Rendering del coronavirus. Credit: KAUST; Ivan Viola
in foto: Rendering del coronavirus. Credit: KAUST; Ivan Viola

L'aspetto del coronavirus SARS-CoV-2 è noto sin da quando ha iniziato a diffondersi in Cina, ma col passare del tempo sono state prodotte immagini sempre più definite e dettagliate. Tuttavia, poiché si tratta di un patogeno con un diametro di appena 120/160 nanometri – è cioè centinaia di volte più piccolo di batteri e altri microorganismi – anche con i più potenti microscopi elettronici al mondo è impossibile ottenere fotografie in grado di evidenziare le strutture più minute che lo caratterizzano. Un nanometro, del resto, è un miliardesimo di metro. Per questa ragione gli scienziati si basano anche su avanzati software di rendering in tre dimensioni, grazie ai quali, dopo aver inserito i dati raccolti attraverso la ricerca scientifica, riescono a ottenere modelli poligonali estremamente raffinati e precisi, come questo sviluppato dai CDC americani.

Il modello più accurato in assoluto, tanto da mostrare anche il verosimile interno del coronavirus, è stato sviluppato da un team di ricerca internazionale guidato da scienziati della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), che hanno collaborato con i colleghi della società TU Wien and Nanographics GmbH e dell'autorevole The Scripps Research Institute americano. Il render si basa su accurate scansioni bidimensionali ottenute attraverso i microscopi elettronici combinate con i dati più recenti sulle proteine virali. Il software utilizzato è flessibile, ed eventuali nuove scoperte possono essere sfruttate e inserite per modificare rapidamente il risultato finale.

Nel video e nelle immagini diffusi da KAUST è possibile osservare nel dettaglio la morfologia ultrastrutturale del patogeno, a partire dal guscio lipidico (peplos o pericapside) dal quale spuntano le proteine Spike, le glicoproteine a forma di “ombrellino” sfruttate per legarsi al recettore ACE-2 delle cellule umane, disgregare la parete cellulare, inserire all'interno l'RNA virale e avviare il processo di replicazione, che è alla base dell'infezione chiamata COVID-19. L'aspetto più impressionante di questo lavoro risiede nell'interno del coronavirus, dove albergherebbe una sorta di struttura proteica simile a una corda aggrovigliata, in base a quanto emerso dalle ricerche del The Scripps Research Institute. “Il nostro modello 3D mostra l'attuale struttura all'avanguardia del SARS-CoV-2 a livello atomistico e rivela dettagli del virus che prima erano impossibili da osservare, come il modo in cui pensiamo che le proteine nucleocapsidiche formino una struttura simile a una corda al suo interno”, ha dichiarato in un comunicato stampa il dottor Ondřej Strnad.

Le immagini del patogeno non solo sono suggestive, ma anche estremamente utili agli scienziati, poiché riflettono la sua natura e dunque possono essere sfruttate come un “laboratorio” per capire come colpirlo, attraverso vaccini e altri farmaci. “L'approccio che abbiamo utilizzato per sviluppare il modello potrebbe guidare la ricerca biologica verso nuove e promettenti direzioni per combattere la diffusione della COVID-19, in quanto potrebbe aiutare gli scienziati a incorporare rapidamente le informazioni appena scoperte nel modello e fornire così una struttura aggiornata del virus”, ha aggiunto il dottor Strnad. In futuro vorrebbero rendere il modello 3D visionabile anche attraverso la realtà virtuale, inoltre si sta pensando allo sviluppo di una interfaccia intuitiva che possa aiutare chiunque a comprendere le caratteristiche del patogeno. I dettagli del modello 3D sono stati descritti nello studio scientifico “Modeling in the Time of COVID-19: Statistical and Rule-based Mesoscale Models”, pubblicato sulla rivista scientifica specializzata rivista IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics.