Come gli scienziati stanno lavorando per trovare soluzioni alla pandemia di COVID-19

Structural biology consultant on Kolabtree Jennifer Huen scrive su come gli scienziati di tutto il mondo stanno lavorando per trovare soluzioni al COVID-19 pandemia. 

Mentre scrivo queste parole, il personale medico di tutto il mondo sta lavorando a pieno regime per curare i pazienti infetti, gli scienziati si affrettano a condurre esperimenti per sviluppare un vaccino COVID-19 adatto, e i volontari stanno consegnando cibo e provviste alle persone vulnerabili. Questi sono solo una manciata dei numerosi atti altruistici che le persone stanno compiendo per assistere tutti coloro che li circondano.

La nostra esperienza collettiva durante l'epidemia di SARS nel 2002-2003 ha portato a rapide azioni e cambiamenti di comportamento da parte del governo e della popolazione in generale, al fine di contenere la diffusione virale e accelerare la ricerca urgente [1]. Già più di un migliaio di articoli primari e di revisione sono stati pubblicati sulla SARS-CoV2 dalla sua prima apparizione agli occhi del pubblico nel dicembre dello scorso anno. I fornitori di laboratorio stanno ottimizzando gli ordini per i reagenti relativi alla COVID-19 e i media stanno fornendo accesso gratuito agli articoli sulla COVID-19, come quelli della rivista Science (https://www.sciencemag.org/). The Protein Data Bank, a resource for high resolution molecular structures solved by the scientific community, has seen over a hundred protein structures deposited, the first at the beginning of February [2]. Such research as well as past work on coronaviruses have led to the expedition of studi clinici worldwide [3-5].  

Con l'abbondanza di dati resi disponibili liberamente, ho generato l'immagine qui sotto per rappresentare un'istantanea di come SARS-CoV2 infetta il suo ospite. Le molecole proteiche illustrate in questa immagine sono state ottenute dai dati sulla struttura molecolare forniti da diversi gruppi di ricerca [6-8]. Uno di questi gruppi ha fornito le strutture di tutte le proteine della SARS-CoV2 e le loro interazioni con obiettivi proteici umani (http://korkinlab.org/wuhan).

Durante l'infezione da SARS-CoV, le cellule ospiti inglobano la particella virale o la membrana del virus si fonde direttamente con la membrana dell'ospite [9,10]. Queste due azioni sono in primo luogo mediate dalla proteina spike virale che lega l'enzima visualizzato sulla superficie dell'ospite, l'enzima di conversione dell'angiotensina 2, ACE2. Gli scienziati hanno dimostrato da febbraio che l'ACE2 è l'enzima bersaglio della SARS-CoV2 [11-14]. Una volta che la punta del virus si lega a ACE2, gli enzimi dell'ospite chiamati proteasi tagliano una regione specifica della punta virale, permettendo alla punta di riorganizzarsi. Questa azione fa sì che una parte dello spike si inserisca nella membrana dell'ospite, permettendo alla membrana del virus di fondersi con essa ed estrudere il suo genoma all'interno dell'ospite [15,16]. Il virus può anche entrare nel suo ospite venendo fagocitato in vescicole, dove può poi depositare il suo genoma all'interno dell'ospite [17,12]. Interferendo con una qualsiasi delle fasi di ingresso della SARS-CoV2, l'infezione può essere arrestata. Le strutture molecolari delle proteine virali giocano un ruolo importante nella ricerca sui farmaci, perché è come avere una mappa del territorio sconosciuto, che rivela le regioni chiave della molecola bersaglio. 

Questo lavoro è solo uno delle centinaia di articoli che sono stati accelerati per la pubblicazione da riviste scientifiche, bypassando il processo di peer-review, al fine di raggiungere il pubblico più velocemente. La quantità di progressi che abbiamo fatto nel trovare soluzioni al COVID-19 sarebbe stata possibile solo con l'aiuto di molte persone intraprendenti e innovative in tutto il mondo. Per vedere come puoi contribuire, consulta l'elenco delle opportunità qui sotto.

Ho sempre apprezzato le eleganti strutture e funzioni delle molecole biologiche. Ora, apprezzo molto la velocità con cui gli scienziati e il pubblico in generale in tutto il mondo stanno dedicando le loro energie verso un obiettivo comune. Saranno i nostri sforzi di collaborazione che ci faranno superare questa pandemia.

Link per risorse di volontariato, innovazione e donazione:

Le attività di volontariato possono riguardare l'aiuto nelle diagnosi di COVID-19, il controllo dei fatti e la lotta alla disinformazione, la consegna di reagenti medici o la donazione di attrezzature di protezione personale. Questa lista non è completa e contiene opportunità di volontariato principalmente nell'area di Toronto, Canada. 

