Un nuovo modello sperimentale per Covid-19

I ricercatori dell’IRCCS Ospedale San Raffaele hanno messo a punto un innovativo modello sperimentale di infezione da coronavirus, in grado di migliorare l’accuratezza della ricerca scientifica internazionale su Covid-19. Il modello, descritto sulle pagine della prestigiosa “Science Immunology”, permetterà di studiare nei topi sia i meccanismi di trasmissione di SARS-CoV-2 sia la malattia Covid-19, in fase acuta e a lungo termine, e di testare l’efficacia di nuove classi di antivirali e vaccini. 

A guidare la ricerca sono Matteo Iannacone, professore associato dell’Università Vita-Salute San Raffaele di Milano, e Luca Guidotti, vice direttore scientifico dell’IRCCS Ospedale San Raffaele e professore ordinario presso la stessa università.

Trovare terapie e vaccini efficaci contro l’infezione da SARS-CoV-2 non sarebbe possibile senzamodelli sperimentali, animali e in vitro, che permettano di replicare la manifestazione clinica del Covid-19 osservata negli esseri umani. Non solo, ma studiare in laboratorio SARS-CoV-2 e la sua interazione con il sistema immunitario può prepararci a eventuali futuri salti di specie di nuovi coronavirus appartenenti alla stessa famiglia. 

Il modello sperimentale utilizzato oggi nei laboratori di tutto il mondo per studiare il Covid-19, quello che ci ha permesso di sviluppare i primi vaccini e i primi antivirali, è stato infatti messo a punto tra il 2003 e il 2005, a seguito dello scoppio dell’epidemia SARS, da un gruppo di ricercatori dell’Università dell’Iowa. Si tratta di topi modificati geneticamente per esprimere nelle cellule delle vie respiratorie lo stesso recettore presente negli esseri umani e a cui si lega con efficienza la proteina Spike dei coronavirus. I topi vengono poi contagiati utilizzando una soluzione liquida contenente il virus mentre si trovano sotto anestesia profonda.

“Questo modello replica purtroppo molto male la malattia che osserviamo negli esseri umani. Rispetto a noi, i topi mostrano infatti minori sintomi di tipo respiratorio e una più importante infezione a livello del sistema nervoso, rendendo lo studio della malattia, del suo impatto a lungo termine e dell’efficacia dei farmaci molto più difficile e lenta,” spiega Matteo Iannacone. 

Ecco perché il gruppo di ricercatori del San Raffaele ha pensato di mettere a punto un nuovo modello basato su un sistema di contagio molto più simile a quello naturale, ovvero di esporre gli animali a una soluzione nebulizzata del virus, un aerosol in cui le particelle virali sono sospese, esattamente come accade quando entriamo in una stanza con un’alta concentrazione del virus e senza saperlo lo respiriamo attraverso le mucose del naso. 

Nel nuovo modello i topi esibiscono tutte le caratteristiche che abbiamo imparato a conoscere di questa malattia, come l’infezione e l’ostruzione delle vie respiratorie, l’infiammazione, la perdita dell’olfatto. 

Oltre a permettere una migliore comprensione dei meccanismi fisiopatologici del Covid-19, il modello ci aiuterà a capire meglio come temperatura, umidità e concentrazione delle particelle virali influenzino la probabilità di contagio e il decorso clinico dell’infezione.

“Lo sviluppo di nuove terapie sempre più efficaci e sicure contro infezioni virali come Covid-19 dipende dalla nostra capacità di costruire dei modelli sperimentali accurati, in grado di replicare al meglio delle nostre possibilità quello che accade nei pazienti – afferma Luca Guidotti, responsabile della ricerca in vivo su Covid-19 al San Raffaele -. 

Come dimostrano i recenti successi nel campo dell’Epatite B, è proprio grazie a piattaforme tecnologiche d’avanguardia, laboratori ad alta biosicurezza e competenze multidisciplinari che un istituto come il nostro può fare la differenza nella lotta ai virus.”

Questo lavoro è stato condotto all’interno dell’unico laboratorio di biosicurezza P3 in Italia per lo studio in vivo di virus ad alta pericolosità attraverso tecnologie avanzate di imaging e di sequenziamento genico. Tra il 2020 e il 2021 il laboratorio è stato parzialmente convertito allo studio di SARS-CoV-2 e Covid-19 grazie al supporto del gruppo Same Deutz Fahr e della Fondazione Prossimo Mio.