Immagine: virus SARS-CoV-2 che si legano ai recettori ACE-2 su una cellula umana, lo stadio iniziale dell’infezione da COVID-19. Credito di illustrazione: Kateryna Kon / Shutterstock.
I ricercatori dell’Università di Sheffield hanno sviluppato un nuovo test che può essere utilizzato per valutare il legame di SARS-CoV-2 con le cellule ospiti e per testare i potenziali inibitori dell’infezione virale.
Utilizzando il test, il team è stato in grado di dimostrare il legame della proteina spike di SARS-CoV-2 con le cellule umane che esprimono l’enzima 2 di conversione dell’angiotensina (ACE2). La proteina spike è la struttura principale che SARS-CoV-2 utilizza per legarsi ai recettori ACE2 espressi sulle cellule bersaglio, prima di infettarli e potenzialmente causare la malattia COVID-19.
I ricercatori hanno anche scoperto che l’incubazione delle cellule con eparina non frazionata, ha bloccato il legame delle proteine spike con le cellule ospiti.
È possibile accedere a una versione prestampata del documento nel server bioRxiv *, mentre il documento viene sottoposto a peer review.
Meccanismo dell’infezione SARS-CoV-2
Legandosi ad ACE2, la proteina spike subisce la scissione proteolitica delle cellule ospiti in due subunità: S1, che contiene il dominio di legame del recettore (RBD) e S2, che consente la fusione con la membrana cellulare ospite e l’ingresso virale.
“Si ritiene inoltre che una proteasi sulla superficie cellulare ospite, TMPRSS2 [transmembrane serine proteinase 2], sia coinvolta nell’ingresso virale e si propone di scindere S1 e S2 che porta all’attivazione del meccanismo di fusione”, scrivono Peter Monk e colleghi. Il nuovo test ha utilizzato cellule che esprimono sia ACE2 che TMPRSS2. Per studiare il legame SARS-CoV-2 con le cellule ospiti, il team ha sviluppato un nuovo test utilizzando cellule RT4 di papilloma della vescica che esprime sia ACE2 che TMPRSS2. I ricercatori hanno scoperto che una forma intatta ricombinante della proteina virale contenente sia S1 che S2 (S1S2), ma non solo il dominio S1, si lega fortemente alle cellule RT4 in modo dipendente dalla temperatura.
“L’attività di legame è aumentata drasticamente a 37 ° C, suggerendo che era probabile che fosse coinvolta la scissione proteolitica”, afferma il team.
Ci sono altri meccanismi di ingresso virale?
Monaco e colleghi affermano che la maggior parte dei tipi di cellule esprime solo livelli abbastanza bassi di ACE2, suggerendo che la proteina spike potrebbe anche interagire con altri siti recettori per ottenere l’ingresso virale. “Alcuni virus come l’herpes simplex sono già noti per legarsi ai glicosaminoglicani ospiti chiamati eparan solfati”, afferma il team. Inoltre, un altro studio ha suggerito che l’eparina glicosaminoglicana solubile può inibire l’ingresso di SARS CoV-2 nelle cellule “Vero” – una linea cellulare derivata da epitelio renale di scimmia. “Questi autori hanno anche dimostrato che l’eparina potrebbe interagire con il ricombinante S1 RBD e causare cambiamenti conformazionali, portando al suggerimento che SARS-CoV-2 potrebbe usare eparan solfati come ulteriore sito di attacco durante l’infezione“, scrivono i ricercatori.
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L’eparina non frazionata ha bloccato completamente il legame
Dato che il nuovo test sembrava già imitare alcune caratteristiche dell’infezione da SARS-CoV-2, i ricercatori lo hanno usato per testare gli effetti dell’incubazione delle cellule RT4 con eparina a 37 ° C. Il team riferisce che l’eparina non frazionata (UFH) ha completamente inibito il legame delle cellule S1S2 con RT4. Anche il trattamento delle cellule con due eparine a basso peso molecolare (LMWH) che sono già in uso clinico ha inibito il legame, ma solo parzialmente e non così fortemente.
“Questo suggerisce che l’eparina, in particolare le forme non frazionate, potrebbe essere considerata per ridurre le manifestazioni cliniche di COVID-19 inibendo l’infezione virale continua“, scrivono Monk e il team.
La proteina spike potrebbe anche legarsi a eparan solfato nelle cellule ospiti?
Gli autori affermano che l’interazione osservata tra l‘eparina e la proteina spike suggerisce che potrebbe legarsi anche all’eparina solfato cellulare. Per testare questa ipotesi, i ricercatori hanno trattato le cellule RT4 con una miscela di eparinasi I e III, enzimi che degradano le molecole di eparan solfato, prima di testare il legame di S1S2. Il trattamento non ha comportato alcuna riduzione significativa del legame delle cellule RT4, suggerendo che gli eparan solfati non svolgono alcun ruolo significativo nel legame della proteina spike di SARS-CoV-2 con le cellule ospiti: “Sebbene i nostri dati supportino l’attività inibitoria dell’UFH, non supportano la congettura che gli eparan solfati siano essenziali per l’infezione virale”, scrive il team.
Quali sono le implicazioni dello studio?
I ricercatori affermano che le eparine a basso peso molecolare (LMWH), che sono già state usate per trattare i pazienti con COVID-19 e che hanno dimostrato di migliorare i risultati, sono molto più piccole delle eparine non frazionate (UFH) e hanno una farmacocinetica che è più facile da prevedere. Monaco e i colleghi ritengono che il loro lavoro suggerisca che l’uso precoce dell’eparina dovrebbe essere preso in considerazione quando un’infezione virale è ancora un fattore importante nel determinare la gravità della malattia. “L’uso di UFH piuttosto che di LMWH dovrebbe essere preso in considerazione”, aggiungono. Infine, i ricercatori affermano che il loro nuovo test citometrico a flusso per valutare il legame della proteina spike SARS-CoV-2 con le cellule ospiti fornisce supporto a una precedente scoperta che l’eparina può inibire l’attaccamento virale alle cellule epiteliali del rene di scimmia.
“Il nostro nuovo test potrebbe essere una prima schermata utile per i nuovi inibitori dell’infezione da coronavirus SARS-CoV-2”, conclude il team.
Fonte: bioRxiv *
