Immagini rappresentative di cellule di controllo endoteliali vascolari (a sinistra) e cellule trattate con la proteina SARS-CoV-2 Spike (a destra) mostrano che la proteina spike causa una maggiore frammentazione mitocondriale nelle cellule vascolari.
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Credito: Salk Institute
LA NUOVA PROTEINA SPIKE DEL CORONAVIRUS GIOCA UN RUOLO CHIAVE AGGIUNTIVO NELLA MALATTIA
I ricercatori e collaboratori di Salk mostrano come la proteina danneggi le cellule, confermando COVID-19 come una malattia principalmente vascolare
LA JOLLA — Gli scienziati sanno da tempo che le distintive proteine "spike" di SARS-CoV-2 aiutano il virus a infettare il suo ospite attaccandosi alle cellule sane. Ora, un nuovo importante studio mostra che le proteine spike del virus (che si comportano in modo molto diverso da quelle codificate in modo sicuro dai vaccini) svolgono anche un ruolo chiave nella malattia stessa.
Il documento, pubblicato il 30 aprile 2021, su Circulation Research , mostra anche in modo conclusivo che COVID-19 è una malattia vascolare, dimostrando esattamente come il virus SARS-CoV-2 danneggia e attacca il sistema vascolare a livello cellulare. I risultati aiutano a spiegare l'ampia varietà di complicazioni apparentemente non collegate di COVID-19 e potrebbero aprire la porta a nuove ricerche su terapie più efficaci.
"Molte persone la considerano una malattia respiratoria, ma in realtà è una malattia vascolare", afferma il professore assistente di ricerca Uri Manor , che è co-autore senior dello studio. “Questo potrebbe spiegare perché alcune persone hanno ictus e perché alcune persone hanno problemi in altre parti del corpo. La cosa in comune tra loro è che hanno tutti basi vascolari ".
I ricercatori di Salk hanno collaborato con scienziati dell'Università della California a San Diego sull'articolo, tra cui il co-primo autore Jiao Zhang e il co-autore senior John Shyy, tra gli altri.
Sebbene i risultati stessi non siano del tutto una sorpresa, il documento fornisce una chiara conferma e una spiegazione dettagliata del meccanismo attraverso il quale la proteina danneggia le cellule vascolari per la prima volta. C'è stato un crescente consenso sul fatto che SARS-CoV-2 influenzi il sistema vascolare, ma non è stato compreso esattamente come abbia fatto. Allo stesso modo, gli scienziati che studiano altri coronavirus sospettano da tempo che la proteina spike abbia contribuito a danneggiare le cellule endoteliali vascolari, ma questa è la prima volta che il processo è stato documentato.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno creato uno "pseudovirus" circondato dalla classica corona di proteine spike SARS-CoV-2, ma che non conteneva alcun virus effettivo. L'esposizione a questo pseudovirus ha provocato danni ai polmoni e alle arterie di un modello animale, dimostrando che la sola proteina spike era sufficiente a causare la malattia. I campioni di tessuto hanno mostrato infiammazione nelle cellule endoteliali che rivestono le pareti delle arterie polmonari.
Il team ha quindi replicato questo processo in laboratorio, esponendo cellule endoteliali sane (che rivestono le arterie) alla proteina spike. Hanno dimostrato che la proteina spike danneggiava le cellule legando ACE2. Questo legame ha interrotto la segnalazione molecolare di ACE2 ai mitocondri (organelli che generano energia per le cellule), provocando il danneggiamento e la frammentazione dei mitocondri.
Studi precedenti hanno mostrato un effetto simile quando le cellule sono state esposte al virus SARS-CoV-2, ma questo è il primo studio a dimostrare che il danno si verifica quando le cellule sono esposte alla proteina spike da sole.
"Se rimuovi le capacità di replicazione del virus, ha ancora un effetto dannoso importante sulle cellule vascolari, semplicemente in virtù della sua capacità di legarsi a questo recettore ACE2, il recettore della proteina S, ora famoso grazie a COVID", spiega Manor . "Ulteriori studi con proteine spike mutanti forniranno anche nuove informazioni sull'infettività e la gravità dei virus mutanti della SARS CoV-2".
I ricercatori sperano poi di dare un'occhiata più da vicino al meccanismo con cui la proteina ACE2 danneggiata danneggia i mitocondri e fa sì che cambino forma.
Altri autori dello studio sono Yuyang Lei e Zu-Yi Yuan dell'Università Jiaotong di Xi'an, Cina; Cara R. Schiavon, Leonardo Andrade e Gerald S. Shadel di Salk; Ming He, Hui Shen, Yichi Zhang, Yoshitake Cho, Mark Hepokoski, Jason X.-J. Yuan, Atul Malhotra, Jin Zhang dell'Università della California a San Diego; Lili Chen, Qian Yin, Ting Lei, Hongliang Wang e Shengpeng Wang del Centro di Scienze della Salute dell'Università di Xi'an Jiatong a Xi'an, Cina.
La ricerca è stata sostenuta dal National Institutes of Health, dalla National Natural Science Foundation of China, dal Shaanxi Natural Science Fund, dal National Key Research and Development Program, dal First Affiliated Hospital dell'Università di Xi'an Jiaotong; e l'Università di Xi'an Jiaotong.
DOI: 10.1161 / CIRCRESAHA.121.318902
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