Un nuovo metodo per studiare gli inibitori del coronavirus SARS-CoV-2 (e non solo)

Un gruppo di ricerca guidato da studiosi dell’Università di Bologna ha sviluppato un innovativo metodo calorimetrico per analizzare l'attività e l’inibizione di 3CLpro, un enzima fondamentale per la replicazione del coronavirus SARS-CoV-2. I risultati dello studio - pubblicati su Scientific Reports - possono favorire lo sviluppo di nuove molecole per combattere non solo il COVID-19, ma anche malattie provocate da altri virus.

"Questo nuovo metodo applicato alla ricerca antivirale ci consente di comprendere in modo più dettagliato il meccanismo di azione degli inibitori che contrastano l'attività dei virus e di valutare con precisione la loro efficacia", spiega Stefano Ciurli, professore al Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell'Università di Bologna, che ha coordinato lo studio. "Inoltre, questo risultato apre la strada a nuove ricerche per trattamenti più efficaci e nuovi farmaci non solo contro il SARS-CoV-2, ma anche contro altri patogeni come i virus Dengue e West Nile, che causano malattie in rapida espansione nel territorio nazionale e regionale".

L'enzima 3CLpro svolge un ruolo cruciale nel ciclo replicativo del coronavirus SARS-CoV-2. Riuscire a bloccarne l’azione attraverso l’uso di specifici inibitori permette di contrastare l'infezione virale e sviluppare nuove terapie. Gli studiosi si sono concentrati in particolare sull'inibitore Ensitrelvir, il cui uso come terapia antivirale emergenziale contro il COVID-19 è stato approvato in Giappone nel novembre 2022. E lo hanno fatto utilizzando per la prima volta la Calorimetria di Titolazione Isotermica (Isothermal Titration Calorimetry, ITC).

Struttura cristallografica dell'enzima 3CLpro da SARS-CoV-2 inibita con Ensitrelvir

"Fino ad oggi lo studio della 3CLpro era affidato a metodi basati sulla fluorescenza (FRET) o sulla spettrometria di massa (LC-MS), che presentano però delle limitazioni e possono portare a errori o interpretazioni errate dei dati", dice Luca Mazzei, ricercatore al Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell'Alma Mater e primo autore dello studio. "Le misure di microcalorimetria ITC hanno permesso invece di determinare in modo accurato il funzionamento di 3CLpro e i meccanismi della sua inibizione misurando il calore sviluppato dalla reazione enzimatica".

Il nuovo approccio messo a punto dagli studiosi ha permesso quindi sia di realizzare misurazioni precise e accurate dei parametri enzimatici fondamentali di 3CLpro che di studiare l’azione dell’inibitore Ensitrelvir.

"Utilizzando l'approccio calorimetrico, abbiamo scoperto che Ensitrelvir agisce come un inibitore a due stadi: a una fase iniziale veloce segue una seconda fase più lenta, durante la quale l’inibitore lega più fortemente l’enzima adattando la sua struttura a quella del recettore", conferma il professor Ciurli. "Grazie a questo meccanismo, il farmaco agisce con un'elevata potenza ed efficacia".

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Scientific Reports con il titolo "An isothermal calorimetry assay for determining steady state kinetic and Ensitrelvir inhibition parameters for SARS-CoV-2 3CL-protease". Hanno partecipato Luca Mazzei, Sofia Ranieri, Davide Silvestri e Stefano Ciurli del Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell'Università di Bologna, insieme a Rebecca Greene-Cramer, Christopher Cioffi e Gaetano T. Montelione del Rensselaer Polytechnic Institute (USA).