Farmaci antivirali e nuovo coronavirus SARS-CoV-2

Dai meccanismi di infezione virale alle strategie per combatterle

Nuovo coronavirus COVID-SARS2
Nuovo coronavirus COVID-SARS2

E’ una splendida giornata di Sole e decidete di andare a fare una bella camminata sulla spiaggia. La primavera sta arrivando. Il vento vi accarezza il viso e il Sole scalda la sabbia sotto i vostri piedi. Volgete il vostro sguardo verso il mare e notate in lontananza un vascello che si sta dirigendo verso il porto della vostra città. Voi ancora non lo sapete, ma quel vascello sarà sinonimo di morte e distruzione.
All’improvviso nuvole nere e minacciose oscurano il Sole. Il vento, da piacevole brezza, si trasforma in burrasca ed il vascello, ormai prossimo ad attraccare, si rivela in tutta la sua pericolosità.

Attracca al porto. Tempo qualche minuto e dall’imbarcazione iniziano a sbarcare centinaia di uomini armati fino ai denti. Uccidono tutti, si impossessano delle infrastrutture cittadine e costringono gli abitanti a produrre nuove imbarcazioni. Quando queste sono pronte, salpano nuovamente verso un’altra città da invadere, sfruttare e decimare. Più numerosi.

Come funziona un virus

Così funziona un virus, tecnicamente un agente infettivo subcellulare che prende il controllo di una cellula ospite con l’unico scopo di sopravvivere e moltiplicarsi. Nel nostro esempio, il virus è rappresentato dal vascello, mentre i pirati raffigurano il materiale genetico del virus stesso. Essi si diffondono in tutta la cellula, la città invasa. I suoi abitanti rappresentano invece le funzioni cellulari e tutti quei sistemi fondamentali per il funzionamento della cellula. Questi, ad invasione avvenuta, vengono letteralmente controllati dall’azione del virus. Una volta distrutta la città/cellula, il virus, forte di un numero maggiore di “imbarcazioni”, salpa verso nuove cellule da infettare.

Il ciclo replicativo di un virus

La prima fase è quella dell’adsorbimento: il virus si lega alla membrana esterna della cellula ospite. Questo aggancio avviene attraverso una specifica molecola collocata sulla superficie virale che si lega ad una proteina o carboidrato della cellula da infettare. Questi “moli di attracco”, sono in genere glicoproteine normalmente deputate a funzioni cellulari cruciali, come per esempio legare gli ormoni.
Nella fase successiva, il virus penetra nella cellula, generalmente per endocitosi. In altre parole, è come se venisse inglobato nella cellula stessa. Una volta dentro, può finalmente liberare il suo patrimonio genetico (DNA o RNA) e alcuni suoi enzimi per favorire la sua replicazione e la sintesi delle proteine che lo caratterizzano.
L’ultima fase è quella del rilascio. Come la nave nel nostro esempio salpa verso nuovi orizzonti con un numero maggiore di imbarcazioni, lo stesso fa il virus: molla gli ormeggi dal porto della città ormai distrutta per andare ad infettarne di nuove.

Ciclo replicativo di un virus a RNA
Ciclo replicativo di un virus a RNA

Come funziona il nuovo coronavirus SARS-CoV-2?

Il nuovo coronavirus (SARS-CoV-2), si comporta all’incirca nello stesso modo. Grazie ad alcune proteine che distinguono la sua membrana esterna (in particolare le proteine-S, quelle che gli conferiscono la sua caratteristica forma a corona), si lega a dei recettori cellulari normalmente sensibili all’angiotensina II, un ormone che stimola la vasocostrizione aumentando la pressione arteriosa. In effetti, il virus utilizza infrastrutture cellulari già presenti che vengono però ingannate dall’azione virale. Se ci pensate, è un po’ come il porto del nostro esempio. Un porto non è in grado di distinguere una nave pirata, opportunamente camuffata, da una nave commerciale e garantisce ad entrambe la possibilità di attraccare.

