Christopher Barnes è alla ricerca di un vaccino universale contro il coronavirus

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Nel gennaio 2020, la biochimica del Caltech Pamela Bjorkman ha chiesto volontari per aiutare a elaborare le strutture delle proteine ​​immunitarie che attaccano un coronavirus appena scoperto. L’agente patogeno era emerso in Cina e stava causando gravi sintomi simili alla polmonite nelle persone infettate. Conoscere le disposizioni molecolari di questi anticorpi sarebbe un passo importante verso lo sviluppo di farmaci per combattere il virus.

Christopher Barnes, un post-dottorato che lavora nel laboratorio di Bjorkman sulla struttura dell’HIV e gli anticorpi che lo prendono di mira, ha colto al volo l’occasione per risolvere un nuovo enigma. “Ero tipo, ‘Oh, lo farò!'”, dice Barnes. All’epoca non sapeva quanto sarebbe diventata urgente la ricerca.

Ora, conosciamo fin troppo bene la SARS-CoV-2, che causa il COVID-19 e ha ucciso oltre 6 milioni di persone in tutto il mondo. Gli studi sulla struttura del virus e sugli anticorpi che lo prendono di mira hanno aiutato gli scienziati a sviluppare rapidamente vaccini e trattamenti che hanno salvato decine di milioni di vite. Ma il virus continua ad adattarsi, apportando modifiche alla proteina spike che usa per penetrare nelle cellule. Ciò ha lasciato i ricercatori alla ricerca di nuovi farmaci e vaccini aggiornati.

Utilizzando tecniche di imaging ad alta risoluzione, Barnes sta sondando le proteine ​​spike del coronavirus e gli anticorpi che le attaccano. Il suo obiettivo: trovare un punto debole persistente e sfruttarlo per creare un vaccino che funzioni contro tutti i coronavirus.

Ricerca eccezionale

Il team di Barnes ha utilizzato la microscopia crioelettronica per rivelare le strutture di otto anticorpi che bloccano la versione originale di SARS-CoV-2. La tecnica cattura cellule, virus e proteine ​​che svolgono la loro attività congelandoli. In questo caso, il team ha isolato le particelle di coronavirus intrecciate con le proteine ​​del sistema immunitario da persone con COVID-19.

Gli anticorpi si erano attaccati a quattro punti sul dominio di legame del recettore della proteina spike, o RBD, secondo il team natura nel 2020. Questa regione simile a un dito fissa il virus alla cellula che infetterà. Quando gli anticorpi si legano al RBD, il virus non può più connettersi alla cellula.

Il team di Barnes ha anche creato un sistema di classificazione degli anticorpi basato sulla posizione dell’RBD in cui le proteine ​​del sistema immunitario tendono ad attaccarsi. “Questo è stato davvero utile per comprendere i tipi di risposte anticorpali provocate da un’infezione naturale”, afferma il biologo strutturale Jason McLellan, che non è stato coinvolto nel lavoro, e per identificare i candidati principali per lo sviluppo di farmaci.

“Un grande punto di forza di Chris è che non limita se stesso o la sua ricerca a una tecnica”, afferma McLellan, dell’Università del Texas ad Austin. “Si adatta rapidamente e incorpora nuove tecnologie per rispondere a domande importanti sul campo”.

Da quando ha lanciato il suo laboratorio a Stanford, Barnes e colleghi hanno determinato le strutture di sei anticorpi che attaccano il virus SARS-CoV-2 originale e le varianti delta e omicron. Queste varianti sono abili nell’evadere gli anticorpi, compresi quelli prodotti in laboratorio somministrati ai pazienti per il trattamento del COVID-19.

Gli anticorpi appena identificati, descritti nel 14 giugno Immunità, mira al dominio N-terminale della proteina spike. Le strutture dei siti in cui le proteine ​​si attaccano sono le stesse in delta e omicron, suggerendo che i siti potrebbero rimanere invariati anche nelle varianti future, afferma il team. Alla fine, gli scienziati potrebbero essere in grado di produrre in serie anticorpi che prendono di mira questi siti per l’uso in nuove terapie.

Qual è il prossimo

Barnes ha ora rivolto la sua attenzione agli anticorpi che possono respingere tutti i coronavirus, da quelli che causano il comune raffreddore a quelli che si trovano nel bestiame e in altri animali che hanno il potenziale di riversarsi sulle persone.

Barnes e l’immunologo Davide Robbiani dell’Università di Lugano in Svizzera hanno identificato classi di anticorpi che prendono di mira le varianti di tutte e quattro le famiglie di coronavirus, bloccando la capacità dei virus di fondersi con le cellule.

Inoltre, la struttura di uno dei siti di legame sulla proteina spike è la stessa nell’albero genealogico del coronavirus, afferma Barnes. “Questo è qualcosa che non vorresti mutare mentre diversifichi la tua famiglia virale perché questa è una componente fondamentale del modo in cui entri nella cellula”.

Due team indipendenti hanno identificato un’azione altrettanto ampia nelle stesse classi di anticorpi. Nel loro insieme, i risultati suggeriscono che un vaccino universale contro il coronavirus è possibile, afferma Barnes.

“Lo abbiamo scoperto tutti allo stesso tempo”, dice. Le squadre ora stanno pensando: “Wow, questo esiste. Quindi proviamo a fare un vero, vero vaccino contro il pan-coronavirus”.


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