Gli aptameri come metodo innovativo per combattere SARS-CoV-2
di David Ganem
Dall’inizio della pandemia i diversi trattamenti farmacologici si sono concentrati sul limitare i sintomi della tempesta citochinica che seguono le fasi virali; i vaccini e gli anticorpi monoclonali a nostra disposizione bersagliano principalmente la proteina spike, dimostrando particolare efficacia nella prevenzione e nella limitazione dell’infezione. Con il passare del tempo si prevede che nuove varianti virali tramite mutazioni possano rendere meno efficienti questo tipo di interventi. Diventa quanto mai fondamentale pensare e sviluppare nuovi farmaci in grado di impedire l’entrata del virus bloccando il recettore ACE2. Farmaci di questo tipo potrebbero essere rappresentati da molecole chiamate aptameri ad acidi nucleici (gli oligonucleotidini come DNA e RNA), aventi la proprietà di legarsi in maniera specifica ad un’altra molecola, per interrompere un’interazione proteina-proteina.
SARS-CoV-2 è un virus a RNA positivo che causa la ben nota COVID-19 entrando nelle cellule umane. Tale ingresso è un processo multifattoriale: SARS-CoV-2 esprime una glicoproteina superficiale spike (S) che è composta da due domini (S1 e S2) e forma una struttura trimerica in grado di interagire con le cellule umane. In particolare, il dominio di legame del recettore (RBD) situato sulla subunità S1 della proteina spike si lega con elevata affinità all’enzima di conversione dell’angiotensina umana 2 (ACE2), che facilita l’assorbimento virale.
Alcuni ricercatori hanno indagato possibili aptameri come candidati farmaceutici per la cura contro COVID-19 servendosi di SELEX, una tecnica che permette di selezionare, all’interno di una grande quantità di acidi nucleici aventi diverse sequenze, quelli che si legano all’ACE. Una volta riconosciute, le sequenze vengono amplificate, a livello del DNA, mediante PCR. Attraverso diversi cicli di selezione ed amplificazione, gli aptameri che possono generare un ostacolo per il recettore vengono isolati.
Per studiare gli aptameri candidati i ricercatori hanno prima sequenziato la proteina ACE2, ed utilizzando il metodo SELEX, con le opportune preparazioni, hanno selezionato gli aptameri più affini e specifici, permettendo ai ricercatori di amplificarli con la PCR e successivamente di testare per ciascuno di essi la loro efficacia, misurando la loro capacità di interporsi tra l’enzima e la spike virale.
Il passo successivo è stato quello di ingegnerizzare delle cellule per produrre l’enzima umano ACE2 in grandi quantità e in modo stabile, per ottenere le pseudoparticelle virali, inoculando il virus in vitro e dopo 30h filtrarle e centrifugarle, per isolarle. Si è quindi calcolato, studiando la struttura tridimensionale degli aptameri e quella dell’ACE2 con la proteina spike virale, le varie modalità di attracco degli aptameri sul complesso. Iniziando col calcolare tutte le varie modalità, nell’ordine delle migliaia, si è passato a selezionare quelle più flessibili, per identificare i siti di attacco più plausibili. L’analisi bioinformatica insieme alla SELEX ha identificato 14 possibili aptameri; i ricercatori li hanno poi sintetizzati e testati per valutarne l’efficienza (FOTO1).
È stato dimostrato come ben due aptameri mostrassero specificità nei confronti di una parte specifica del recettore ACE presente in pratica in tutti gli esseri umani, permettendo un’affinità legante non variabile da persona a persona (FOTO2). Questo studio mostra un’evidenza sperimentale iniziale per mascherare l’ingresso cellulare di SARS-CoV-2; oltre all’impatto sulla cura, tali farmaci potrebbero rivelarsi di importante ausilio nella battaglia alla pandemia con le future mutazioni, in quanto il meccanismo di entrata nelle cellule è ben conservato nelle varianti finora osservate ed è altamente improbabile che cambi.
Questo approccio eviterebbe così anche un altro problema, ovvero la resistenza farmacologica: il focus dell’interazione farmacologica verrebbe spostato da una terapia bersagliante il virus stesso su una diretta al recettore ACE2, mascherandolo e rendendo l’ingresso del virus fisicamente impossibile.
Come ogni farmaco, non sarebbe comunque scevro da contro indicazioni; già ora si può assumere che alcune persone potrebbero esibire sintomi collaterali in quanto ACE2 è un enzima particolarmente importante che catalizza l’inattivazione dell’ormone angiotensina 2, con il compito di modulare diverse funzioni fisiopatologiche. Ciononostante, in base a ciò che si conosce fino ad ora, il sito di interazione virale sull’enzima è diverso dalla sua regione che regola le altre funzioni per noi più importanti; perciò, è ipotizzabile che un’interazione reversibile di questi piccoli polimeri sul sito di interesse non dovrebbe influenzare le attività fisiologiche di ACE2.
Gli aptameri terapeutici identificati potrebbero essere una strategia vincente, complementare ai vaccini ed anticorpi monoclonali, nel combattere il SARS-CoV-2 limitando la progressione della malattia, e aprendo una nuova porta verso cure più efficaci verso i virus in generale.
FOTO 1: Nella foto si evidenziano le diverse situazioni con i diversi aptameri che si sono testati. Il colore rosso sarebbe il virus nella cellula, indicando che in quel caso l’aptamero utilizzato non ha bloccato l’infezione ed è stato scartato
FOTO 2: In questa foto in verde è evidenziato l’enzima ACE, in blu il sito da inibire, in giallo la proteina spike, in rosa i 3 aptameri “vincitori” della selezione effettuata, rispettivamente 1,6,14.
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