Oltre agli anticorpi e ai globuli bianchi, il sistema immunitario utilizza peptidi per combattere virus e altri agenti patogeni. I peptidi sintetici potrebbero rafforzare questa difesa ma non durano a lungo nel corpo, così i ricercatori stanno sviluppando imitazioni peptidiche stabili. Oggi, gli scienziati riportano il successo nell'uso di imitatori noti come peptoidi per il trattamento di animali con infezioni da virus dell'herpes. Queste piccole molecole sintetiche potrebbero un giorno curare o prevenire molti tipi di infezioni, compreso il covid-19.

I ricercatori presenteranno i loro risultati alla riunione autunnale dell'American Chemical Society (ACS).

"Nel corpo, peptidi antimicrobici come LL-37 aiutano a trattenere i virus, batteri, fungo, cellule tumorali e persino parassiti sotto controllo, "dice Annelise Barron, dottorato di ricerca, uno dei principali investigatori del progetto. Ma i peptidi vengono rapidamente eliminati dagli enzimi, quindi non sono candidati ideali per la droga. Anziché, lei e i suoi colleghi hanno emulato gli attributi biofisici chiave di LL-37 in piccoli, molecole più stabili chiamate peptoidi. "I peptoidi sono facili da preparare, "dice Barrone, chi è alla Stanford University. "E a differenza dei peptidi, non sono rapidamente degradati dagli enzimi, quindi potrebbero essere usati a una dose molto più bassa."

I peptidi sono costituiti da brevi sequenze di amminoacidi, con catene laterali legate ad atomi di carbonio nella spina dorsale delle molecole. Questa struttura viene facilmente scomposta dagli enzimi. Nei peptoidi, le catene laterali sono invece legate agli azoti nello scheletro molecolare, formando una struttura che resiste agli enzimi. Sono stati creati per la prima volta nel 1992 da Ronald Zuckermann della Chiron Corp., dottorato di ricerca, in seguito consigliere post-dottorato di Barron. A differenza di altri tipi di imitatori peptidici che richiedono laboriose, chimica organica in più fasi per produrre, i peptoidi sono semplici ed economici da produrre con un sintetizzatore automatizzato e sostanze chimiche prontamente disponibili, lei dice. "Puoi farli quasi con la stessa facilità con cui fai il pane con una macchina per il pane."

Barrone, Zuckermann, Gill Diamante, dottorato di ricerca, dell'Università di Louisville e altri hanno fondato Maxwell Biosciences per sviluppare peptoidi come candidati clinici per prevenire o curare le infezioni virali. Di recente hanno riportato risultati con le loro sequenze peptoidi più recenti, che sono stati progettati per essere meno tossici per le persone rispetto alle versioni precedenti. Nei piatti da laboratorio, i composti hanno inattivato SARS-CoV-2, che causa il COVID-19, e herpes simplex virus-1 (HSV-1), che provoca herpes labiale orale, rendendo i virus incapaci di infettare le cellule umane in coltura.

Ora, i ricercatori stanno riportando risultati in vivo, dimostrando che i peptoidi prevengono in modo sicuro le infezioni da herpes nei topi quando vengono tamponati sulle labbra. Il team di Diamond sta conducendo ulteriori esperimenti per confermare i risultati sui topi. Inoltre, studieranno l'efficacia dei peptoidi contro i ceppi di HSV-1 resistenti all'aciclovir, il miglior trattamento antivirale attualmente approvato dalla Food and Drug Administration statunitense per questa condizione, dice Barrone.

I ricercatori si stanno anche preparando a testare l'attività dei peptoidi contro SARS-CoV-2 nei topi. "L'infezione da COVID-19 coinvolge tutto il corpo, una volta che qualcuno si ammala davvero, quindi faremo questo test per via endovenosa, oltre a guardare la consegna ai polmoni, "dice Barrone.

Ma queste molecole antimicrobiche potrebbero avere molte più applicazioni. A Stanford sono in corso lavori per esplorare il loro impatto sulle infezioni dell'orecchio e dei polmoni. E Barron ha inviato campioni peptoidi ad esperti di altri laboratori per testare una serie di virus, con risultati promettenti in studi di laboratorio contro l'influenza, il virus del raffreddore, ed epatite B e C. "Nei loro studi in vitro, un team ha scoperto che due dei peptoidi erano gli antivirali più potenti mai identificati contro MERS e i vecchi coronavirus SARS, " dice Barron. Altri laboratori stanno testando i peptoidi come antimicotici per le vie aeree e l'intestino e come rivestimenti antinfettivi per le lenti a contatto, cateteri e articolazioni dell'anca e del ginocchio impiantate.

Diamond e Barron stanno studiando come funzionano questi composti ad ampio spettro. Sembrano perforare e rompere l'involucro virale e si legano anche all'RNA o al DNA del virus. Quel meccanismo su più fronti ha il vantaggio di inattivare il virus, a differenza degli antivirali standard, che rallentano la replicazione virale ma consentono comunque ai virus di infettare le cellule, dice Barrone. Inoltre, rende meno probabile che gli agenti patogeni possano sviluppare resistenza.

Barron prevede che gli studi clinici inizieranno entro l'anno. In caso di successo, lei dice, peptoidi potrebbero essere somministrati come prevenzione, ad esempio, prima del viaggio aereo per proteggere un passeggero da COVID-19 o dopo che un'infezione ha preso piede, come quando una persona sente il formicolio rivelatore di un mal di freddo in arrivo.