ll virus SARS-CoV-2 fa parte dell’ampia famiglia dei Coronaviridae, che provoca malattie che vanno dal comune raffreddore, a malattie molto più gravi, come la Sindrome Respiratoria del Medio Oriente (MERS) e la Sindrome Respiratoria Acuta Grave (SARS). I virioni, appartenenti a questa famiglia, hanno un diametro medio di circa 100-160 nm, sono pleiomorfi e rivestiti da pericapside. Sono così chiamati per la presenza, sul pericapside, di spicole molto evidenti che sembrano formare una “corona” intorno alla particella virale, nota anche come proteina SPIKE.
Le spicole sono proteine trimeriche transmembrana formate da tre unità identiche, dette protomeri. Ogni protomero comprende due subunità funzionali: una responsabile del legame recettore (ACE2), cellule bersaglio (S1) e un’altra coinvolta nella fusione con la membrane cellulare (S2). La proteina SPIKE è tagliata da proteasi cellulari, al confine tra le subunità S1 ed S2. Ciò genera due regioni separate che rimangono legate in modo non covalente nella cosiddetta “conformazione di pre-fusione”.
Una tra le proteasi cellulari coinvolte nell’ingresso del covid nelle cellule ospiti è la serin-proteasi TMPRSS2 (transmembrane protease-serine-2) che attacca l’unità S1 della proteina S virale. Grazie alla sua attività enzimatica, distacca la proteina S dall’unità S2 che, come le proteine di fusione del virus dell’influenza e dell’HIV-1, induce l’endocitosi dei virioni e catalizza la fusione tra le membrane cellulari e virali, assicurando l’ingresso dell’RNA genomico virale nel citoplasma della cellula ospite. Diversamente da altri Coronaviridae, come ad esempio SARS, il SARS-CoV-2 possiede una sequenza aggiuntiva di quattro amminoacidi al confine tra S1 ed S2, che consente una scissione efficace da parte della furina. Ed è proprio da qui che ha inizio lo studio combinato di due team di ricercatori internazionali, secondo cui la proteina SPIKE sarebbe in grado di sfruttare questa sequenza amminoacidica, per legarsi a un secondo recettore, la neuropilina-1 (NRP-1) che potenzia l’entrata del covid nelle cellule e la diffusione virale nell’organismo.
La neuropilina è un recettore proteico, attivo sia negli epiteli respiratori, che in quelli olfattivi. E’ nota per legare i substrati sottoposti a scissione da parte della furina. Originariamente identificata per il suo coinvolgimento nell’angiogenesi, cioè la formazione di nuovi vasi sanguigni a partire da altri preesistenti, e come co-recettore dei fattori di crescita dell’endotelio vascolare (VEGF).
I ricercatori, per dimostrare il coinvolgimento della Neuropilina-1 con l’ingresso del Sar-Cov-2, hanno utilizzato delle cellule umane prive di entrambi i recettori (ACE2 e NRP-1) e poi, con tecniche di ingegneria genetica, hanno testato il ruolo della neuropilina nell’infezione virale da covid, trasfettando le cellule con plasmidi che codificano per i principali recettori di attacco, ACE2 o TMPRSS2 e NRP1.
Laddove era espresso solo il recettore ACE2, le cellule si sono dimostrate suscettibili all’infezioni (Fig. 1a), mentre neuropilina-1 da solo ha consentito livelli di infezione inferiori da covid, ma rilevabili, sia nelle cellule HEK-293T che in quelle Caco-2 (Fig. 1a,b) . Invece le cellule trasfettate con plasmidi che codificavano solo per TMPRSS2 non hanno mostrato suscettibilità all’infezione (Fig. 1a). La co-espressione di TMPRSS2 con ACE2 o NRP1 ha potenziato l’infezione (Fig. 1c). I livelli massimi di infezione sono stati raggiunti, invece, quando tutti e tre i plasmidi, che guidano l’espressione di ACE2, NRP1 e TMPRSS2, sono stati utilizzati per la co-trasfezione (Fig.1d)
« La Neuropilina-1 funge, quindi, da fattore d’accoglienza per l’infezione da covid e fornisce un obiettivo terapeutico per il nuovo coronavirus » – spiegano gli autori del team Cantuti-Castelvetri.
Inoltre hanno dimostrato come un peptide derivato dal terminale carbossilico S1 si lega al dominio neuropilina-1-b1 con affinità micromolare. Coniugando il peptide S1 su nanoparticelle sintetiche della stessa forma e dimensione del covid e inserendolo nell’epitelio olfattivo dei topi che esprimono NRP1, i ricercatori hanno osservato un assorbimento significativo delle particelle coniugate con il peptide in questo sito. Analogamente, è stato osservato anche che le nanoparticelle erano arrivate al cervello, giungendo prima nel bulbo olfattivo e poi alla corteccia celebrale.
“Questi risultati – continuano gli autori – dimostrano che il SARS-CoV-2 infetta il tessuto cerebrale, coerentemente con il suo coinvolgimento multi-organo e suggerisce che l’ingresso virale nel cervello può avvenire attraverso l’epitelio olfattivo”.
Le vie aeree e gli occhi erano state già individuate come principali vie di ingresso del virus, coerentemente con questa evidenza, sono state analizzate quindi una serie di autopsie eseguite su sei pazienti positivi al COVID-19, riscontrando indizi della presenza di neuropilina-1 nelle cavità nasali dei defunti. Questo spiegherebbe ulteriormente l’anosmia (perdita di olfatto) ampiamente riportata in un’importante frazione di pazienti affetti da COVID-19. Le conoscenze sulle interazioni virus-ospite, che determinano l’ingresso cellulare di SARS-CoV-2 ad oggi, sono ancora limitate in quanto i virus mostrano una notevole capacità nello sfruttare deboli interazioni multivalenti per aumentare l’affinità. Tuttavia la neuropilina-1 potrebbe rappresentare un nuovo bersaglio terapeutico per la cura del covid.
Articolo a cura di Giulia Scannapieco