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Due saponine nele piante sono in grado di bloccare la fusione della membrana tra il coronavirus e le cellule umane, bloccando così efficacemente tutti i modi in cui il virus può infettare il suo ospite.
Codonopsis lanceolata, più comunemente indicato come “deodeok”, è usato come erba medicinale in Corea del Sud. È coltivato in grandi quantità ed è stato parte integrante della cucina coreana nel corso della storia.
Aster koraiensis, o starwort coreano, è un fiore comune che assomiglia a una margherita, che si trova solo nella penisola coreana.
Un team di ricercatori guidato dal direttore C. Justin LEE del Life Science Institute (Center for Cognition and Sociality) all’interno dell’Institute for Basic Science (IBS), Corea del Sud, ha recentemente annunciato la scoperta di nuovi composti antivirali derivati da queste due piante native coreane.
I ricercatori hanno scoperto che le saponine trovate all’interno di queste piante erano particolarmente efficaci nell’inibire l’infezione da SARS-CoV-2 bloccando la fusione della membrana, che consente ai virus di invadere le cellule ospiti.
Questi risultati sono stati pubblicati su Antiviral Research nell’ottobre 2022 e Antimicrobial Agents and Chemotherapy nel novembre 2022.
È noto che i coronavirus entrano nelle cellule umane attraverso gli endosomi o la fusione delle membrane plasmatiche. In entrambi questi due percorsi, deve verificarsi un processo noto come “fusione di membrana” tra l’involucro del coronavirus e la membrana cellulare.
Il team di ricerca ha rivelato che due saponine (astersaponina I e lansemaside A) presenti all’interno delle due piante sopra menzionate sono in grado di bloccare questa fusione della membrana tra il coronavirus e le cellule umane, bloccando così efficacemente tutti i modi in cui il virus può infettare il suo ospite.
Il team di ricerca ha prima realizzato un modello di infezione da SARS-CoV-2 utilizzando cellule polmonari umane che sovraesprimono la proteina del recettore ACE2 e uno pseudovirus che esprime la proteina spike virale sulla sua superficie, che può essere utilizzata nella struttura di ricerca di livello 2 di biosicurezza relativamente meno restrittiva.
Le cellule sono state trattate con astersaponina I e lansemaside A per testare l’effetto inibitorio dei composti sull’infezione virale.
Entrambe le saponine sono risultate efficaci nel fermare l’ingresso del coronavirus nella cellula. Gli stessi risultati sono stati confermati in esperimenti successivi utilizzando veri coronavirus autentici e l’infezione è stata soppressa con quasi la stessa efficienza. Ancora più importante, l’effetto inibitorio era identico per tutte le varianti di SARS-CoV-2, come l’omicron.
Astersaponina I e lansemaside A sono saponine triterpenoidi. Entrambi hanno strutture centrali ad idrocarburi (o core) molto simili a quelle del colesterolo, che è il componente principale delle membrane cellulari.
La parte centrale di queste saponine si lega facilmente alla membrana cellulare grazie alla loro somiglianza con il colesterolo. Quando la molecola penetra nella membrana cellulare, la lunga catena di zucchero sporge dalla membrana cellulare.
Si ritiene che questo zucchero sporgente sia ciò che impedisce alla membrana cellulare di fondersi con l’involucro del coronavirus.
Le varianti di SARS-CoV-2 come l’omicron sono più infettive di quelle originali a causa delle mutazioni nella proteina spike, che aumenta la loro affinità di legame con il recettore delle cellule ACE2.
Tuttavia, non importa quanto le varianti di SARS-CoV-2 aumentino la loro affinità: il virus non sarà in grado di entrare nella cellula se l’intero processo di fusione della membrana, che si verifica dopo il legame virale al recettore, è bloccato.
Cioè, l’inibitore di fusione della membrana può prevenire efficacemente l’infezione delle varianti di SARS-CoV-2 indipendentemente dalla loro affinità con il recettore delle cellule umane.
In passato, il team IBS ha lavorato in collaborazione con il Dr. Kim Seungtaek del Korea Pasteur Institute e ha scoperto un’altra saponina triterpenoide naturale chiamata platycotin D dal fiore del palloncino.
Questa saponina è risultata efficace anche contro l’infezione da SARS-CoV-2. Questa ricerca è stata pubblicata sulla rivista Experimental & Molecular Medicine nel maggio 2021.
Armati di questa conoscenza, i ricercatori IBS in collaborazione con il team del Prof. Han Sunkyu del Korea Advanced Institute for Science and Technology (KAIST) hanno esplorato la creazione di saponine sintetiche con effetti potenzialmente ancora più potenti.
Il team congiunto ha prodotto e testato una dozzina di saponine sintetiche contenenti diverse catene polisaccaridiche con diverse lunghezze e tipi di zuccheri. Si è scoperto che una di queste saponine ha un’attività fino a due volte superiore a quella della platycodin D. Questa ricerca è stata pubblicata nel numero di ottobre 2022 della rivista Bioorganic Chemistry.
Il direttore C. Justin Lee ha dichiarato: “Le saponine naturali contenute in queste piante sono i principali costituenti di molti alimenti e medicinali a base di erbe che sono facilmente accessibili nella vita di tutti i giorni. Se ingerito, può essere consegnato ad alte concentrazioni alle cellule epiteliali del tratto respiratorio superiore, il che significa che può essere efficace in una fase asintomatica o precoce dell’infezione da COVID-19”.
Ha aggiunto: “Mentre i loro effetti sono stati confermati solo in vitro al momento, gli studi clinici potrebbero essere possibili in futuro se si ottengono risultati positivi nei test sugli animali”.
Il ricercatore senior Kim Taeyoung dell’IBS ha dichiarato: “Storicamente, molti farmaci importanti come la penicillina, l’aspirina o il farmaco antimalarico artemisinina sono stati derivati da organismi naturali. Poiché il meccanismo d’azione di queste saponine si basa sull’inibizione della fusione di membrana, potrebbe anche essere possibile sviluppare farmaci antivirali ad ampio spettro basati su questo principio”.
Immagine: Institute for Basic Science
