Il virus SARS-CoV-2 che causa il coronavirus Covid-19 per infettare in modo efficiente le cellule umane è in grado di utilizzare un recettore chiamato Neuropilina-1, che è molto abbondante in molti tessuti umani, comprese le vie respiratorie, i vasi sanguigni e i neuroni. La scoperta rivoluzionaria è stata fatta da un team di ricercatori tedesco-finlandese guidato dal neuroscienziato Mika Simons dell’Università tecnica di Monaco in Germania e dal virologo Giuseppe Balistreri della Facoltà di scienze biologiche e ambientali, Università di Helsinki, Finlandia.
Lo studio “La neuropilina-1 facilita l’ingresso e l’infettività cellulare SARS-CoV-2” è stato pubblicato nella rivista Science.
Perché il nuovo coronavirus è così contagioso?
Giuseppe Balistreri, capo del gruppo di ricerca Viral Cell Biology presso la Facoltà di Biologia e Scienze ambientali dell’Università di Helsinki coinvolta nello studio, afferma:
«È noto che il virus SARS-CoV-2 utilizza il recettore ACE2 per infettare le nostre cellule, ma i virus spesso utilizzano più fattori per massimizzare il loro potenziale infettivo. La neuropilina-1 a differenza del recettore principale ACE2, che è presente a bassi livelli, è molto abbondante nelle cellule della cavità nasale. Si tratta di una localizzazione strategicamente importante che potrebbe contribuire all’efficace infettività di questo nuovo coronavirus, che ha causato una grave pandemia, diffondendosi rapidamente in tutto il mondo».
Ravi Ojha, giovane ricercatore del team di Giuseppe Balistreri, ha detto:
«Il virus SARS-CoV-2 infetta anche il sistema respiratorio superiore, compresa la mucosa nasale, di conseguenza si diffonde rapidamente, questo virus è in grado di lasciare il nostro corpo anche quando respiriamo o parliamo».
Giuseppe Balistreri aggiunge:
«Il punto di partenza del nostro studio è stata la domanda sul perché il virus SARS-CoV, un coronavirus che ha portato a un’epidemia molto più piccola nel 2003, e il virus SARS-CoV-2, si siano diffusi in modo così diverso, anche se utilizzano lo stesso recettore principale ACE2».
Misteriosa extra chiave sulla superficie del virus
I ricercatori per capire come queste differenze possono essere spiegate, in collaborazione con il team del professor Olli Vapalahti, dell’Università di Helsinki, hanno esaminato le proteine di superfici virali Spike, che, come i ganci, ancorano il virus alle cellule.
Giuseppe Balistreri rivela:
«Alla fine dello scorso gennaio quando la sequenza del genoma del virus SARS-CoV-2 è diventata disponibile, qualcosa ci ha sorpreso. Rispetto al suo parente più anziano, il nuovo coronavirus aveva acquisito un “elemento in più” sulle sue proteine di superficie, è stato trovato anche in molti virus umani devastanti, tra cui Ebola, HIV e ceppi altamente patogeni di influenza aviaria, tra gli altri. Abbiamo pensato che questo potesse portarci alla risposta. Ma come?».
Il punto di svolta della ricerca è stato quando Ari Helenius, professore emerito all’istituto ETH di Zurigo, Svizzera, ed ex mentore di Giuseppe Balistreri, ha discusso la questione con due colleghi: Tambet Teesalu (capo del Lab of Cancer Biology dell’Istituto di Biomedicina e Medicina Traslazionale dell’Università di Tartu – Estonia) e il Professore Erkki Ruoslahti ricercatore oncologico dell’Università della California.
Tambet Teesalu sapeva che la stessa sequenza acquisita dal nuovo coronavirus è presente anche in alcune proteine cellulari e ormoni che utilizzano i recettori della neuropilina. Insieme ai suoi collaboratori nel 2009, aveva suggerito che “forse, come i nostri ormoni, i virus che hanno questa chiave possono utilizzare i recettori della neuropilina per accedere ai tessuti umani”.
Il team di scienziati ha esaminato per vedere se le neuropiline fossero importanti per l’infezione da virus SARS-CoV-2. Gli esperimenti condotti dai team di Mika Simons, Tambet Teesalu e Giuseppe Balistreri, insieme ai colleghi dell’Università del Queensland, in Australia, e altri istituti di ricerca ora supportano questa ipotesi. È interessante notare che un team indipendente di scienziati dell’Università di Bristol, nel Regno Unito, ha ottenuto risultati simili, ha confermato che il picco del virus si lega direttamente alla neuropilina-1 (Rif. DOI: 10.1126 / science.abd3072).
Nuova strategia antivirale
I ricercatori bloccando specificamente la neuropropilina-1 con gli anticorpi, sono stati in grado di ridurre significativamente l’infezione nelle colture cellulari di laboratorio. Giuseppe Balistreri ha detto:
«Se si pensa all’ACE2 come a una serratura della porta per entrare nella cellula, allora la neuropilina-1 potrebbe essere un fattore che dirige il virus verso la porta. L’ACE2 è espresso a livelli molto bassi nella maggior parte delle cellule, quindi non è facile per il virus trovare le porte per entrare, ma altri fattori come la neuropropilina-1 potrebbero aiutare il virus a trovare la porta».
Gli scienziati poiché i disturbi dell’olfatto sono tra i sintomi di coronavirus Covid-19 e la neuropilina-1 è nota per essere localizzata nello strato cellulare della cavità nasale, hanno esaminato campioni di tessuto di pazienti coronavirus Covid-19 deceduti.
Mika Simons, professore di neurobiologia molecolare presso l’Università tecnica di Monaco, tra i principali autori dello studio, ha detto:
«Volevamo scoprire se le cellule dotate di neuropropilina-1 sono realmente infettate dal virus SARS-CoV-2, abbiamo scoperto che questo era il caso».
Ulteriori studi sui topi hanno suggerito che la neuropilina-1 permette il trasporto dalla mucosa nasale al sistema nervoso centrale. I ricercatori agli animali attraverso il naso hanno somministrato nanoparticelle chimicamente ingegnerizzate per collegarsi alla neuropilina-1. Hanno scoperto che dopo poche ore le nanoparticelle hanno raggiunto i neuroni e i vasi capillari del cervello, mentre le particelle di controllo senza affinità per la neuropilina-1 non lo hanno fatto.
Mika Simons ha detto:
«Abbiamo potuto determinare che la neuropropilina-1, almeno nelle condizioni dei nostri esperimenti, favorisce il trasporto nel cervello, ma non siamo in grado di stabilire se questo sia vero anche per il virus SARS-CoV-2. È molto probabile che questa via sia soppressa dal sistema immunitario nella maggior parte dei pazienti».
Giuseppe Balistreri è cauto, in conclusione ha detto:
«Attualmente è troppo presto per ipotizzare se il blocco diretto della neuropilina possa essere un metodo terapeutico praticabile, in quanto potrebbe portare a effetti collaterali, questo aspetto dovrà essere esaminato in studi futuri. Il nostro laboratorio sta testando l’effetto di nuove molecole che abbiamo specificamente progettato per interrompere la connessione tra il virus e la neuropilina. I risultati preliminari sono molto promettenti, speriamo di ottenere delle convalide in vivo nel prossimo futuro».
