Tra le potenti sostanze biochimiche del sistema immunitario umano, i peptidi sono uno dei migliori.

Si trova più comunemente nei luoghi in cui i microbi amano mettere radici:le mucose dell'occhio, bocca, naso e polmoni:si sa che uccidono ogni sorta di minuscoli invasori, come virus, batteri e funghi.

Data la loro potenza, si potrebbe pensare che i peptidi rappresentino trattamenti farmacologici promettenti, forse anche una cura, per molte malattie infettive. Ma, ahimè, sono fondamentalmente imperfetti:sono vulnerabili a una miriade di enzimi il cui compito è di abbatterli rapidamente in modo da privarli delle loro proprietà terapeutiche.

"A causa della loro vulnerabilità alla degradazione enzimatica, i peptidi non sono farmaci ideali. Sono costosi da produrre, eppure devono essere somministrati in grandi dosi perché si disintegrano così rapidamente, " disse Annelise Barron, professore associato di bioingegneria presso la Stanford School of Engineering.

Ma, come descrive Barron nel diario prodotti farmaceutici , lei e un team di collaboratori hanno ora creato molecole simili a peptidi - che lei chiama "peptoidi" - che potrebbero aggirare le carenze dei peptidi e trasformare queste nuove molecole nella base per una categoria emergente di farmaci antivirali che potrebbero trattare tutto da herpes e COVID -19 al comune raffreddore. Sebbene Barron avverta che rimangono anni di sviluppo e test prima che questi farmaci a base di peptoidi arrivino sul mercato, i risultati fino ad oggi sono estremamente incoraggianti.

Una spina dorsale migliore

I peptoidi fanno parte di una classe di sostanze biochimiche note come "biomimetici", molecole che imitano il comportamento delle molecole biologiche, ma con alcuni vantaggi chiave.

Le loro controparti del mondo reale, i peptidi, sono composti da una serie di amminoacidi bioattivi, note come catene laterali, legato in una sequenza specifica a un'impalcatura a catena lunga, noto come spina dorsale peptidica. Il risultato è un po' come un braccialetto con ciondoli biomolecolari. Sfortunatamente, i legami che tengono in posizione gli incantesimi più importanti vengono sciolti troppo facilmente nel corpo dagli enzimi noti come proteasi, che digeriscono le proteine. Quando i peptidi si dissolvono, i loro poteri svaniscono.

peptoidi, però, sono progettati per durare nel tempo. La loro forza deriva dalla loro struttura, che è come, eppure fondamentalmente diverso da, quello dei peptidi. Alterando la spina dorsale sottostante e rafforzando i legami che tengono in posizione gli amuleti, Il team di Barron ha creato un modo per questi agenti antivirali di conservare i poteri che i peptidi perdono quando vengono degradati dalle proteasi.

"Siamo entusiasti che i nostri peptoidi mostrino un grande potenziale come nuovi antivirali, " disse Barrone.

Potenziale al rialzo

Nel loro studio, Barron e il team hanno scelto di concentrarsi sul virus dell'herpes, che è più notevole per causare herpes labiale intorno alla bocca, infezioni sessualmente trasmissibili e persino alcune forme di cecità. Se contratto più tardi nella vita, l'herpes può essere particolarmente devastante per il suo ospite. Anche le infezioni cerebrali da virus dell'herpes sono associate al morbo di Alzheimer, un'area di ricerca attiva.

Il team ha esaminato una serie di potenziali peptoidi, iniziando con una libreria di 120 strutture molecolari, che a quel punto erano solo simboli chimici su una pagina. Sulla base di esperimenti preliminari, li hanno ristretti a 10 candidati promettenti, che la sua squadra ha sintetizzato. Barron ha poi lavorato con il professor Gill Diamond (Università di Louisville) per testare le sue molecole appena coniate non solo per la loro efficacia contro il virus dell'herpes, ma anche per il loro effetto sulle cellule umane sane dalla superficie esterna della bocca, noto come epitelio orale.

Come previsto, alcuni dei peptoidi non hanno mostrato alcun effetto contro il virus. Altri erano attivi, ma dannoso per le cellule ospiti sane. Ma una preziosa manciata di cinque peptoidi si è dimostrata degna di ulteriori studi. Alla fine, due colpiscono il punto debole:defangare il virus dell'herpes senza danneggiare le cellule epiteliali. Uno dei candidati, infatti, ha mostrato un'efficacia "completa" contro il virus, e questo ha entusiasmato Barron riguardo alle possibilità di curare l'herpes e, forse, al di là.

Far scoppiare la bolla

I peptoidi agiscono interrompendo la membrana esterna incapsulante del virus. Questa bolla protettiva è la chiave per la capacità di qualsiasi virus di insinuarsi nei tessuti sani e distribuire il suo DNA dannoso nelle cellule umane, portando all'infezione.

"I peptoidi distruggono le membrane, non solo dell'herpes ma anche di altri virus. Questo dovrebbe dare loro un'ampia applicabilità, forse anche contro certe infezioni virali mortali che attualmente non hanno cura, " disse Barrone.

Da allora Barron ha inviato campioni di peptoidi ai laboratori di malattie infettive di tutto il mondo chiedendo loro di testare queste nuove strutture contro una serie di ceppi virulenti, in particolare il virus SARS-CoV-2 che causa il COVID-19, ma anche virus più familiari come l'influenza e il rinovirus, il colpevole dietro il comune raffreddore.

"I primi resoconti dei miei collaboratori sono molto incoraggianti, "Ha detto Barron. "Poiché i nostri peptoidi imitano un peptide antivirale umano ad ampio spettro molto specifico, la catelicidina LL-37, non siamo rimasti sorpresi dal fatto che funzionino, ma sono comunque assolutamente felice di vedere questi risultati arrivare da tutto il mondo".