Anticorpi di lama come chiave per sbloccare il coronavirus

Il 13 luglio il team di ricerca del Rosalind Franklin Institute, assieme agli scienziati della Oxford University, del Diamond Light Source e del Public Health England, ha scoperto qualcosa di veramente interessante: gli anticorpi di lama modificati in laboratorio possono neutralizzare il nuovo coronavirus SARS-CoV-2.

Le cellule del sangue di animali appartenenti alla famiglia dei Camelidi (come lama, alpaca e cammelli), infatti, producono anticorpi dalla struttura molto semplice e dalle modeste dimensioni, a differenza degli esseri umani.

Queste caratteristiche fanno sì che essi siano oggetto di studio da parte dei ricercatori.

Facciamo qualche passo indietro…

Quando un agente patogeno (ovvero, un microrganismo capace di generare una malattia) penetra nel nostro corpo, abbiamo un’arma che ci consente di combatterlo: il Sistema Immunitario. Esso è suddiviso in due sottosistemi: il Sistema Immunitario innato ed il Sistema Immunitario acquisito.

L’immunità innata (anche detta aspecifica) è il sistema di difesa più antico presente negli organismi pluricellulari. È presente sin dalla nascita e rappresenta la prima forma di difesa di cui siamo dotati. È così chiamata perché non è in grado di rispondere in maniera specifica e selettiva ai patogeni; e dipende, ad esempio, dalla cute che ostacola il loro ingresso o dalla temperatura corporea (molti microrganismi muoiono superate certe temperature).

L’immunità acquisita (detta anche specifica), invece, è presente solo nei vertebrati. Si sviluppa in un secondo momento e si chiama così perché rappresenta l’insieme delle risposte specifiche per contrastare i microrganismi patogeni provenienti dall’esterno.

Spesso i meccanismi dell’immunità specifica e quelli caratteristici dell’immunità aspecifica si sovrappongono, al fine di potenziare la risposta immunitaria.

In pratica, se un patogeno invade il nostro organismo, il Sistema Immunitario specifico attiva particolari cellule del sangue chiamate linfociti B e linfociti T. Esse sono specializzate per svolgere determinate funzioni durante il processo di infezione e sono dotate di recettori specifici per riconoscere un patogeno.

Nel caso dei linfociti B, questi recettori sono proteine dette anticorpi.

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Cosa sono gli antigeni e gli anticorpi?

Quando i linfociti B entrano in contatto con un antigene (una qualsiasi sostanza estranea capace di indurre la formazione di anticorpi) essi si riproducono diverse volte e danno origine a cellule figlie identiche tra loro e alla cellula madre.

Alcuni di questi cloni poi si differenziano in plasmacellule (un altro tipo cellulare), e producono anticorpi. Questi ultimi riconoscono e legano soltanto una specifica e piccola porzione di antigene detta epitopo.

Gli anticorpi, una volta prodotti, circolano nel sangue e la loro produzione è fondamentale per mantenere alte le difese dell’organismo. La loro principale funzione, infatti, consiste nel riconoscere i patogeni, legarsi ad essi e facilitarne la distruzione.

L’anticorpo come chiave

L’antigene e l’anticorpo corrispondente rispondono ad un meccanismo chiave-serratura.

A tal proposito, il capo del gruppo di ricerca, nonché direttore del Rosalind Franklin Institute, il professor James Naismith ha spiegato così quale fosse l’idea alla base delle ricerche:

Gli anticorpi dei lama sono come chiavi per sbloccare il virus. Così come sono, però, gli anticorpi di questi animali sono chiavi che non si adattano perfettamente alla “serratura”: vi entrano, ma non riescono a girare completamente. Pertanto il nostro obiettivo è quello di sfruttare la biologia molecolare per tagliare dei piccoli pezzi di anticorpo, in modo tale da ottenere una “chiave” che si adatti perfettamente.”

Questa “chiave perfetta” ottenuta in laboratorio, a partire da anticorpi di lama ingegnerizzati, è stata denominata nanocorpo (dall’inglese nanobody).

Un piccolo focus sul meccanismo di infezione del virus

Anticorpi di lama contro il coronavirus
Ogni punta della “corona” è costituita da una tripletta di proteine spike; Credit

Come evidenziato in figura, il virus responsabile della pandemia da COVID-19, SARS-CoV-2, esternamente presenta delle sporgenze, precisamente delle proteine dette spike.

Esse conferiscono al virus il noto aspetto “a corona“. Le proteine spike sono così importanti perché è proprio grazie ad esse che SARS-CoV-2 riesce a penetrare nel nostro organismo.

Come? Le nostre cellule epiteliali polmonari presentano sulla loro superficie dei recettori detti ACE2, che vengono riconosciuti dalle proteine spike del virus.

Una volta avvenuto il riconoscimento, la spike può legarsi al recettore ACE2 ed il virus riesce ad accedere. Tuttavia, i recettori ACE2 non sono localizzati solo a livello polmonare, ma sono dispersi in diverse parti del corpo: nel cuore, nell’intestino, nei reni e nei vasi sanguigni. Da ciò si può intuire la pericolosità di una simile infezione.

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Ma torniamo alla ricerca sui lama…

I ricercatori hanno dimostrato che i nanocorpi, ottenuti a partire dagli anticorpi dei lama, si legano strettamente alle proteine spike di SARS-CoV-2, impedendo loro di interagire con il recettore ACE2 ed entrare nelle cellule umane.

In questo modo, il coronavirus è neutralizzato.

Possibili cure contro il coronavirus

Come sappiamo, ancora non è stata trovata una cura definitiva per contrastare la malattia. Tuttavia, in questi giorni, stiamo vedendo come la trasfusione di siero, da individui convalescenti che già presentano gli anticorpi contro il virus a pazienti severamente malati, stia dando dei risultati positivi.

Tale processo, noto come immunizzazione passiva, però è piuttosto delicato: non è semplice identificare gli individui con gli anticorpi adatti che possano fungere da donatori.

Per questo si sta pensando di sostituire gli anticorpi di origine umana con quelli provenienti dagli animali.

I nanocorpi di lama, infatti, sono piccoli, stabili e facili da produrre in laboratorio, quindi potrebbero essere realizzati su richiesta ed utilizzati subito come terapia per curare i pazienti malati.

Lo stesso James Naismith ha dichiarato che questi anticorpi potrebbero essere utilizzati in maniera simile al siero dei soggetti convalescenti, allo scopo di fermare la progressione del virus.

Dagli anticorpi di lama ai “cocktail” di nanocorpi

Naismith ha anche affermato che i suoi colleghi sono riusciti a creare un “cocktail” di anticorpi:

“Siamo stati in grado di combinare uno dei nanocorpi con un anticorpo umano e abbiamo dimostrato che la combinazione è persino più potente di entrambi da soli”.

Al momento, i ricercatori stanno selezionando gli anticorpi di Fifi, una femmina di lama che è stata messa a contatto con proteine virali purificate ed innocue.

I primi risultati stanno mostrando che, in seguito al trattamento, il sistema immunitario di Fifi ha prodotto anticorpi differenti da quelli già identificati; il che consentirà di testare cocktail di nanocorpi che agiscano contro il coronavirus.

Finora è chiaro che i nanocorpi riescono a neutralizzare SARS-CoV-2 in vitro, ma ciò non basta per ottenere una terapia sicura.

L’obiettivo è quello di testare i cocktail di nanocorpi sugli animali entro quest’estate, in modo tale da iniziare quanto prima i test clinici.

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