La particolarità del nuovo coronavirus SARS-CoV-2 è quella di avere un lunghissimo filamento di RNA che, all’interno della cellula si duplica grazie all’azione di un enzima, l’RNA polimerasi. Durante questo processo, sono possibili errori di copiatura che possono modificare l’informazione genetica del virus stesso rendendolo potenzialmente affine ad altri “attracchi” o bersagli cellulari. Questo è esattamente quello che è successo: grazie all’introduzione di errori di copiatura, questo virus ha sviluppato una sensibilità non solo verso cellule di alcune specie animali (come era in origine), ma anche verso cellule umane. Il cosiddetto spill-over, o salto di specie.

Farmaci antivirali e nuovo coronavirus SARS-CoV-2

Come fare quindi a difendersi da un attacco virale? Nel nostro esempio, i pochi sopravvissuti agli attacchi degli invasori potranno avvisare e allertare le città vicine di un imminente attacco in modo che possano prepararsi. Il nostro organismo farà una cosa simile sviluppando una risposta immunitaria. Tuttavia, da un punto di vista chimico farmaceutico, come è possibile bloccare un attacco virale?

Lo sviluppo di nuovi farmaci antivirali è un’operazione molto complessa in quanto il ciclo replicativo di un virus si sviluppa prevalentemente all’interno della cellula ospite. Questa condizione lo rende protetto sia dal sistema immunitario sia dall’azione di eventuali farmaci. Un farmaco affinché possa essere efficace nel contrastare il virus, deve poter agire su proteine o enzimi fondamentali per il ciclo vitale del virus stesso in modo da bloccare il suo ciclo replicativo. In più, deve essere altamente selettivo nei confronti di proteine esclusive del virus evitando quindi di bloccare o inibire proteine fondamentali per il corretto funzionamento del nostro organismo. Viste le peculiarità del SARS-CoV-2, una strategia potrebbe essere quella di bloccare le proteine-S, esclusive del virus. E’ un po’ come se volessimo bloccare l’attracco dei pirati impedendo che gettino le cime dalla loro imbarcazione. Un’altra strategia potrebbe essere quella di uccidere i pirati durante la loro invasione, agendo quindi all’interno della cellula infettata.

Sembra che sia proprio questo secondo approccio a ricevere maggiori attenzioni. In effetti, è in fase di sviluppo un farmaco, il remdesivir, che agisce proprio sul ciclo replicativo del virus. Il remdesivir ha una struttura molto simile all’adenosina e può essere facilmente confuso dall’enzima RNA polimerasi per la sintesi del nuovo RNA virale. Tuttavia, non trattandosi di adenosina, ma essendo soltanto simile ad essa, una volta “usato” dall’RNA polimerasi, il remdesivir causerà un blocco dell’enzima e quindi del processo di duplicazione del virus. Possiamo paragonare questa azione ad un’infiltrazione di una spia tra i pirati, la quale, camuffandosi tra gli invasori, inizierà a boicottare le loro azioni senza essere scoperta. Il remdesivir ha dimostrato di essere efficace per contrastare l’azione di altri virus simili al nuovo coronavirus come la MERS. Attualmente questo farmaco è in fase di sperimentazione su alcuni pazienti anche in Italia.

Al momento l’unica molecola che funziona è il sapone

In questo articolo abbiamo spiegato il funzionamento di un virus e di quali strategie si possano seguire per sintetizzare nuovi farmaci utili contro questa e altre infezioni virali. Non ci resta che aspettare i risultati dei trial clinici che coinvolgono il remdesivir e sperare che si riveli una molecola utile per contrastare le infezioni da SARS-CoV-2. Fino a questo momento, l’unico strumento veramente utile rimane l’isolamento ed il distanziamento sociale. In effetti, se la chimica farmaceutica potrà dare un enorme contributo per combattere questa pandemia, questo non sarà immediato. Per il momento, l’unica molecola veramente utile resta il sapone per lavarsi le mani!

Informazioni su François Burgay 42 Articoli
Dottorato di ricerca in Scienza e Gestione dei Cambiamenti Climatici presso l'Università Ca' Foscari di Venezia e laureato in Chimica dell'Ambiente presso l'Università di Torino ha da sempre la passione per la divulgazione della scienza e della chimica in particolare. Attualmente lavoro come ricercatore presso il Paul Scherrer Institut, in Svizzera

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