Piccoli nanocorpi di lama neutralizzano diversi norovirus: possono migliorare le terapie antivirali umane?

“I norovirus umani sono molto diversi”, ha affermato il primo autore, il dottor Wilhelm Salmen, uno studente laureato nel laboratorio del dottor BV Venkataram Prasad mentre stava lavorando a questo progetto e attualmente ricercatore post-dottorato presso l’Università del Michigan. “I norovirus sono classificati in 10 gruppi, di cui i gruppi GI, GII, GIV, GVIII e GIX infettano gli esseri umani. I virus nel sottogruppo GII.4 sono i più predominanti nelle popolazioni umane.”

I norovirus sono anche noti per dare periodicamente origine a nuove varianti, in particolare quelle del norovirus GII.4, che possono eludere la risposta immunitaria che il corpo ha sviluppato contro le varianti precedenti, come fanno alcuni virus influenzali e coronavirus. La diversità dei gruppi di norovirus e la ricorrente comparsa di nuove varianti sono alcuni dei fattori che ostacolano lo sviluppo di approcci preventivi e terapeutici efficaci per controllare questa grave malattia.

Nell’attuale studio pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura, Salmen, Prasad e i loro colleghi hanno studiato una nuova strategia per neutralizzare i norovirus umani. Hanno testato se minuscoli anticorpi prodotti dai lama, chiamati nanocorpi, potessero neutralizzare efficacemente l’infezione da norovirus umano in laboratorio. Le scoperte inaspettate rivelano che i nanocorpi potrebbero essere sviluppati come agente terapeutico contro il norovirus umano.

I nanocorpi di lama potrebbero dare un vantaggio

I lama e gli animali affini, come i cammelli e gli alpaca, producono anticorpi per la protezione contro le malattie, proprio come fanno gli esseri umani. Tuttavia, rispetto agli anticorpi umani, quelli dei lama sono circa un decimo delle dimensioni degli anticorpi umani. I nanocorpi di lama sono stati sviluppati contro virus come quelli che causano l’epatite B, l’influenza, l’immunodeficienza umana, la poliomielite e altre malattie.

“I nostri collaboratori argentini, la dottoressa Marina Bok e la dottoressa Viviana Parreño dell’Istituto di virologia e innovazione tecnologica, avevano preparato nanocorpi di lama inoculati con particelle simili al norovirus umano di diversi ceppi”, ha detto Salmen. “Abbiamo lavorato con un nanocorpo chiamato M4, che si legava al ceppo predominante GII.4, testando la sua capacità di neutralizzare diversi ceppi di norovirus, cioè di impedire loro di infettare le cellule umane.”

I ricercatori hanno testato la capacità dei nanocorpi di impedire ai virus vivi di infettare gli organoidi intestinali umani o i mini visceri coltivati ​​in laboratorio. I mini guts sono modelli di cellule intestinali umane, che rappresentano fedelmente il tessuto reale dell’intestino tenue e le sue funzioni, che consentono agli scienziati di studiare come funzionano i norovirus e di testare potenziali terapie.

“È stato davvero inaspettato vedere che il nanocorpo M4 non solo ha interagito e neutralizzato il ceppo pandemico GII.4 attualmente circolante, ma anche le sue varianti più vecchie”, ha affermato Prasad, Alvin Romansky Chair in Biochimica e professore presso il Dipartimento di Biochimica di Verna e Marrs McLean. e Farmacologia Molecolare e il Dipartimento di Virologia Molecolare e Microbiologia del Baylor. È anche membro del Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center di Baylor e autore corrispondente del lavoro.

I ricercatori hanno utilizzato la cristallografia e altre tecniche per osservare da vicino le interazioni tra nanocorpi e norovirus per cercare di capire come il nanocorpo M4 riconosce e neutralizza una varietà di norovirus quando si aspettavano che riconoscesse solo il ceppo GII.4 utilizzato per generare M4.

“Abbiamo scoperto che questo piccolo nanocorpo può riconoscere una parte del norovirus che hanno in comune tutti i diversi norovirus che abbiamo testato”, ha detto Salmen.

Il team ha scoperto che il nanocorpo M4 riconosceva una tasca nascosta nelle particelle di norovirus che sarebbe stata esposta solo quando le particelle avessero subito un cambiamento strutturale. “Il pensiero tradizionale è che le particelle virali siano in uno stato compatto molto stabile, ma in realtà queste particelle ‘respirano’ considerevolmente”, ha detto Salmen. “Studi recenti hanno dimostrato che la struttura delle particelle di norovirus è dinamica, alternando una conformazione riposante o compatta e una conformazione rialzata.”

“Pensiamo che lo stato sollevato sia importante affinché il virus si leghi alle cellule e le infetti”, ha detto Prasad. “Pensiamo anche che quando le particelle virali sono nello stato sollevato, la tasca nascosta è esposta e disponibile affinché il nanocorpo si leghi ad essa e, agendo come un cuneo, mantenga la particella in uno stato elevato, potenzialmente instabile, impedendole dal collassare nuovamente nello stato di riposo compatto e più stabile.”

“I nostri risultati suggeriscono che intrappolare le particelle virali in uno stato elevato e instabile disassembla le particelle, uccidendo il virus. Ciò fermerebbe efficacemente l’infezione poiché blocca la catena di trasmissione, impedendo al virus di diffondersi da cellula a cellula”, ha detto Salmen .

“Questo studio è notevole anche nel confermare che il norovirus umano deve cambiare la sua conferma 3D, da compatto a sollevato, per infettare le persone”, ha affermato la coautrice Dott.ssa Mary Estes, Distinguished Service Professor di Virologia e Microbiologia e Cullen Foundation Endowed Chair presso Baylor. È anche membro del Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center di Baylor. “Inoltre, questo lavoro rivela l’importanza di considerare la dinamica delle particelle virali durante la progettazione dei vaccini”.

Altri contributori a questo lavoro includono Liya Hu, Natthawan Chaimongkol, Khalil Ettayebi, Stanislav V. Sosnovtsev, Kaundal Soni, B. Vijayalakshmi Ayyar, Sreejesh Shanker, Frederick H. Neill, Banumathi Sankaran, Robert L. Atmar e Kim Y. Green. Gli autori sono affiliati a una delle seguenti istituzioni: Baylor College of Medicine, Institute for Virology and Technology Innovation-Argentina, National Institutes of Health e Lawrence Berkeley Laboratory.

Questo studio è stato sostenuto in parte dalle sovvenzioni P30 GM124169-01, P30 CA125123 e P01 AI057788 del National Institutes of Health e da una sovvenzione della Robert Welch Foundation (Q1279). Ulteriore supporto è stato fornito da una sovvenzione del programma Fulbright e dalla Divisione di ricerca intramurale, NIAID, NIH.