Mini-Proteine Spazza-Virus: Le Cellule Staminali Diventano Fabbriche Anti-COVID!

Ciao a tutti, appassionati di scienza e curiosi! Oggi voglio parlarvi di una frontiera davvero affascinante nella lotta contro quel fastidioso virus che ci ha tenuto compagnia negli ultimi anni: il SARS-CoV-2. Sì, lo so, la fase di emergenza pandemica è ufficialmente finita, ma il virus è tutt’altro che scomparso. Anzi, continua a mutare, a evolversi, sfornando nuove varianti come le Omicron, che sono sempre più brave a schivare le nostre difese e i trattamenti esistenti.

La Sfida Continua: Varianti e Vulnerabilità

Pensateci un attimo: ogni nuova variante, come la recente XEC, porta con sé un bagaglio di mutazioni, soprattutto sulla famosa proteina Spike, quella che il virus usa come “chiave” per entrare nelle nostre cellule. Queste mutazioni lo rendono più trasmissibile, più infettivo e, ahimè, più abile a sfuggire sia agli anticorpi generati dai vaccini sia a quelli monoclonali usati come terapia.

Questo è un problema serio, soprattutto per le persone immunocompromesse. Loro sono più suscettibili alle forme gravi di COVID-19, rischiano complicazioni critiche e, purtroppo, hanno una mortalità più alta. Senza trattamenti d’emergenza veramente efficaci contro le nuove varianti, queste persone rimangono particolarmente vulnerabili. C’è bisogno di qualcosa di nuovo, di più robusto, di una strategia che funzioni a prescindere dalle giravolte genetiche del virus.

Entrano in Scena le MSC: Cellule Riparatrici e Modulatrici

Ed è qui che entra in gioco un tipo di cellula davvero speciale: le cellule stromali mesenchimali (MSC). Magari ne avete già sentito parlare, sono cellule multipotenti, un po’ come dei jolly biologici. Si trovano in diversi tessuti, come il midollo osseo o il cordone ombelicale (noi, nel nostro studio, abbiamo usato proprio quelle del cordone!).

Perché sono così interessanti per il COVID-19? Beh, per due motivi principali:

• Riparazione tissutale: I polmoni sono tra gli organi più colpiti dal SARS-CoV-2. Le MSC hanno una capacità naturale di “sentire” dove c’è un danno e di migrare lì per promuovere la riparazione dei tessuti.
• Immunomodulazione: Una delle complicazioni più gravi del COVID-19 è la cosiddetta “tempesta citochinica”, una reazione infiammatoria esagerata del nostro sistema immunitario che finisce per danneggiare i nostri stessi organi. Le MSC sono bravissime a calmare questa tempesta, a regolare la risposta infiammatoria.

Numerosi studi clinici hanno già dimostrato la sicurezza e l’efficacia delle MSC nel ridurre l’infiammazione polmonare e la tempesta citochinica nel COVID-19. Sono facili da espandere in laboratorio fino a raggiungere numeri clinicamente utili, si possono conservare e utilizzare al bisogno. Insomma, sono delle ottime candidate per una terapia cellulare.

L’Idea Geniale: Trasformare le MSC in Fabbriche di “Esche” Anti-Virus

Ma noi abbiamo pensato: e se potessimo dare alle MSC un’arma in più? Se potessimo combinarne le proprietà riparatrici e anti-infiammatorie con qualcosa che blocchi direttamente il virus?

In un lavoro precedente, avevamo progettato al computer (in silico, come diciamo noi scienziati) delle versioni “mini” della proteina ACE2. ACE2 è il recettore a cui il virus si lega per entrare nelle cellule. L’idea era creare delle “esche” miniACE2 che fossero ancora più brave dell’ACE2 normale a legarsi alla proteina Spike del virus. Se il virus si lega all’esca, non può più legarsi alle nostre cellule e l’infezione viene bloccata. Avevamo identificato tre candidate promettenti: BP2, BP9 e BP11.

In questo nuovo studio, abbiamo preso una di queste mini-proteine, la BP2, e abbiamo “istruito” le MSC a produrla e a rilasciarla all’esterno. Come? Usando un vettore lentivirale (un virus reso innocuo e modificato per trasportare geni) che conteneva le istruzioni per costruire la BP2. Abbiamo inserito questo vettore nelle MSC isolate da cordoni ombelicali di tre donatori diversi. Per assicurarci che la proteina venisse secreta correttamente all’esterno della cellula, abbiamo aggiunto un “segnale di spedizione” (il peptide segnale dell’IL-2) e un elemento per rendere l’RNA messaggero più stabile (l’UTR 3′ dell’APOA2). Abbiamo anche inserito un gene per la resistenza a un antibiotico (la puromicina) per poter selezionare facilmente le cellule che avevano ricevuto correttamente le istruzioni.

