoposto i nuovi composti a una serie di test per misurare la loro tossicità per le cellule e il modo in cui influenzavano le attività sia dell’HIV Nef che della V-ATPasi.
“Anche se sappiamo che CMA è estremamente attivo contro la proteina Nef dell’HIV, tutti i farmaci hanno effetti collaterali“, ha detto Collins, anche lui Professore di medicina interna alla Medical School. “E quindi volevamo assicurarci di aver fatto tutto il possibile per ridurre al minimo il profilo degli effetti collaterali del farmaco prima di considerare di somministrarlo a un animale o a un essere umano“.
Il team ora dispone di diversi analoghi di CMA che mostrano un’elevata potenza nel bloccare l’HIV Nef a livelli di dosaggio molto bassi senza effetti fuori bersaglio o causare tossicità nelle cellule umane. Avvertono, tuttavia, che rimangono diversi passaggi importanti prima che i composti siano pronti per ulteriori test in ambito clinico.
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“Siamo davvero incoraggiati, però, perché i nostri gruppi hanno risolto alcuni problemi molto importanti”, ha detto Sherman. “Abbiamo ingegnerizzato microrganismi per produrre forniture sostenibili di molecole di prodotti naturali e disponiamo di ottimi metodi chimici per creare nuovi analoghi. E disponiamo delle metodologie per continuare a monitorare i parametri critici di tossicità e potenza per ridurre ulteriormente gli effetti fuori bersaglio“.
