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Cnsentirà di manipolare il genoma virale.
Il nuovo coronavirus, o SARS-CoV-2, sta attualmente causando una pandemia in tutto il mondo che ha infettato quasi 6 milioni di esseri umani e il numero continua a salire. Vaccini e antivirali sono urgentemente necessari per combattere questa minaccia e deve essere identificata la genetica virale che ha provocato questo focolaio.
Con il finanziamento del Fralin Life Sciences Institute presso Virginia Tech, i ricercatori James Weger-Lucarelli e Nisha Duggal, del Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine, stanno istituendo un sistema di genetica inversa per SARS-CoV-2 che servirà da base per progettazione del vaccino e per lo studio delle mutazioni virali associate alla gravità della COVID-19 e alla trasmissione virale.
“Il sistema di genetica inversa è la base per tutti gli studi futuri, compresi gli studi sui vaccini. Ci consentirà di manipolare il genoma virale SARS-CoV-2 in modo da poter scoprire le debolezze del virus da sfruttare”, spiega Weger-Lucarelli, ricercatore presso il Dipartimento di Scienze biomediche e patobiologia del Virginia-Maryland College di medicina veterinaria.
Avendo studiato Zika e virus trasmessi dalle zanzare in passato utilizzando sistemi di genetica inversa, Weger-Lucarelli e Duggal, entrambi docenti affiliati del Fralin Life Sciences Institute, creeranno un nuovo sistema di genetica inversa per SARS-CoV-2 che fornirà un progetto per la produzione di vaccini e “virus reporter”.
SARS-CoV-2, essendo un virus a RNA, immagazzina il suo materiale genetico nell’acido ribonucleico (RNA), al contrario dell’acido desossiribonucleico (DNA), rendendo difficile per gli scienziati studiare e manipolare il genoma virale. Con un sistema di genetica inversa, gli scienziati possono riconvertire l’RNA del virus in DNA attraverso un processo chiamato trascrizione inversa.
“Con il virus Zika, siamo stati in grado di utilizzare molti dei modelli animali esistenti che già avevamo e potevamo usare i modelli dei precedenti sistemi di genetica inversa. Questa volta, stiamo lavorando con un nuovo patogeno respiratorio (e forse non solo); pertanto, mancano i modelli animali disponibili e stiamo costruendo un nuovo sistema di genetica inversa”, aggiunge Duggal, biologo molecolare e cellulare del Dipartimento di Scienze biomediche e di patobiologia. Studi recenti hanno dimostrato che SARS-CoV-2 non infetta, per esempio, i topi selvatici; i ricercatori alla fine studieranno topi transgenici che sono sensibili al virus, ma al momento non sono prontamente disponibili. Nel frattempo, Weger-Lucarelli e Duggal modificheranno il virus in un ceppo adattato al topo in modo che possano condurre ricerche in modo efficace. Questo modello trasferirà la malattia umana per studi in vivo sull’efficacia del vaccino e sulla terapia antivirale.
Tuttavia, la ricerca di Weger-Lucarelli e Duggal non si fermerà qui. Con la novità di SARS-CoV-2, ci sono molti fattori che possono contribuire alla gravità della malattia Covid-19 che devono ancora essere esplorati in profondità, come l’obesità e la possibilità di trasmissione fetale.
In laboratorio Weger-Lucarelli ha il compito di produrre strumenti molecolari per studiare SARS-CoV-2 e per testare farmaci antivirali. Il laboratorio sta anche lavorando con Irving Coy Allen, docente associato di malattie infiammatorie nel Dipartimento di Scienze biomediche e patobiologia, mentre studiano il ruolo dell’obesità e del diabete nell’espressione più grave della Covid-19. Secondo le stime, circa il 43% della popolazione degli Stati Uniti è obesa, circa il 10% è affetta da diabete e il 35% è pre-diabetico. Gli individui con queste condizioni potrebbero essere più inclini a contrarre malattie gravi, come Covid-19, perché hanno una risposta immunitaria irregolare.
“L’obesità e il diabete limitano una corretta risposta immunitaria al virus – dice Weger-Lucarelli -. Stiamo cercando di capire come e perché il sistema immunitario è limitato da queste condizioni in modo da poter produrre terapie per prevenire la grave malattia che queste persone sperimentano”.
Oltre a sviluppare il ceppo di SARS-CoV-2 adattato per i topi, Duggal studierà come le infezioni da Covid-19 differiscono nei maschi e nelle femmine e se i neonati di madri Covid-19 positive possano avere un’immunità acquisita alle infezioni attraverso anticorpi che sono passati al feto in utero. “Con la nostra ricerca Zika abbiamo esaminato la trasmissione del virus ai feti. Sulla base dei pochi rapporti pubblicati finora per SARS-Cov-2, sembra che la trasmissione del virus al feto sia improbabile. Vogliamo scoprire come l’esposizione può eventualmente proteggere i neonati dalle successive infezioni “, spiega il suo studio Duggal.
Alla fine, Weger-Lucarelli e Duggal sperano di condividere i loro strumenti genetici con i ricercatori della Virginia Tech e di altre università a livello internazionale. Hanno in programma di presentare una proposta congiunta sul loro sistema di genetica inversa al National Institutes of Health degli Stati Uniti, laddove si decidono anche finanziamenti pubblici alla ricerca. “Useremo i finanziamenti per aiutare a generare strumenti che tutti possono usare, il che sarà davvero utile per chiunque voglia studiare qualsiasi aspetto del virus o della malattia “, conclude Duggal. In fin dei conti, copiare e trasferire il patrimonio genetico del virus dall’RNA al DNA significa poterlo studiare meglio, creare strumenti per “manipolarlo” e disegnare farmaci personalizzati sul virus.
