SARS-CoV-2, quando il virus muta

di Ylenia Nicolini

Ci risiamo, a un anno di distanza dal paziente 1 quasi nulla sembra essere cambiato. Nonostante la campagna vaccinale in atto, nonostante le nuove misure terapeutiche e l’adeguamento delle strutture ospedaliere, nonostante la nostra maggiore consapevolezza, la terza ondata è in arrivo. Come mai? Di certo, gran parte della responsabilità è delle nuove varianti virali e, in particolare, della nuova variante inglese. Come descritto in precedenza, durante il mese di settembre 2020, nel Regno Unito, è stato sequenziato per la prima volta il genoma di un nuovo ceppo di SARS-CoV-2, la variante virale inglese, in seguito denominata B.1.1.7 o VOC 202012/01.

I virus infatti, come tutte le specie del nostro pianeta, si evolvono per selezione naturale: si trasformano accumulando mutazioni e si differenziano progressivamente sulla base delle relative capacità di sopravvivere e riprodursi in ambienti diversi. Ma perché il virus muta? Qual è il meccanismo alla base dell’evoluzione dei virus? I virus mutano perché ogni volta che si replicano, e generano quindi una copia del proprio materiale genetico (RNA nel caso di SARS-CoV-2), è possibile che si verifichino delle mutazioni, errori di battitura nella copia del filamento di DNA o RNA. Ciò accade piuttosto spesso, ma in genere la maggior parte delle mutazioni sono neutre o dannose per il virus stesso. Può però capitare che alcune mutazioni si rivelino utili al virus perché in grado di conferirgli un vantaggio competitivo, modificandone, per esempio, la capacità di replicarsi, l’infettività, la trasmissibilità o la virulenza

Nonostante sin da inizio pandemia il virus SARS-CoV-2 abbia mostrato eterogeneità genetica, sono tre le varianti virali ad aver suscitato maggiore preoccupazione, le uniche versioni del virus in grado di modificarne, per esempio, la trasmissibilità.

 

La variante inglese (B.1.1.7 o VOC 202012/01)

Già caratterizzata da 17 mutazioni al momento della scoperta (settembre 2020), questa variante, contenente 23 mutazioni e ormai diffusa in tutto il mondo, sembra avere una trasmissibilità superiore, di circa il 37%, rispetto al ceppo non mutato. Nove di queste mutazioni interessano la glicoproteina Spike e includono la mutazione N501Y, in grado di modificare la suddetta proteina in corrispondenza del suo sito di legame con le cellule ospiti e, potenzialmente, di favorirne l’affinità per il recettore ACE2 umano (Figura 1). Al momento, non si è riscontrata alcuna perdita di efficacia dei vaccini contro questa variante virale.

 

a)

b)

Figura 1.

a)
Il coronavirus SARS-CoV-2 si lega ai recettori ACE2 delle cellule umane (rendering 3D non in scala) per infettare le cellule dell’organismo.
b) Modello molecolare di una proteina Spike mutata (in rosso) legata a un recettore ACE2 (in blu) presente su una cellula umana. La localizzazione di alcune mutazioni della variante inglese è evidenziata nel rendering.

La variante sudafricana (B1.351 o 501Y.V2)

È caratterizzata da 21 mutazioni, nove delle quali interessano la proteina Spike. Tra queste, la mutazione N501Y era già stata osservata nella variante inglese VOC 202012/01. La variante 501Y.V2 probabilmente è comparsa lo scorso ottobre 2020 durante la prima ondata dell’epidemia di COVID-19 in Sudafrica. Entro la fine di novembre 2020 è diventata la variante predominante nella provincia del Capo Orientale e Occidentale (Sudafrica) e si è poi diffusa con grande rapidità in molti altri Paesi del mondo inclusi l’Inghilterra, la Scozia, la Francia, la Svezia, la Svizzera, l’Italia, la Corea del Sud, l’Australia ecc. Al momento, questa variante sembra essere maggiormente trasmissibile, data la velocità con cui è diventata dominante in Sudafrica in seguito alla sua comparsa. Tuttavia, l’aspetto di questa variante che desta maggiore preoccupazione è la possibilità che le mutazioni nella proteina Spike possano avere un impatto sull’efficacia dei vaccini antiCOVID-19 sviluppati sulla base di precedenti ceppi di SARS-CoV-2. Seppur questa ipotesi non sia da escludere, dati preliminari indicano che sia il vaccino Pfizer-BioNTech sia il vaccino Moderna mantengono una certa efficacia contro la variante sudafricana, sebbene generino una risposta immunitaria inferiore. A questi dati si aggiungono quelli relativi al vaccino Novavax, la cui efficacia contro la variante 501Y.V2 è risultata del 60%. I primi risultati relativi al vaccino AstraZeneca hanno invece mostrato un’efficacia di gran lunga inferiore (il 22%) contro la malattia lieve/moderata; poiché lo studio ha coinvolto solo partecipanti giovani, non si sa ancora se questo vaccino protegga contro la malattia severa.

