Attività antivirale di amiodarone sul virus ebola: interferenza sull'ingresso del virus nelle cellule bersaglio

Il virus Ebola (EBOV) è la causa di una febbre emorragica nell'uomo, nota come malattia da virus Ebola (EVD), che presenta un tasso di mortalità medio pari al 73 % con picchi fino al 90 %. L'epidemia di EVD tuttora in corso in Africa occidentale è la più vasta nella storia di questa malattia, e si osserva un tasso di mortalità attorno al 60 %. Per la sua diffusione rapida ed incontrollata con 21924 persone infette ed 8737 morti (al 26 gennaio 2015), è stata dichiarata dall'Organizzazione Mondiale della Sanità e dalle Nazioni Unite come il più grave problema sanitario del XXI secolo, evidenziando il problema della mancanza di trattamenti preventivi e/o terapeutici specifici. Alcuni trattamenti sono attualmente in sperimentazione sui pazienti delle regioni interessate dall' epidemia grazie ad una accelerazione delle procedure di autorizzazione necessarie per la sperimentazione umana previste dalla regolamentazione internazionale. Le scoperte recenti sul meccanismo molecolare alla base dell'ingresso di EBOV nella cellula bersaglio hanno consentito lo sviluppo di piccole molecole in grado di bloccare l'infezione agendo proprio a questo livello. Alcune delle molecole identificate con saggi in vitro hanno dimostrato una buona efficacia anche in vivo consentendone l'inclusione nei trial clinici. Molecole come U18666A e la desipramina, che agiscono da inibitori dell' infezione da EBOV in vitro, sono state importanti per l'identificazione di fattori cellulari richiesti per l'ingresso del virus nelle cellule bersaglio. Il ciclo replicativo virale ha inizio con il legame della glicoproteina virale GP a fattori cellulari di adesione e/o recettori localizzati in punti particolari della membrana plasmatica, i raft lipidici. Queste zone sono particolarmente ricche di sfingomielina (SM) la cui presenza e' importante sia per l'adesione del virus che per la sua internalizzazione per macropinocitosi. Quest'ultimo processo e' promosso dall'attivita' enzimatica della sfingomielinasi acida lisosomiale (L-aSMasi) che idrolizza la SM a ceramide. E' proprio la presenza di ceramide che permette la curvatura della membrana, modificandone la fluidià , cosi da macropinocitare la particella virale di EBOV adesa sulla superficie cellulare. Una volta all'interno della cellula questa procede lungo il pathway endocitico attraverso gli endosomi precoci per arrivare negli endosomi tardivi (LE) dove hanno luogo i processi chiave per l'instaurarsi dell'infezione. Il primo di questi e' il processamento sequenziale della GP da parte delle catepsine L e B che porta all'esposizione del sito di legame sulla subunità 1 con il recettore intracellulare, il trasportatore del colesterolo NPC-1. Successivamente, il legame che si instaura mette in atto una serie di cambiamenti conformazionali a carico della subunità 2 necessari all'inserimento del peptide fusogeno nella membrana endosomiale, all'avvicinamento del pericapside alla membrana endosomiale e alla formazione del poro di fusione fino alla completa fusione delle due membrane e liberazione del nucleocapside nel citoplasma. Il nostro gruppo ha recentemente studiato gli effetti cellulari di amiodarone, un farmaco antiaritmico largamente usato nella partica clinica, che è in grado di indurre alterazioni a livello del pathway endocitico cellulare, non correlate con l'attività antiaritmica. In particolare ha dimostrato che altera la morfologia dei LE, la localizzazione di NPC-1 e porta ad un accumulo della SM inibendo la L-aSMasi, quindi agendo su fattori cellulari necessari per l'internalizzazione del virus EBOV nella cellula bersaglio. E' stato inoltre dimostrato che amiodarone ha attivita’ antivirale contro il virus della Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) e contro il virus dell'epatite C. Considerando le conoscenze sul meccanismo molecolare di ingresso di EBOV nella cellula bersaglio e le alterazioni cellulari indotte da amiodarone siamo andati ad analizzare l'effetto di questo farmaco sull'ingresso di EBOV. Quindi, lo scopo di questo lavoro è stato quello di valutare l'azione antivirale di amiodarone sul virus Ebola con la finalita’ di fornire le basi biologiche per un suo possibile utilizzo nel trattamento della EVD. Al fine di studiare gli effetti di amiodarone sull'ingresso di Ebola, sono stati adottati due sistemi ricombinanti che consentono di lavorare in condizioni di biosicurezza di livello 2 senza dover usare direttamente il virus, che richiederebbe una struttura di biosicurezza di livello 4. Il primo modello è basato sul virus della Stomatite Vescicolare (VSV) nel quale il gene codificante la glicoproteina VSV-G è stato sostituito con il gene reporter codificante la green fluorescent protein (GFP). Questo virus è stato pseudotipizzato con la glicoproteina GP di EBOV (VSVÎG-GP ). Il secondo modello utilizzato è quello delle particelle simil-virali di EBOV (EBOVLP) fluorescenti, costituite dalla proteina di matrice VP40 di EBOV fusa alla GFP e contenenti la GP di EBOV sul pericapside. Con questi sistemi è stato osservato che l'ingresso GP-mediato è inibito in maniera dose-dipendente da amiodarone a concentrazioni riscontrabili nel plasma dei pazienti trattati per via orale, confermando quanto recentemente pubblicato da Gehring e colleghi. Analizzando l'effetto di amiodarone addizionato a vari tempi rispetto l'infezione, è emerso che amiodarone agisce nelle fasi precoci dell'infezione come ipotizzato. In particolare, amiodarone agisce su diverse fasi del processo di ingresso di EBOV: i) diminuisce il legame GP-mediato per la sua inibizione sulla L-aSMasi; ii) rallenta il trafficking delle EBOVLP lungo il pathway endocitico; iii) blocca la fusione GP-mediata influenzando il processamento della GP da parte delle catepsine endosomiali. Inoltre, abbiamo dimostrato che amiodarone in combinazione con il suo principale metabolita MDEA inibisce più efficientemente l'infezione di EBOV che se usato singolarmente ai dosaggi riscontrati nel siero dei pazienti. Questi risultati sono stati confermati utilizzando il virus EBOV wild-type grazie alla collaborazione con il Prof. Mirazimi dell'Agenzia di Sanita Pubblica della Svezia. In tale contesto è stato dimostrato che amiodarone non solo ha un effetto sull'efficienza di infezione delle cellule bersaglio ma diminuisce il rilascio della progenie virale infettiva, fino quasi ad azzerarla alla massima concentrazione ritrovabile nel plasma dei pazienti trattati per via endovenosa. Questi dati confermano un'effettiva azione antivirale del farmaco supportando anche quanto osservato con i sistemi ricombinanti. Grazie a questi dati Emergency ha avviato alla fine dello scorso anno una sperimentazione con somministrazione compassionevole di amiodarone in Sierra Leone e a novembre 2014 è stata annunciata la programmazione di un trial clinico per la valutazione dell' efficacia di amiodarone nel trattamento della EVD.