La forma del coronavirus influisce sulla sua trasmissione, secondo uno studio

Dall’inizio della pandemia COVID-19, le immagini del coronavirus SARS-CoV-2 sono rimaste impresse nella nostra mente. Ma il modo in cui ci immaginiamo il virus, tipicamente come una sfera con punte, non è strettamente accurato. Le immagini al microscopio dei tessuti infetti hanno rivelato che le particelle di coronavirus sono in realtà ellissoidali, con un’ampia varietà di forme schiacciate e allungate.

Ora, un team di ricerca mondiale, che comprende scienziati della Queen’s University, in Canada, e dell’Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), in Giappone, ha modellato il modo in cui le diverse forme ellittiche influenzano il modo in cui queste particelle virali ruotano all’interno dei fluidi, influenzando la facilità di trasmissione del virus. Lo studio è stato pubblicato di recente su Physics of Fluids.

“Quando le particelle di coronavirus vengono inalate, queste si muovono all’interno dei passaggi nel naso e nei polmoni”, ha dichiarato il professor Eliot Fried, che dirige l’Unità di Meccanica e Materiali dell’OIST. “Siamo interessati a studiare fino a che punto sono mobili in questi ambienti”.

Il tipo specifico di movimento che gli scienziati hanno modellato è noto come diffusività rotazionale, che determina la velocità con cui le particelle ruotano mentre si muovono attraverso il fluido (nel caso del coronavirus, goccioline di saliva). Le particelle più lisce e idrodinamiche incontrano meno resistenza da parte del fluido e ruotano più velocemente. Per le particelle di coronavirus, questa velocità di rotazione influisce sulla capacità del virus di attaccarsi alle cellule e di infettarle.

“Se le particelle ruotano troppo, potrebbero non passare abbastanza tempo a interagire con la cellula per infettarla, mentre se ruotano troppo poco, potrebbero non essere in grado di interagire nel modo necessario”, ha spiegato il Prof. Fried.

Nello studio, gli scienziati hanno modellato ellissoidi di rivoluzione sia prolati che oblati. Queste forme differiscono dalle sfere (che hanno tre assi di lunghezza identica) solo per uno dei loro assi: le forme prolate hanno un asse più lungo, mentre le forme oblate hanno un asse più corto. Portate all’estremo, le forme prolate si allungano a forma di bastone, mentre le forme oblate si schiacciano a forma di moneta. Ma per le particelle di coronavirus le differenze sono più sottili.

Gli scienziati hanno anche reso il modello più realistico, aggiungendo le proteine spike sulla superficie degli ellissoidi. Una precedente ricerca della Queen’s University e dell’OIST ha dimostrato che la presenza di proteine spike di forma triangolare riduce la velocità di rotazione delle particelle di coronavirus, aumentando potenzialmente la loro capacità di infettare le cellule.

In questo caso, gli scienziati hanno modellato le proteine spike in modo più semplice, con ogni proteina spike rappresentata da una singola sfera sulla superficie degli ellissoidi.

“Abbiamo poi calcolato la disposizione delle spine sulla superficie di ciascuna forma ellissoidale ipotizzando che tutte contengano la stessa carica”, ha spiegato il dottor Vikash Chaurasia, ricercatore post-dottorato presso l’Unità di Meccanica e Materiali dell’OIST. “Le punte con cariche identiche si respingono e preferiscono stare il più lontano possibile l’una dall’altra. Pertanto, finiscono per distribuirsi uniformemente sulla particella in modo da minimizzare questa repulsione”.

Nel loro modello, i ricercatori hanno scoperto che più una particella si discosta da una forma sferica, più lentamente ruota. Questo potrebbe significare che le particelle sono in grado di allinearsi e attaccarsi meglio alle cellule.

Il modello è ancora semplicistico, riconoscono i ricercatori, ma ci porta un passo avanti nella comprensione delle proprietà di trasporto del coronavirus e potrebbe aiutare a individuare uno dei fattori chiave del suo successo infettivo.