La Prova del Nove: Le MSC Ingegnerizzate Neutralizzano il Virus!

Dopo aver creato queste MSC “potenziate” (che abbiamo chiamato BP2-MSC), abbiamo verificato che mantenessero le loro caratteristiche originali (l’immunofenotipo, come si dice in gergo tecnico) e poi siamo passati alla prova cruciale. Abbiamo raccolto il liquido in cui le cellule erano cresciute (il “sobrenatante”), che ora conteneva la proteina BP2 da loro secreta, e l’abbiamo messo a contatto con la proteina RBD (la parte della Spike che si lega ad ACE2) di diverse varianti di SARS-CoV-2: il ceppo originale di Wuhan, la variante Mu e le sotto-varianti Omicron BA.1 e BA.2.

Per misurare la neutralizzazione abbiamo usato un kit commerciale (cPass™). In pratica, questo test misura quanto la proteina RBD riesce a legarsi all’ACE2 “vero” presente su una piastra. Se nel liquido ci sono le nostre esche BP2, queste legheranno l’RBD e gli impediranno di legarsi all’ACE2 sulla piastra. Meno legame significa più neutralizzazione!

E i risultati? Beh, preparatevi… sono stati fantastici! Il liquido proveniente dalle nostre BP2-MSC ha mostrato una significativa capacità di neutralizzare tutte le varianti testate! In particolare, con le cellule di due donatori (0915 e 0923), abbiamo raggiunto livelli di neutralizzazione intorno al 60-65% per Wuhan e Mu, e intorno al 50-55% per Omicron BA.2, specialmente quando usavamo una concentrazione maggiore di sobrenatante nel test (rapporto 4:3). Come previsto, il liquido delle cellule MSC normali (non modificate, usate come controllo) non mostrava alcuna attività neutralizzante significativa.

È interessante notare che le altre due mini-proteine che avevamo progettato, BP9 e BP11, non sembravano funzionare quando cercavamo di farle produrre dalle MSC. Probabilmente perché, nel progettarle, avevamo tolto dei siti di glicosilazione (l’aggiunta di zuccheri alla proteina) che invece sono presenti nella BP2 (e nell’ACE2 normale). Questa modifica post-traduzionale è spesso cruciale per permettere alle proteine di essere secrete correttamente. Quindi, la BP2 sembra essere la candidata ideale!

Abbiamo notato che le cellule di un donatore (0996) hanno mostrato un’attività neutralizzante un po’ più bassa. Pensiamo che questo sia dovuto al fatto che queste specifiche cellule crescevano un po’ più lentamente dopo la modifica genetica, producendo quindi meno proteina BP2. Ma anche in questo caso, i livelli di neutralizzazione erano comunque superiori alla soglia del 30% per Wuhan, Mu e BA.2.

Un Approccio Terapeutico a Doppio Binario

Cosa significa tutto questo? Significa che abbiamo sviluppato una piattaforma potenzialmente rivoluzionaria! Stiamo usando le MSC non solo per le loro capacità intrinseche di riparare i tessuti e modulare l’infiammazione (fondamentali per contrastare i danni polmonari da COVID-19), ma anche come bio-fabbriche per produrre e rilasciare in loco una potente esca anti-virus.

Questa strategia a doppio binario è incredibilmente promettente:

• Offre un’azione neutralizzante diretta contro il virus, potenzialmente efficace contro un ampio spettro di varianti attuali e future.
• Sfrutta le proprietà terapeutiche delle MSC per aiutare il recupero del paziente e mitigare gli effetti dell’infezione grave.

Questo approccio potrebbe essere particolarmente utile per le popolazioni immunocompromesse e ad alto rischio. Immaginate di poter somministrare queste cellule ingegnerizzate che, una volta raggiunto il polmone, iniziano a secernere la mini-proteina BP2, creando uno scudo protettivo contro il virus e allo stesso tempo aiutando a riparare il danno.

Certo, siamo ancora in una fase in vitro, ma i risultati sono estremamente incoraggianti. Le terapie basate sulle MSC stanno diventando sempre più una realtà clinica approvata in diverse parti del mondo, e questo lavoro apre la strada a un loro utilizzo ancora più mirato ed efficace contro le infezioni virali. È un passo avanti entusiasmante nella ricerca di armi sempre più sofisticate contro le minacce virali emergenti. Stiamo trasformando le cellule stesse in nostre alleate, ingegnerizzandole per combattere le malattie dall’interno. Non è affascinante?

Fonte: Springer