Ricerca di farmaci e vaccini contro il Covid-19

Non esiste ancora una cura affidabile per la Sars-CoV-2, ma gli scienziati in Svizzera e in tutto il mondo stanno lavorando duramente per trovare una cura per il virus che causa la pandemia Covid-19. Anche alcuni gruppi di ricerca dell'ETH di Zurigo stanno lavorando all'ETH. La direzione della scuola ha concesso loro un'autorizzazione speciale per l'utilizzo di laboratori e infrastrutture per la lotta contro il coronavirus, nonostante gli esercizi d'emergenza.

Gli scienziati partecipanti utilizzano approcci e metodi diversi nei loro progetti, ma perseguono lo stesso obiettivo generale: trovare nuovi principi attivi e vaccini che possano alleviare il decorso della malattia o addirittura prevenire l'infezione con il virus.

Impedire ai virus di entrare nelle cellule

In parole povere, i virus sono costituiti da un involucro che circonda il loro materiale genetico. Durante un'infezione, introducono il loro genoma nelle cellule ospiti e sfruttano il loro metabolismo per replicarsi. Per fare ciò, il coronavirus aggancia una proteina legante sul suo involucro ("chiave") a un recettore sulla superficie cellulare ("serratura"). Ciò innesca l'assorbimento del genoma virale nella cellula. Se si riesce a bloccare la chiave virale per la cellula umana, il virus diventa innocuo.

Questa chiave, la cosiddetta proteina spike, è attualmente al centro di due cattedre dell'ETH. Roland RiekIl professor B. B. del Laboratorio di Chimica Fisica sta utilizzando studi di legame al computer ("in silico") e poi la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) in provetta per indagare se esistono sostanze già note che interagiscono con la proteina spike e che potrebbero potenzialmente prevenire l'infezione. La sua ricerca si concentra su farmaci ammessi dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense.

Nel frattempo Dario Neri Presso l'Istituto di scienze farmaceutiche, i ricercatori sono alla ricerca di nuovi inibitori contro la proteina spike. A tal fine, utilizza piccole molecole organizzate da una libreria chimica e le testa in esperimenti cellulari in laboratorio ("in vitro") per verificarne il possibile effetto. Tali molecole potrebbero un giorno diventare strutture guida per inibitori inalabili.

Anche altri gruppi stanno lavorando per negare l'accesso al virus, ma si concentrano sulla cellula umana: Randall Platt,Il professore di ingegneria biologica vuole identificare i geni nelle cellule polmonari che sono responsabili dell'assorbimento del genoma virale. E il professore Jeffrey Bode del Laboratorio di chimica organica, insieme a partner dell'Istituto Friedrich Miescher di Basilea e dell'Università di Bristol, ha identificato una proteina umana coinvolta nell'ingresso del virus nella cellula. Ora vogliono rimuoverla in modo specifico con sostanze appositamente sviluppate.

Impedire ai virus di moltiplicarsi nei pazienti

Una volta che il virus si trova all'interno della cellula umana, utilizza il suo apparato di sintesi proteica per copiarsi in gran numero. Oltre all'impronta vera e propria, i coronavirus hanno anche enzimi propri codificati nel loro genoma, di cui hanno bisogno per replicarsi. Rappresentano un bersaglio interessante per le terapie.

Uno è l'RNA polimerasi del virus. L'enzima copia il materiale genetico virale, presente sotto forma di RNA. Il tossicologo dell'ETH Shana Sturlavuole bloccare questa macchina per copiare. A tal fine, sta collaborando con Gisbert Schneider,esperto di progettazione di farmaci assistita da computer. Oltre ai rispettivi laboratori, i due professori intendono utilizzare la piattaforma tecnologica sanitaria "Nexus" dell'ETH per testare farmaci noti e nuovi candidati per vedere se sono efficaci contro la RNA polimerasi virale.

Professore di bioingegneria Martin Fussenegger Tuttavia, i ricercatori hanno scelto un bersaglio diverso: le proteasi virali. Si tratta di enzimi che tagliano le proteine di cui il virus ha bisogno per entrare nella cellula o per produrre il suo involucro. Fussenegger vuole trovare degli inibitori che blocchino le proteasi della Sars-CoV-2. Per farlo, si sta affidando alla ricerca di un farmaco che possa essere utilizzato per la produzione di proteine. Per farlo, si affida a cellule sintetiche di design, che utilizzerà per analizzare circa 5000 sostanze conosciute per il loro potenziale di inibizione delle proteasi in collaborazione con l'industria farmaceutica di Basilea. Inoltre Jeffrey Bode, utilizzando una tecnologia precedentemente sviluppata per produrre migliaia di molecole al fine di testarle con le cellule di design di Fussenegger per verificarne l'effetto contro le proteasi virali.

Immunizzare passivamente gli esseri umani

Un altro approccio si basa sull'immunità dei pazienti guariti dalla Covid-19. Durante un'infezione, il sistema immunitario produce anticorpi contro il virus, che continuano a circolare nel siero sanguigno dei pazienti guariti dopo la malattia. L'obiettivo è quello di sfruttare questo aspetto a livello terapeutico.

Sven Panke,Il professore di Ingegneria dei bioprocessi, insieme all'ETH Memo Therapeutics, è alla ricerca di anticorpi specifici in campioni di sangue di pazienti guariti. Tali anticorpi potrebbero essere prodotti biotecnologicamente e utilizzati per le terapie. Ricerca in una direzione simile Sai Reddy,Professore di immunologia sintetica e dei sistemi, ma con altri mezzi: Il suo progetto mira a ottimizzare artificialmente l'effetto antivirale degli anticorpi di topi ed esseri umani utilizzando l'apprendimento automatico e l'editing del genoma.

Tali anticorpi terapeutici potrebbero essere utilizzati per sostenere il sistema immunitario dei pazienti Covid-19 nella lotta contro il virus o per immunizzare passivamente persone particolarmente vulnerabili.

Sviluppo di un vaccino Covid-19

Una cosa sta diventando sempre più chiara: il coronavirus probabilmente terrà occupato il mondo per molto tempo ancora. L'arma definitiva contro il Covid-19 sarebbe una vaccinazione per proteggere preventivamente la popolazione. Sono in corso ricerche intensive in tutto il mondo. Tuttavia, secondo gli esperti, ci vorrà almeno uno o un anno e mezzo prima che sia disponibile un vaccino.

Lavorare all'ETH, l'immunologo Emma Wetter Slack e i microbiologi Tim Keys e Markus Aebi stanno lavorando insieme a un vaccino Covid-19 facile da produrre, economico e conservabile, basato su una particella simile a un virus. Potrebbe essere utilizzato in tutto il mondo, ma è destinato principalmente ai Paesi in via di sviluppo. Il vaccino è destinato a stimolare il sistema immunitario umano a produrre anticorpi e una cosiddetta risposta immunitaria cellulare. I ricercatori dell'ETH sperano che sia efficace anche contro diversi coronavirus, comprese le varianti future.

I progetti di ricerca legati a Corona nel campo della vaccinazione e della scoperta di farmaci sono concepiti a medio e lungo termine. I risultati non sono quindi attesi nell'immediato. Se alcune sostanze si dimostrano efficaci, devono ancora essere studiate o ammesse per il nuovo scopo terapeutico.