Scoperti composti antivirali ad ampio spettro
Candidati farmaci identificati al computer confermati con successo da esperimenti di laboratorio
Un gruppo di ricerca interdisciplinare che coinvolge il Centro tedesco per la ricerca sulle infezioni (DZIF) ha identificato due candidati farmaci antivirali efficaci contro un'ampia gamma di virus. Lo studio dimostra come la combinazione di modellazione computerizzata e validazione di laboratorio possa accelerare lo sviluppo di nuovi farmaci antivirali. I ricercatori hanno utilizzato simulazioni al computer per cercare specifici processi metabolici necessari per la riproduzione virale ma non vitali per la cellula stessa. Con questo metodo, il team ha identificato due agenti attivi che hanno combattuto con successo diversi virus nei primi test di laboratorio. Lo studio è stato recentemente pubblicato sulla rivista Communications Biology.
La pandemia COVID-19 ha evidenziato l'urgente necessità di farmaci antivirali con un ampio spettro di attività, sia per trattare le infezioni in corso sia per prevenire eventuali nuovi agenti patogeni con potenziale pandemico. Un gruppo di ricerca interdisciplinare composto da bioinformatici, biologi sistemici e virologi ha ora sviluppato un metodo promettente che combina la modellazione al computer e i test sperimentali. Questo metodo accelera la lunga identificazione e lo sviluppo di agenti antivirali che potrebbero essere cruciali in caso di future pandemie.
Individuazione di potenziali bersagli per le terapie antivirali
Utilizzando dati provenienti da tessuti infettati da virus, il team di ricerca internazionale ha sviluppato modelli informatici che rappresentano il complesso metabolismo delle cellule. Il team ha poi utilizzato questi modelli specifici per i tessuti per simulare la replicazione di vari virus a RNA, particolarmente importanti per il loro potenziale pandemico. La modellazione ha rivelato i processi metabolici che i virus richiedono per la replicazione ma che non sono essenziali per la sopravvivenza cellulare.
"Utilizzando questi modelli, abbiamo previsto specifiche vie metaboliche essenziali per la replicazione virale, che rappresentano potenziali bersagli per le terapie antivirali", spiega il Prof. Dr. Andreas Dräger della Martin Luther University Halle-Wittenberg. Fino all'inizio di quest'anno, il Prof. Dräger era uno scienziato del DZIF presso l'Istituto di Bioinformatica e Informatica Medica dell'Università di Tubinga.
"Abbiamo quindi cercato nei database dei farmaci esistenti le sostanze che inibiscono proprio questi processi metabolici", spiega Alina Renz, prima autrice dello studio. Poiché la maggior parte dei virus ha requisiti di base simili per la replicazione, il team di ricerca internazionale proveniente da Germania, Francia, Italia, Grecia e Australia ha sospettato che questa strategia potesse essere utilizzata per inibire un'ampia varietà di virus.
Identificazione di sostanze con un'ampia attività antivirale
"Abbiamo quindi testato questa ipotesi a livello sperimentale e abbiamo trovato varie sostanze con un'ampia attività antivirale contro famiglie di virus molto diverse", afferma il Prof. Dr. Michael Schindler, responsabile della sezione di virologia molecolare presso l'Istituto di virologia medica ed epidemiologia delle malattie virali dell'Ospedale universitario di Tubinga. Gli esperimenti di infezione in colture cellulari hanno confermato che i due farmaci candidati - fenformina e atpenina A5 - inibiscono efficacemente la replicazione virale.
"La fenformina interferisce con il metabolismo della cellula e per questo è stata precedentemente utilizzata come farmaco per il diabete di tipo 2", spiega il Prof. Dr. Christoph Kaleta dell'Istituto di Medicina Sperimentale dell'Università di Kiel e dell'Ospedale Universitario di Schleswig-Holstein. "Poiché la fenformina è ben caratterizzata per l'uso nell'uomo, i nostri risultati potrebbero essere utilizzati per stabilire una terapia di supporto contro le infezioni da corona o flavivirus in tempi relativamente brevi".
In esperimenti su animali con criceti infettati da SARS-CoV-2, la fenformina ha ridotto significativamente la carica virale nel tratto respiratorio. Nelle colture cellulari, la fenformina ha anche inibito la moltiplicazione dei virus della dengue, per i quali non esiste attualmente un trattamento approvato.
Studi clinici approfonditi sull'uso della fenformina come agente antidiabetico hanno già stabilito la sua sicurezza nell'uomo. Sono necessari ulteriori studi clinici per determinare se la fenformina ha un effetto antivirale nell'uomo. L'atpenina A5 è invece una sostanza sperimentale che dimostra la fattibilità dell'approccio metodologico in coltura cellulare. Ulteriori studi devono essere condotti per determinare se le varianti della sostanza possono essere utilizzate in modelli animali dove sono tollerate e hanno un effetto antivirale.
Secondo gli scienziati, i metodi sviluppati e i candidati farmaci identificati rappresentano un passo importante nello sviluppo rapido di potenziali trattamenti per le future pandemie.
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Pubblicazione originale
Alina Renz, Mirjam Hohner, Raphaël Jami, Maximilian Breitenbach, ... Manuel Rosa-Calatrava, Andrés Pizzorno, Andreas Dräger, Michael Schindler, Christoph Kaleta; "Metabolic modeling elucidates phenformin and atpenin A5 as broad-spectrum antiviral drugs against RNA viruses"; Communications Biology, Volume 8, 2025-5-23
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