La pandemia in corso di COVID-19 ha spinto la comunità scientifica a concentrarsi sulla ricerca e lo sviluppo di varie strategie per contrastare l’infezione da SARS-CoV-2. Un elemento chiave in questa lotta è la proteina Spike (S), una delle proteine bersaglio del virus più interessanti.
Struttura e Funzione della Proteina Spike
La proteina Spike decora la superficie del virus, formando delle protuberanze caratteristiche che gli conferiscono l'aspetto di una corona, da cui il nome "Coronavirus". Questa proteina permette ai virus SARS-CoV-2 di infettare le cellule umane, agendo come una chiave che consente l’accesso del virus nelle cellule, dove può riprodursi.
La visualizzazione della struttura della proteina Spike è essenziale per sviluppare nuovi farmaci. Immaginate di dover svitare un bullone senza avere le chiavi inglesi a disposizione: conoscere la forma e le dimensioni del bullone vi permetterà di forgiare o scegliere la chiave giusta.
Nel giro di due mesi dai primi casi di COVID-19, due gruppi di ricerca hanno determinato in modo indipendente la struttura della proteina Spike utilizzando la criomicroscopia elettronica. Hanno scoperto che è costituita da tre catene uguali associate (trimerica) e da una regione che somiglia al gambo di un fiore con, al posto della corolla, la regione essenziale per il contatto con le cellule da infettare (RBD, receptor-binding domain).
Questa parte della molecola è flessibile e in grado di "cercare" il recettore ACE2 con cui interagire. La struttura cristallografica del dominio che lega il recettore (RBD) di Spike unito alla parte extracellulare dell’enzima ACE2 mostra in dettaglio quali parti delle due molecole sono coinvolte nell’adesione tra virus e cellula.
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| Componente | Descrizione |
|---|---|
| Proteina Spike (S) | Proteina di superficie del SARS-CoV-2 che permette l'ingresso nelle cellule umane. |
| RBD (Receptor-Binding Domain) | Regione della proteina Spike che si lega al recettore ACE2 delle cellule umane. |
| ACE2 | Recettore presente sulle cellule umane a cui si lega la proteina Spike. |
Vaccini mRNA e la Proteina Spike
Tutti i vaccini attualmente in studio sono stati sviluppati per indurre una risposta che blocca la proteina Spike e quindi impedisce l’infezione delle cellule. Il vaccino, quindi, non introduce nelle cellule di chi si vaccina il virus vero e proprio, ma solo l’informazione genetica che serve alla cellula per costruire copie della proteina Spike. Le proteine prodotte stimolano il sistema immunitario a produrre anticorpi specifici.
Dietro questi vaccini c’è una tecnologia innovativa. A differenza dei vaccini di concezione precedente, non contengono il virus attenuato o inattivato, né le sue proteine purificate, ma soltanto un frammento di mRNA sintetico. Tale frammento contiene le istruzioni utili alle cellule umane per costruire copie di una porzione della cosiddetta proteina “spike”, ossia quella che il virus SARS-Cov-2 usa come una sorta di uncino per agganciarsi alle nostre cellule e penetrarvi per poi moltiplicarsi.
Sfruttato il processo con cui le nostre cellule producono le proteine, questi vaccini di nuova generazione riescono a stimolare le difese del nostro sistema immunitario. Se il DNA che si trova nel nucleo della cellula è una specie di libretto di istruzioni per assemblare le molecole utili a far funzionare il nostro organismo, gli mRNA ne sono i suoi messaggeri.
In pratica una molecola di mRNA contiene la ricetta, copiata fedelmente dal DNA, con cui le cellule possono costruire una specifica proteina. L’mRNA è infatti detto messaggero proprio perché veicola le istruzioni copiate dal DNA, nel nucleo, ai ribosomi nel citoplasma.
Una volta assolto il proprio compito, la molecola di mRNA può essere eliminata e infatti viene degradata da alcuni enzimi. Alla stessa sorte va incontro l’mRNA introdotto con il vaccino. La molecola di mRNA sintetico che si trova nel vaccino è stata realizzata in laboratorio. Qui è stata anche avvolta in una capsula di lipidi, al fine di permetterne l’ingresso nelle cellule.
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Una volta penetrato dentro una cellula, istruisce il macchinario di sintesi a produrre copie della proteina spike, che viene assemblata dai ribosomi. Questa è per noi innocua perché è solo una piccola parte del virus, non in grado di provocare la malattia. È però sufficiente a innescare la risposta immunitaria: riconoscendo la proteina spike come estranea, il sistema immunitario attiva infatti le opportune difese, tramite la produzione di anticorpi e di cellule T.
In altre parole il riconoscimento delle proteine spike fa “scattare l’allarme” in modo che il nostro sistema immunitario, in caso di futuri incontri ravvicinati con il coronavirus, sia già pronto a impedirne l’ingresso nelle cellule. Come già detto in precedenza, il mRNA sintetico introdotto con il vaccino non rimane a lungo nell’organismo, ma viene degradato poco dopo la vaccinazione, una volta prodotta la proteina spike.
I primi studi sul possibile uso di molecole di mRNA, per esempio per attivare l’espressione di proteine in cellule di topo e di indurre immunità cellulare, risalgono agli anni Novanta. Un primo punto di svolta è avvenuto nel 2005, quando Katalin Karikó e Drew Weissman all’Università della Pennsylvania hanno dimostrato la possibilità di inibire la forte reazione immunitaria grazie all’uso di nucleotidi sintetici modificati.
