L'infezione delle cellule umane da parte del virus dell'influenza non è un processo passivo, come si è a lungo ritenuto, ma somiglia piuttosto a una complessa coreografia molecolare in cui la cellula ospite partecipa attivamente alla propria invasione. È quanto emerge da una ricerca condotta da un team internazionale guidato dal professor Yohei Yamauchi, docente di Medicina Molecolare presso il Politecnico di Zurigo (ETH Zurich), che ha sviluppato una tecnica di microscopia innovativa capace di osservare in tempo reale e con dettaglio nanometrico il momento esatto in cui il virus penetra all'interno di una cellula viva. Lo studio, frutto di una collaborazione tra ricercatori svizzeri e giapponesi, ribalta alcuni paradigmi consolidati sulla dinamica dell'infezione virale e apre prospettive inedite per lo sviluppo di farmaci antivirali.
Il metodo messo a punto dal gruppo di Yamauchi, denominato ViViD-AFM (Virus-View Dual Confocal and Atomic Force Microscopy), combina la microscopia a forza atomica con quella a fluorescenza confocale, superando i limiti delle tecniche tradizionali. La microscopia elettronica, pur offrendo immagini ad altissima risoluzione, richiede la distruzione del campione biologico e cattura quindi solo istantanee statiche del processo. La microscopia a fluorescenza, invece, permette osservazioni in tempo reale ma con una risoluzione spaziale insufficiente per distinguere i dettagli molecolari dell'interazione virus-cellula. Il sistema ViViD-AFM risolve questo dilemma integrando le due tecnologie, consentendo ai ricercatori di seguire i movimenti su scala nanometrica mentre l'infezione si svolge su cellule umane coltivate in vitro.
Grazie a questa piattaforma sperimentale, gli scienziati hanno documentato un fenomeno sorprendente: le cellule non restano inerti di fronte all'avvicinamento del virus influenzale, ma manifestano comportamenti che potrebbero essere interpretati come tentativi attivi di catturarlo. "L'infezione delle nostre cellule corporee è come una danza tra virus e cellula", spiega Yamauchi. Questa apparente cooperazione, naturalmente, non avvantaggia affatto la cellula ospite, che finirà per essere danneggiata o distrutta dall'infezione. Il paradosso si spiega col fatto che il virus sfrutta in modo opportunistico meccanismi cellulari essenziali che la cellula non può disattivare: sistemi di endocitosi deputati all'assorbimento di sostanze vitali come ormoni, colesterolo e ferro.
Il processo inizia quando una particella virale si ancora a specifiche molecole recettoriali sulla superficie cellulare. Quello che segue ricorda un vero e proprio "surf" molecolare: il virus scivola lungo la membrana, agganciandosi successivamente a un recettore dopo l'altro, fino a raggiungere una regione particolarmente ricca di questi siti di legame. La concentrazione elevata di recettori in un'area ristretta rappresenta il punto di ingresso più efficiente per la penetrazione virale. Una volta che i recettori cellulari rilevano la presenza del virus ancorato, la membrana inizia a formare una piccola invaginazione in quel preciso punto.
Le immagini ad alta risoluzione ottenute con ViViD-AFM hanno rivelato i dettagli strutturali di questa fase critica. Una proteina strutturale chiamata clatrina viene reclutata attivamente sul sito di attacco virale, dove forma un'impalcatura che modella e sostiene la tasca di membrana in progressivo approfondimento. Man mano che questa invaginazione si espande, avvolge completamente il virus formando una vescicola. La cellula procede quindi a internalizzare questa vescicola, il cui rivestimento proteico si dissolve una volta all'interno del citoplasma, liberando il virus che può così iniziare la replicazione del proprio materiale genetico.
Un aspetto particolarmente interessante documentato dalla ricerca riguarda il comportamento dinamico della membrana cellulare durante l'infezione. Le osservazioni hanno mostrato che la membrana nel punto di contatto con il virus si solleva generando movimenti ondulatori, un fenomeno che si accentua quando la particella virale tenta di spostarsi dalla superficie. Questo comportamento attivo della cellula, sebbene controproducente per la sua sopravvivenza, testimonia quanto siano sofisticati i meccanismi evolutivi sviluppati dai virus influenzali per dirottare i normali processi cellulari a proprio vantaggio.
Le implicazioni pratiche di questa scoperta sono rilevanti per la ricerca farmacologica. La possibilità di osservare l'infezione mentre avviene in tempo reale offre uno strumento prezioso per testare l'efficacia di candidati farmaci antivirali direttamente su colture cellulari, valutando in quali fasi specifiche del processo di ingresso essi possano intervenire. I ricercatori sottolineano che la tecnica ViViD-AFM non è limitata allo studio del virus influenzale, ma potrebbe essere applicata a un ampio spettro di patogeni virali, inclusi virus respiratori emergenti, oltre che alla valutazione di come vaccini e formulazioni immunogeniche interagiscano con le cellule bersaglio.
Il gruppo di Yamauchi sta ora espandendo l'applicazione della metodologia ad altri modelli virali e continua a perfezionare la risoluzione temporale e spaziale del sistema. La comprensione dettagliata dei primi istanti dell'infezione virale potrebbe aprire la strada a strategie terapeutiche innovative, basate non solo sull'inibizione diretta del virus, ma anche sulla modulazione temporanea e mirata dei meccanismi cellulari che i patogeni sfruttano per penetrare nelle cellule. Rimangono tuttavia aperte numerose questioni: quali segnali molecolari innescano esattamente il reclutamento della clatrina? Esistono differenze significative tra ceppi virali diversi nella modalità di ingresso? E soprattutto, è possibile interferire selettivamente con questo processo senza compromettere le funzioni cellulari essenziali?