A Low Containment CCHFV Entry Screening Platform Identifies Compounds with Antiviral Activity against Authentic CCHFV

I virus non sono esseri viventi nel senso tradizionale; sono più simili a pacchetti microscopici di istruzioni genetiche che non possono sopravvivere o riprodursi da soli. Per fare più copie di se stessi, devono invadere una cellula vivente, dirottarne il macchinario e costringerla a costruire nuovi particelle virali. Il primo e più critico passo di questa invasione è l'ingresso. Un virus deve prima attaccarsi alla superficie di una cellula e poi fondere il proprio guscio esterno con la membrana cellulare per scivolare all'interno. Per molti virus pericolosi, questo processo di ingresso è guidato da specifiche proteine sulla superficie del virus che agiscono come chiavi, sbloccando la porta della cellula. Se gli scienziati riuscissero a trovare una sostanza capace di bloccare queste chiavi o ostruire la porta, potrebbero fermare l'infezione prima ancora che abbia inizio. Questa è una strategia promettente per combattere le malattie virali, ma diventa incredibilmente difficile quando il virus in questione è così pericoloso da poter essere studiato solo nei laboratori più sicuri della Terra.

Il virus della febbre emorragica di Crimea-Congo, o CCHFV, è uno di questi patogeni pericolosi. È trasportato dalle zecche e può causare malattie gravi, spesso fatali, negli esseri umani. Poiché è così pericoloso, qualsiasi ricerca che coinvolga il virus reale e vivo deve essere condotta in una struttura di livello di biosicurezza 4 (Biosafety Level 4), un ambiente ad alta sicurezza dove i ricercatori indossano tute protettive integrali e lavorano all'interno di camere di contenimento sigillate. Queste rigide regole di sicurezza significano che solo una manciata di laboratori in tutto il mondo può studiare il virus, e il lavoro è lento, costoso e limitato nella scala. Ciò crea un importante collo di bottiglia per la scoperta di nuovi medicinali. Gli scienziati hanno bisogno di un modo per testare potenziali farmaci contro il meccanismo di ingresso del virus senza dover utilizzare il virus reale e pericoloso per ogni singolo esperimento. Hanno bisogno di un modello più sicuro e a minore sicurezza che mimi i passi critici dell'infezione.

Un team di ricercatori ha sviluppato proprio un tale modello e lo ha utilizzato per trovare due farmaci esistenti che potrebbero bloccare il CCHFV. Hanno creato una versione sicura e non infettiva del virus che trasporta le proteine di ingresso del CCHFV sulla sua superficie, ma che manca della capacità di replicarsi o causare malattie. Questo virus "pseudotipico" può essere studiato in laboratori standard, con livelli di sicurezza inferiori. Utilizzando questo sistema, i ricercatori hanno esaminato una libreria di 186 diversi composti chimici per vedere quali potessero bloccare l'ingresso del virus nelle cellule. Hanno identificato due candidati: un farmaco chiamato eltrombopag olamina, attualmente utilizzato per trattare la bassa conta piastrinica, e la quercetina, un composto naturale presente in molti frutti e verdure. Entrambe le sostanze hanno bloccato con successo l'ingresso del falso virus nelle cellule e, cosa importante, non hanno ucciso le cellule stesse.

I ricercatori volevano poi sapere esattamente quando questi farmaci agivano durante il processo di infezione. Hanno eseguito una serie di esperimenti temporizzati, aggiungendo i farmaci in diversi momenti rispetto al contatto del virus con le cellule. Hanno scoperto che entrambi i composti erano più efficaci quando presenti durante l'attacco iniziale del virus e nelle primissime fasi dell'ingresso. Questa tempistica suggerisce che i farmaci interferiscano con la capacità del virus di fondersi con la membrana cellulare, un processo che normalmente avviene dopo che il virus si trova all'interno di una piccola tasca acida della cellula. Per confermare ciò, il team ha testato i farmaci in un saggio separato che misurava direttamente la capacità delle proteine virali di fondere due cellule insieme. Sia l'eltrombopag olamina che la quercetina hanno ridotto significativamente questa attività di fusione, in particolare nelle condizioni acide che scatenano il processo. La modellazione informatica ha inoltre suggerito che questi farmaci probabilmente si legano a regioni specifiche delle proteine virali coinvolte in questa fusione, prevenendo potenzialmente i cambiamenti strutturali necessari affinché il virus entri.

Il test più critico, tuttavia, era capire se queste scoperte reggevano di fronte al vero, pericoloso virus. I ricercatori hanno spostato il loro lavoro in un laboratorio ad alta sicurezza di livello di biosicurezza 4 per testare i composti contro l'autentico e vivo CCHFV. Hanno utilizzato una versione modificata del virus che brilla di verde quando infetta con successo una cellula. In questi esperimenti ad alto contenimento, sia l'eltrombopag olamina che la quercetina hanno mostrato la capacità di fermare il virus, riducendo il numero di cellule infette in modo dose-dipendente. Sebbene i farmaci fossero meno potenti contro il virus reale rispetto al modello sicuro, i risultati hanno confermato che il metodo di screening a minore sicurezza aveva identificato con successo composti con una reale attività antivirale. I ricercatori hanno anche testato questi farmaci contro un altro virus, il virus della febbre della Valle del Rift, e hanno scoperto che l'inibizione era molto più debole, suggerendo che i composti potrebbero avere un effetto specifico sui meccanismi di ingresso del CCHFV piuttosto che un effetto generale su tutti i virus.

Questo studio dimostra una via pratica per la scoperta di trattamenti per i virus più pericolosi del mondo. Utilizzando un sistema surrogato sicuro per restringere la lista dei potenziali farmaci, gli scienziati possono identificare i candidati più promettenti senza dover utilizzare il virus vivo per ogni test iniziale. Una volta trovati alcuni candidati forti, possono essere validati nei laboratori ad alta sicurezza dove viene gestito il virus reale. I due composti identificati in questo lavoro, l'eltrombopag olamina e la quercetina, non sono ancora pronti per essere usati come cure; sono efficaci a concentrazioni relativamente alte e sono necessarie ulteriori ricerche per capire esattamente come funzionano e per migliorarne la potenza. Tuttavia, essi servono come prova che questa strategia di screening funziona. Rappresentano un punto di partenza per ulteriori indagini, offrendo un modo per esplorare le vulnerabilità del processo di ingresso del virus e potenzialmente portare allo sviluppo di trattamenti efficaci per una malattia che attualmente non ha una terapia antivirale approvata.