Proprio per questo, dopo aver valutato diversi sistemi di rilascio, l’mRNA sintetico nei vaccini contro Covid-19 si trova incapsulato in nanoparticelle lipidiche che ne aumentano la stabilità. L’assegnazione del premio Nobel per fisiologia o la medicina ai due scienziati, nel 2023, è stato il riconoscimento per avere creato una nuova biotecnologia, necessaria allo sviluppo dei vaccini che hanno salvato milioni di vite umane durante la pandemia.
Oggi la tecnologia a mRNA è considerata un metodo promettente per lo sviluppo su larga scala, rapido e relativamente economico, sia di vaccini sia di farmaci. Si punta infatti a creare, attraverso un processo standardizzato, mRNA sintetico per istruire le cellule a produrre quelle proteine che, se mancanti o mal funzionanti, possono causare malattie.
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Nel caso del vaccino prodotto da Pfizer, il primo ad essere approvato, le sperimentazioni hanno mostrato un’efficacia del 94%. I risultati degli studi hanno dimostrato che due dosi del vaccino COVID-19 mRNA BNT162b2 (Comirnaty) somministrate a distanza di 21 giorni l’una dall’altra possono evitare al 95% degli adulti dai 16 anni in poi di sviluppare la malattia COVID-19 con risultati sostanzialmente omogenei per classi di età, genere ed etnie.
Uno studio clinico di dimensioni molto ampie ha dimostrato che COVID-19 Vaccine Moderna era efficace nella prevenzione di COVID-19 nei soggetti a partire dai 18 anni di età. Lo studio ha coinvolto un totale di circa 30.000 persone, metà delle quali ha ricevuto il vaccino, mentre l’altra metà ha ricevuto un placebo. L’efficacia è stata calcolata su circa 28.000 persone di età compresa tra 18 e 94 anni, che non presentavano segni di precedente infezione. Ciò significa che il vaccino ha dimostrato di essere efficace al 94,1% nello studio.
Gli studi clinici su Comirnaty (Pfizer-BioNtech) hanno dimostrato un’efficacia del vaccino del 95% dopo una settimana dalla seconda dose. Il massimo della protezione si ha, quindi, dopo questo periodo. Sebbene anche dopo la prima dose è verosimile che ci sia una certa protezione dal virus, questa non è immediata dopo l'inoculazione del vaccino, ma si sviluppa progressivamente dopo almeno 7-14 giorni dall'iniezione.
Long COVID e il Ruolo della Proteina Spike
Long COVID rappresenta una delle principali sfide della medicina contemporanea. Si tratta di una sindrome post-virale che colpisce un numero crescente di pazienti dopo l’infezione acuta da SARS-CoV-2. La sua comprensione passa attraverso lo studio dell’infiammazione e del ruolo fisiopatologico della proteina Spike, elemento centrale nella risposta immunitaria disfunzionale che molti pazienti sviluppano.
La proteina Spike, "not self", cioè non appartenente al corpo, può persistere nei tessuti per settimane o mesi, attivando continuamente la risposta immunitaria. Questi quadri sono spesso sostenuti da una persistenza infiammatoria tissutale indotta dalla proteina Spike, osservate in molteplici manifestazioni cliniche del Long COVID.
L’infiammazione è innescata da una vera e propria "tempesta proteica" che può essere monitorata tramite VES, PCR ed elettroforesi delle sieroproteine. Le principali molecole coinvolte sono:
- Toll-like receptors (TLRs): recettori sentinella che rilevano agenti patogeni.
- Interferoni (IFN): antivirali naturali del sistema immunitario.
- TNF (Tumor Necrosis Factor): potente mediatore pro-infiammatorio.
- Sistema del complemento: coinvolto nella distruzione di cellule infette.
- Interleuchine (IL) e citochine: regolano il comportamento delle cellule immunitarie.
Strategie Terapeutiche per il Long COVID
La gestione del Long COVID richiede un approccio multidisciplinare e personalizzato. Le strategie principali includono:
- Trattamento farmacologico
- FANS (Farmaci Antinfiammatori Non Steroidei): utili nella fase di stenosi infiammatoria acuta.
- Eparina a basso peso molecolare: fondamentale nella gestione dei microtrombi e nel ridurre il rischio tromboembolico.
- Protocollo del Dr. Peter McCullough
Questo protocollo alternativo e coadiuvante prevede l’uso di integratori con azione antinfiammatoria, antitrombotica e detossificante:
- Nattokinasi: enzima fibrinolitico naturale.
- Bromelina: antinfiammatorio naturale derivato dall’ananas.
- Curcumina: potente antiossidante e antinfiammatorio.
- Vitamina D3 e vitamina C: sostegno immunitario essenziale.
- Magnesio: regola numerose reazioni cellulari.
- Final Detox: depurazione sistemica per eliminare metaboliti tossici.
- Dieta Paleo rivisitata in chiave clinica
Si è dimostrata un ottimo supporto, poiché:
- Elimina cibi infiammogeni (glutine, lattosio, zuccheri raffinati).
- Stimola l’immunità naturale grazie a micronutrienti biodisponibili.
- Favorisce il ripristino della flora intestinale e riduce la fermentazione anomala (fonte di produzione alcolica endogena nei pazienti disbiotici).