• https://covid19resources.ca/ (Cercasi scienziati per diagnostica e altri compiti di laboratorio/non laboratorio intorno a Toronto, Canada)
• https://crowdfightcovid19.org/volunteers (researchers to assist in COVID-19 research projects such as transcribing data and bioinformatics)
• https://www.helpfulengineering.org/volunteer/ (ingegneri per assistere in vari compiti tecnici/non tecnici relativi a COVID-19)
• https://www.kaggle.com/allen-institute-for-ai/CORD-19-research-challenge (AI experts to contribute data mining tools and other expertise, awards available)
• https://www.coventchallenge.com/ (esperti tecnici per progettare ventilatori con aiuto nella creazione di prototipi) 
• https://helpwithcovid.com/ (hub di ricerca che collega i volontari ai diversi progetti di covid-19)
• http://uhnopenlab.ca/project/hotline/ (consegna di cibo e altri beni di prima necessità per anziani vulnerabili intorno a Toronto, Canada)
• https://masksfordocs.com/ (donazioni di materiale protettivo per il personale medico)
• https://www.conquercovid19.ca/ (approvvigionamento di forniture mediche per medici e infermieri canadesi)

Hai bisogno di consultare un esperto per un aiuto nella ricerca di potenziali soluzioni alla pandemia di COVID-19? Chiedi aiuto per il fact-checking, la scrittura e la ricerca sul coronavirus. Mettiti in contatto con scienziati qualificati su Kolabtree. VEDI ESPERTI DI CORONAVIRUS

Riferimenti:

1. Minacce, I.o.M.U.F.o.M., Imparare dalla SARS: Prepararsi alla prossima epidemia: Riassunto del workshop. 2004.
2. Jin, Z., et al, Struttura di Mpro dal virus COVID-19 e scoperta dei suoi inibitori. bioRxiv, 2020: p. 2020.02.26.964882.
3. Jiang, S., Non affrettatevi a distribuire vaccini e farmaci COVID-19 senza sufficienti garanzie di sicurezza, in Natura. 2020, Springer Nature Limited. p. 321.
4. Inizia la sperimentazione clinica NIH del vaccino sperimentale per COVID-19. 2020, Istituti Nazionali di Sanità.
5. Osservazioni di apertura del direttore generale dell'OMS al briefing dei media su COVID-19 - 27 marzo 2020. 2020, Organizzazione Mondiale della Sanità.
6. Cui, H., et al, Structural genomica and interactomics of 2019 Wuhan novel coronavirus, 2019-nCoV, indicate evolutionary conserved functional regions of viral proteins. bioRxiv, 2020: p. 2020.02.10.942136.
7. Yan, R., et al, Base strutturale per il riconoscimento della SARS-CoV-2 da parte dell'ACE2 umano a lunghezza intera. Scienza, 2020. 367(6485): p. 1444-1448.
8. Song, W., et al, Struttura Cryo-EM della glicoproteina spike del coronavirus SARS in complesso con il suo recettore della cellula ospite ACE2. PLoS Pathog, 2018. 14(8): p. e1007236.
9. Groneberg, D.A., R. Hilgenfeld, e P. Zabel, Meccanismi molecolari della sindrome respiratoria acuta grave (SARS). Respir Res, 2005. 6: p. 8.
10. Yang, Z.Y., et al, Ingresso dipendente dal pH del coronavirus della sindrome respiratoria acuta grave è mediato dalla glicoproteina spike e migliorato dal trasferimento di cellule dendritiche attraverso DC-SIGN. J Virol, 2004. 78(11): p. 5642-50.
11. Zhou, P., et al, Un'epidemia di polmonite associata a un nuovo coronavirus di probabile origine pipistrello. Natura, 2020. 579(7798): p. 270-273.
12. Ou, X., et al, Caratterizzazione della glicoproteina spike di SARS-CoV-2 sull'ingresso del virus e la sua cross-reattività immunitaria con SARS-CoV. Nat Commun, 2020. 11(1): p. 1620.
13. Xiaowei Li, et al, Patogenesi immunitaria molecolare e diagnosi di COVID-19. Giornale di analisi farmaceutica, 2020.
14. Meng, T., et al, La sequenza dell'inserto nel SARS-CoV-2 migliora la scissione della proteina spike da parte del TMPRSS. bioRxiv, 2020: p. 2020.02.08.926006.
15. Belouzard, S., V.C. Chu, e G.R. Whittaker, Attivazione della proteina spike del coronavirus della SARS tramite scissione proteolitica sequenziale in due siti distinti. Proc Natl Acad Sci U S A, 2009. 106(14): p. 5871-6.
16. Li, F., Struttura, funzione ed evoluzione delle proteine spike dei Coronavirus. Annu Rev Virol, 2016. 3(1): p. 237-261.
17. Inoue, Y., et al, Ingresso clatrina-dipendente del coronavirus della sindrome respiratoria acuta grave in cellule bersaglio che esprimono ACE2 con la coda citoplasmatica eliminata. J Virol, 2007. 81(16): p. 8722-9.