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Intelligenza artificiale per “scovare” i farmaci con poteri anti-coronavirus

Data di pubblicazione Mercoledì 25 novembre 2020 Tempo di lettura circa 5 minuti di lettura

Progetto REDAC, guidato da Vittorio Limongelli, professore di farmacologia. Sguardi puntati su medicinali e integratori già approvati per altre malattie, ma che potrebbero anche frenare il Covid
di Paola Scaccabarozzi

Gli scienziati di tutto il mondo stanno lavorando per trovare cure efficaci contro il Covid-19. Il professor Vittorio Limongelli, docente di farmacologia presso la Facoltà di scienze biomediche dell’Università della Svizzera italiana (USI), è il capogruppo di un progetto molto particolare, che mette insieme gli strumenti dell’intelligenza artificiale con competenze farmacologiche. Il progetto si chiama REDAC (Repositioned Drugs Against Covid-19) e ha l’obiettivo di analizzare il meccanismo d’azione di oltre 2500 molecole esistenti in commercio in tutto il mondo, al fine di identificare quelle più adatte a curare il Covid. 

Come sono state selezionate queste molecole e di che cosa si tratta esattamente? 

«Si tratta di farmaci, ma anche integratori - spiega Limongelli - che si trovano già in vari Paesi del mondo. Sono ritenuti sicuri perché certificati dalle più importanti Agenzie del Farmaco presenti sul pianeta, e disponibili sul mercato anche da lungo tempo. Sono medicinali utili per curare diverse malattie, dalle più banali alle più gravi, o sostanze come vitamine e integratori, che introduciamo nella nostra dieta per compensare eventuali carenze alimentari e per garantirci un buono stato di salute. Non si tratta quindi, in nessun caso, di molecole che sono nate per curare appositamente il Covid, ma di sostanze studiate per altri scopi, che potrebbero rivelarsi estremamente utili, però, anche per combattere questo virus e prevenire, in generale, le sue numerose complicazioni». 

Andando nel dettaglio, in che modo procede questo studio? 

«Sono stati individuati cinque bersagli molecolari importanti: cinque proteine, cioè, che regolano i meccanismi di interazione del virus con il nostro organismo. Lo scopo è quello di comprendere, tramite l’utilizzo di sofisticati algoritmi, quali tra le 2500 molecole hanno come target almeno una di queste proteine e, ancora meglio, individuare i farmaci capaci di interagire con più bersagli (molecole multitarget). In questa maniera verranno selezionati farmaci e integratori, già esistenti in commercio, che possono risultare efficaci per contrastare il Covid».    

Quali sono queste cinque proteine-bersaglio?    

«Provo a definirle in modo schematico:

  • Angiotensin-Converting Enzyme 2 (ACE2): è un enzima che viene prodotto dal nostro organismo. Ed è, in sostanza, la “porta” che il virus utilizza per entrare nelle cellule. Riuscire a inibire l’interazione tra l’ACE2 e la proteina virale Spike (la proteina che ricopre il Coronavirus e ne caratterizza la forma a corona) potrebbe costituire una strada vincente per sconfiggere il Covid e le sue complicanze. Peccato, però, che inibire questa proteina esponga a rischi che possono essere anche molto gravi: dall’ipertensione fino all’infarto del miocardio. Il nostro gruppo sta dunque cercando di “aggirare l’ostacolo”, cercando quelle molecole che sono in grado di inibire l’interazione dell’ACE2 con il virus ma non la sua fisiologica attività enzimatica. 
  • Main Protease (Mpro): è una proteina importantissima per la replicazione del virus. Inibirla significa, dunque, evitare che il virus si moltiplichi e propaghi con tutte le conseguenze del caso. Si tratta di un target molecolare già noto per altri virus, che ha portato nel recente passato all’identifcazione di diversi composti antivirali.
  • RNA-dependant RNA polymerase (RdRp): è l’enzima chiave della capacità del virus SARS-CoV-2 (responsabile della malattia Covid) di replicarsi, ossia di produrre altro RNA dall’RNA di partenza (l’RNA è la molecola che converte le informazioni genetiche del DNA in proteine, ndr).  È uno dei target in assoluto più studiati per trovare una terapia contro il Covid. Non a caso, l’unico farmaco ad oggi approvato dalla Food and Drug Admnistration (FDA), l’Agenzia statunitense del farmaco, per il Covid è il “Remdesivir” che agisce proprio inibendo questo enzima, anche se diverse controversie accompagnano questa molecola, per quanto riguarda il corretto uso contro il virus SARS-CoV-2».
  • 2’-O-methyltransferase (2’-O-MTase): è una sorta di “trucchetto” operato dal virus per eludere i meccanismi di difesa dell’ospite. Questo enzima presente in SARS-CoV-2 è infatti in grado di trasferire un “pezzo di molecola” (in termine tecnico: un gruppo metilico) alla fine dell’RNA virale e così eludere il sistema immunitario del nostro organismo. 
  • Mitochondrial Assembly 1 (MAS1): è un recettore appartenente alle GPCRs, la più grande famiglia di recettori di membrana che rappresenta il target molecolare di oltre un terzo dei farmaci attualmente in commercio (dagli antistaminici agli antiaritmici; dagli oppiacei agli ansiolitici/antidepressivi). MAS1 gioca un ruolo chiave nella fase avanzata della malattia, ovvero quando il quadro clinico del paziente si è aggravato in seguito alla sindrome iperinfimmatoria e alla cosiddetta tempesta citochinica».

Avete già individuato molecole interessanti?

«Sì, il nostro studio ha già individuato alcuni farmaci candidati come inibitori di RdRp. Un’altra classe di farmaci che è stata identificata dalle nostre ricerche sono i corticosteroidi (cortisone e derivati) e alcuni integratori alimentari.  Devo precisare, però, che i nostri risultati derivano da simulazioni fatte al computer attraverso dei “microscopi virtuali”. Ci stiamo battendo per reperire i finanziamenti necessari per testare, nel più breve tempo possibile, anche sui pazienti l’attività antivirale dei farmaci selezionati».

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Foto di Loreta Daulte Ingrandisci la foto

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