Sebbene la vaccinazione sia efficace nel ridurre la mortalità da Covid-19, i coronavirus rimangono una minaccia globale. Le nuove varianti, la bassa efficacia dei vaccini nelle persone immunocompromesse e le disuguaglianze nell’accesso ai vaccini sono tutte sfide che accentuano l’urgenza di trovare trattamenti antivirali efficaci. Tenendo presente tutto ciò, la scoperta di molecole che colpiscono direttamente il ciclo di replicazione virale è diventata una priorità per i ricercatori. Un team composto da ricercatori del CNRS e di università francesi e brasiliane si è interessato alle macroalghe brune Fucus ceranoides. Hanno identificato peptidi antivirali – piccole proteine, corte catene di aminoacidi – in grado di inibire la proteasi 3CL-pro, un enzima chiave della SARS-CoV-2. “I virus a RNA, come SARS-CoV-2, producono una grande proteina mentre si replicano nelle cellule. La proteasi virale svolge un ruolo centrale nel tagliare questa proteina per consentire la formazione di nuove particelle virali funzionali.spiega Laurent Picot, ricercatore del laboratorio LIENSs dell'Università di La Rochelle e coordinatore dello studio. Prima di continuare: “Se blocchiamo questa proteasi, blocchiamo il ciclo virale, impedendo al virus di moltiplicarsi. »
Per isolare questi peptidi inibitori, il team ha utilizzato il metodo di pesca con ligandiuna tecnologia che semplifica la purificazione delle molecole bioattive da estratti complessi. Questo approccio consiste nell'utilizzare la proteasi 3CL come “bersaglio” per catturare molecole aventi una forte affinità con essa. Utilizzando questa tecnica, i ricercatori sono riusciti a identificare i peptidi che si legano specificamente al dominio catalitico dell'enzima e ne bloccano l'attività. Se fossero ancora necessari ulteriori passi, in particolare studi preclinici, prima della potenziale applicazione clinica, questi peptidi potrebbero, in definitiva, supportare la vaccinazione per proteggere la popolazione dalle infezioni virali.
Vai a pescare i ligandi
La purificazione delle molecole bioattive dagli estratti marini è un processo complesso e dispendioso in termini di tempo, che richiede più fasi di frazionamento. Tuttavia, la strategia innovativa di pesca con ligandi semplifica questo compito consentendo la purificazione in un'unica fase. IL pesca con ligandi è un metodo per purificare le molecole di estratti complessi in un unico passaggio. Come suggerisce il nome, si tratta letteralmente di “pesca di ligandi”, tra i quali ci sono buone probabilità di individuare degli inibitori. All’Università di La Rochelle la ricerca sull’intero coronavirus non è possibile a causa dell’assenza di laboratori altamente sicuri, necessari per prevenire qualsiasi rischio di contaminazione. “Quindi abbiamo lavorato su una proteina purificata del coronavirus. L’idea era quella di utilizzare questa proteina come bersaglio farmacologico, per “catturare” molecole con un’affinità » [avec elle]precisa Laurent Picot.
Per questo studio, gli scienziati hanno prima esaminato diversi estratti di macroalghe per identificare una miscela in grado di bloccare l'attività enzimatica. Una volta selezionato questo estratto, la tecnica di pesca con ligandi è stato utilizzato per isolare gli inibitori. “Abbiamo funzionalizzato le microsfere magnetiche con l’enzima 3CL purificato, quindi le abbiamo incubate in presenza dell’estratto attivo. Ciò ha permesso di trattenere in modo mirato le molecole che hanno affinità con l’enzima” spiega Laurent Picot. Le microsfere magnetiche vengono quindi recuperate utilizzando un magnete e i ligandi vengono rilasciati dagli enzimi utilizzando un solvente, prima di essere analizzati mediante spettrometria di massa ad alta risoluzione. Lo studio, pubblicato sulla rivista Farmaci mariniha dimostrato che l'estratto idroalcolico di alghe brune Fucus ceranoides ha inibito l'attività della proteasi 3CL del 74% a una bassa concentrazione. Tale inibizione aumenta all'82,7% in presenza della miscela di peptidi isolati mediante la tecnica dell' pesca con ligandidimostrando l'efficacia di questa strategia per concentrare e purificare gli inibitori. Questi risultati aprono prospettive interessanti per lo sviluppo di soluzioni preventive contro i coronavirus. “Questi peptidi potrebbero essere integrati come principi attivi antivirali in una formulazione preventiva che limita la moltiplicazione dei coronavirus nelle mucose nasali o polmonari”suggerisce Laurent Picot. Insiste tuttavia sul fatto che questo prodotto non è destinato a curare le infezioni da coronavirus, ma piuttosto a ridurre il rischio di infezione. “Questi peptidi potrebbero essere utilizzati come complemento alla vaccinazione che resta essenziale per proteggere la popolazione”aggiunge. Il ricercatore evidenzia inoltre la necessità di condurre test su interi coronavirus e su modelli preclinici di infezione per validare l’efficacia di questi peptidi nella prevenzione. Inoltre, i peptidi identificati saranno oggetto di valutazioni su altri virus, come il virus dell'herpes (DNA a doppia elica), che utilizza anch'esso proteasi per la maturazione delle sue proteine. Questa ricerca conferma l'importanza di tecnologie innovative come pesca con ligandi nella scoperta di molecole bioattive.
Alghe, terreno fertile per gli antivirali?
La scelta del team franco-brasiliano di concentrarsi sulle alghe è pienamente giustificata. “Diversi studi sulle macroalghe hanno già rivelato la presenza di molecole naturali con attività antivirale”spiega Laurent Picot. Tra queste molecole, ricerche precedenti hanno identificato i florotannini, i polifenoli caratteristici delle alghe brune, nonché diversi polisaccaridi come fucoidani, carragenini e alginati. Questi composti si distinguono per la loro capacità di impedire ai virus di infettare le cellule umane o di rallentarne la replicazione, rendendo le alghe una fonte promettente nella lotta contro i virus.
Questo lavoro su Fucus ceranoidesun'alga ancora poco studiata, illustrano il vasto potenziale non sfruttato delle alghe e degli organismi marini nella ricerca farmaceutica. Anche se c’è ancora molta strada da fare prima dell’applicazione clinica, questi risultati evidenziano che le soluzioni alle sfide sanitarie globali potrebbero essere nascoste negli ecosistemi meno esplorati. La “pesca” di molecole antivirali è solo all’inizio e gli oceani potrebbero diventare alleati cruciali nella lotta contro le future pandemie.
Un'alga ricca di molecole interessanti
Le alghe Fucus ceranoides è diffuso sulle coste francesi e presenta alcune caratteristiche che lo rendono particolarmente interessante per la ricerca farmaceutica, in particolare nel campo degli antivirali. Queste alghe contengono diverse classi di molecole bioattive, come polisaccaridi solfatati, polifenoli e lipidi bioattivi. Questi composti potrebbero essere utilizzati nella lotta contro alcuni virus RNA, come SARS-CoV-2, o virus avvolti. I polisaccaridi e i polifenoli presenti in questa alga possono anche regolare la risposta immunitaria, rafforzando le difese naturali dell'organismo contro le infezioni virali. Infine, gli antiossidanti presenti in Fucus ceranoides potrebbe proteggere le cellule ospiti dai danni, migliorando così l’efficacia dei trattamenti antivirali.
