Nuove molecole di sintesi per la terapia antivirale contro l’HIV

legami tra atomi - Foto di ClixSono state sviluppate nuove molecole di sintesi che mimano l’attività delle proteine naturali con lo scopo di interrompere la comunicazione tra cellule e bloccare la diffusione delle infezioni virali nelle cellule dell’organismo ospite.

L’interazione tra proteine è fondamentale per numerosi processi biologici, compresi quelli meno desiderati come le infezioni e la crescita tumorale.
Ad esempio l’HIV e molti altri virus umani come influenza, Ebola, SARS (severe acute respiratory syndrome), sfruttano le interazioni tra le loro proteine e quelle delle cellule dell’organismo ospite con lo scopo di diffondere l’infezione.

“Si verifica un ampio flusso di informazioni quando le proteine si uniscono e sarebbe utile trovare il metodo per bloccare e ottenere un controllo su questo flusso” afferma Samuel Gellman, professore di chimica presso la University of Wisconsin-Madison.

Un primo passo verso il controllo della comunicazione tra le cellule è stato fatto dal lavoro di ricerca guidato da Gellman, in cui è stato studiato il controllo della struttura spaziale delle proteine.
Nell’ambito di questo lavoro, la dottoressa Lisa Johnson ha creato un set di molecole simili ai peptidi che hanno mostrato di bloccare con successo l’infezione da HIV nelle cellule umane coltivate in laboratorio.

A questo è seguito un altro studio, condotto in collaborazione con un team di ricercatori guidato da John Moore e Min Lu del Weill Medical College of Cornell University, pubblicato sulla rivista Pnas (Proceedings of the National Academy of Sciences).

I ricercatori hanno compiuto un ulteriore passo avanti rispetto ai primi risultati ottenuti dal team della University of Wisconsin-Madison, infatti, mediante l’interazione con un frammento proteico dell’HIV, noto come gp41, le molecole sintetizzate in laboratorio hanno dimostrato di prevenire fisicamente l’interazione e quindi l’infezione virale nelle cellule ospiti.

I risultati ottenuti dalla collaborazione tra i due gruppi di ricerca sembrano promettenti e aprono la strada verso ulteriori studi volti al riconoscimento di altre interazioni proteiche non desiderate.
Lo scopo è di sviluppare le molecole di sintesi più opportune per bloccare la diffusione delle infezioni virali.

I precedenti tentativi di prevenire le infezioni interferendo in modo selettivo sulle interazioni proteiche avevano fornito risultati parziali e di limitato successo.
Gran parte delle molecole farmacologiche hanno dimensioni piccole e non sono molto efficaci nel bloccare numerose interazioni proteina-proteina che implicano il coinvolgimento di ampie superfici molecolari.
I peptidi si rivelano molto più efficaci rispetto alle molecole di piccole dimensioni però sono facilmente esposti all’attacco enzimatico, pertanto sarebbe necessario somministrare dosi consistenti che risulterebbero poco pratiche per i pazienti.

Il nuovo metodo di sintesi supera tutti gli ostacoli dei precedenti studi mediante la creazione di molecole simili a peptidi con una struttura modificata in modo da rendere molto difficile il riconoscimento da parte degli enzimi litici.

Mentre gli ingegneri perfezionano il progetto, Gellman e colleghi predispongono metodi per migliorare la stabilità delle molecole di sintesi preservando la struttura tridimensionale necessaria per il riconoscimento e l’interazione con la proteina gp41 dell’HIV.

Il risultato di questo lavoro è la creazione di molecole ibride formate da amminoacidi naturali e di sintesi, tale combinazione permette agli scienziati di controllare la disposizione spaziale, la struttura e la stabilità con un livello di precisione decisamente più elevato rispetto a quanto sia possibile ottenere attualmente con peptidi costituiti solo da amminoacidi naturali.

Oltre ad avere una forma tridimensionale che interrompe il dialogo proteina-proteina, le nuove molecole hanno il vantaggio di essere molto resistenti alla degradazione ad opera degli enzimi che sono ostacolati dalla inusuale struttura molecolare.

Ciò significa che tali molecole di sintesi possono essere somministrate a dosi più basse e restare attive per un tempo più lungo rispetto alle molecole tradizionali.

Indagini di laboratorio provano che numerose molecole di sintesi hanno una potente attività antivirale contro l’HIV quando applicate su colture di linee cellulari umane.
Sebbene non sia ancora chiaro se queste nuove molecole siano in grado da sole di agire come farmaci antivirali per contrastare l’HIV, i risultati degli studi condotti dalla University of Wisconsin-Madison e dal Weill Medical College of Cornell University mostrano che il nuovo metodo ha ottime possibilità di condurre la ricerca scientifica verso nuovi modi di pensare e di progettare molecole per le terapie antivirali e per numerose altre applicazioni biomediche.

“Non ci dobbiamo limitare a utilizzare le nostre conoscenze attuali riguardo alle molecole naturali. Ci sono ampi margini di miglioramento e grandi potenzialità nel nostro nuovo metodo di sintesi che risulta essere completamente diverso rispetto a quello attualmente in uso dalle industrie farmaceutiche e biotech” spiega Gellman.