 

La variante brasiliana (P.1)

È caratterizzata da 17 mutazioni, undici delle quali riguardanti la proteina Spike. Già in circolo nella seconda metà del 2020, è stata individuata lo scorso 6 gennaio 2021 presso l’Istituto Nazionale di Malattie Infettive Giapponese dopo essere stata riscontrata in viaggiatori provenienti dal Brasile. Similmente alla variante sudafricana, con cui condivide alcune mutazioni (N501Y, E484K, K417N/T), è caratterizzata da una maggiore trasmissibilità, se confrontata con gli altri ceppi più comuni del virus. Seppur non siano disponibili dati sufficienti per ipotizzare una maggiore severità dell’infezione scatenata dalla variante P.1, la presenza di mutazioni comuni alla variante sudafricana (in particolare la E484K) potrebbe suggerire un potenziale impatto sulla capacità degli anticorpi di neutralizzare il virus. Per verificare questa ipotesi sarà necessario monitorare accuratamente la risposta immunitaria nelle persone colpite da questa variante in modo tale che, nel momento in cui il vaccino non fosse più efficace, si possa procedere a modificarlo adattandolo alle nuove varianti meno sensibili ai vaccini attuali.

 

 

Attività da proporre alla classe

Nel 2006, Ilaria Capua, virologa e docente universitaria, decise di rendere pubblici e disponibili a tutti i dati sul virus H5N1, responsabile dell’influenza aviaria, depositando la sequenza del virus in un database, Genbank, ad accesso generalizzato, senza ricevere nulla in cambio. Questo gesto, che ha inaugurato la scienza open source e il knowledge sharing, ha avuto e sta avendo ripercussioni ancora oggi. Perché la decisione di questa scienziata ha consentito di accelerare le ricerche nelle discipline scientifiche e tecnologiche? In che modo, la determinazione con cui Ilaria Capua ha sostenuto l’accesso libero ai risultati della ricerca, potrebbe avere ripercussioni sulle ricerche condotte oggi sul coronavirus SARS-CoV-2?

Realizza una ricerca in Internet sulla storia di Ilaria Capua e spiega perché la sua scelta potrebbe aver permesso di ottimizzare le strategie per affrontare minacce globali come le pandemie.

 

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Sitografia:

WHO (SARS-CoV-2 variants)

CDC (brief emerging variants)

ECDC (risk assessment spread new variants)

ISS

Ministero della Salute

What you need to know about the new COVID-19 strains (video)

WHO’s Science in 5 on COVID-19: variants and vaccines – 8 January 2021 (video)

Coronavirus Variants – What They Mean (video)

 

Bibliografia:

Burki, T. (2021). Understanding variants of SARS-CoV-2. The Lancet397(10273), 462.

Lauring, A. S., & Hodcroft, E. B. (2021). Genetic Variants of SARS-CoV-2—What Do They Mean? JAMA.

Nascimento, V. A. D., Corado, A. D. L. G., Nascimento, F. O. D., Costa, Á. K. A. D., Duarte, D. C. G., Luz, S. L. B., … & Naveca, F. G. (2020). Genomic and phylogenetic characterisation of an imported case of SARS-CoV-2 in Amazonas State, Brazil. Memórias do Instituto Oswaldo Cruz115.

Tang, J. W., Toovey, O. T., Harvey, K. N., & Hui, D. D. (2021). Introduction of the South African SARS-CoV-2 variant 501Y. V2 into the UK. The Journal of infection.

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Van Oosterhout, C., Hall, N., Ly, H., & Tyler, K. M. (2021). COVID-19 evolution during the pandemic–Implications of new SARS-CoV-2 variants on disease control and public health policies.