La domanda è lecita, la risposta complessa.
Come previsto, infatti, il virus SARS-CoV-2 responsabile della pandemia tuttora in corso sta cambiando. Senza creare allarmismi e panico però bisogna analizzare l’intero contesto.
Prima di ogni altra cosa, è necessario familiarizzare con termini che stanno prendendo piede.
Cosa si intende con “mutation rate” o “tasso di mutazione”?
Citando la definizione di Nature Education, il tasso di mutazione indica “la frequenza con cui un gene cambia dalla forma wild-type a uno specifico mutante”[i], dando in pratica un’idea di quanto velocemente un gene evolve.
Come e perché i virus mutano?
Principalmente l’abilità di mutare del genoma virale può dipendere dagli enzimi necessari per la replicazione degli acidi nucleici e dalla capacità di “correzione” di eventuali errori. Altri processi che generano mutazioni includono: enzimi dell’ospite, danni al genoma causati da agenti fisici o chimici ed eventi di ricombinazione che favoriscono la produzione di nuove varianti.
In pratica, così come le cellule di ogni altro organismo, anche il virus si replica. Per moltiplicarsi crea delle copie di sé stesso, tutti contenti lo stesso materiale genetico (nel caso dei Coronavirus, RNA). Quando un acido nucleico viene duplicato, gli enzimi che si occupano di questo processo commettono inevitabilmente degli errori. Per evitare che gli errori facciano troppi danni, altri enzimi si occupano di revisionare il filamento di acido nucleico appena ottenuto, scovare gli sbagli e correggerli. Come a dire che quattro occhi sono meglio di due. Questo processo, per quanto accurato, non è perfetto al 100%, e qualche volta degli errori sfuggono anche al più esperto degli enzimi.
Quando i piccoli cambiamenti risultano essere favorevoli, ovvero quando una mutazione conferisce qualcosa “in più”, questa viene conservata. Così si ha un’evoluzione, una versione 2.0 aggiornata e più in gamba. Nel caso di un virus, questo cambiamento si può tradurre con la capacità di infettare nuove specie, di essere più aggressivi, di replicarsi o diffondersi più velocemente, resistere ad agenti esterni o, semplicemente, di sentirsi più a loro agio nell’organismo infettato.
L’evoluzione è associata a una maggiore aggressività?
No, o meglio, non sempre.
Come già detto, in caso di mutazione vantaggiosa, questa viene conservata; ma nella maggior parte dei casi, le mutazioni dei virus -a maggior ragione di quelli a RNA- risultano mortali per il virus stesso.
Il virus SARS-CoV-2 pare essere mutato creando circa 30 nuovi ceppi da dicembre 2019. Uno studio guidato dall’Università di Cambridge e pubblicato sulla rivista dell’Accademia americana delle scienze (Pnas), rivela che le principali varianti di virus attualmente circolanti sono tre: la variante A primordiale, nata in Cina (tra pipistrelli e pangolini) e diffusa anche in America e Australia; la variante B, sviluppatasi grazie a due mutazioni chiave e diffusa nell’Asia orientale; e la variante C, derivante dalla B, che ha conquistato prevalentemente Europa (quindi anche l’Italia), Singapore, Taiwan, Hong Kong e Corea del Sud.[ii] Per arrivare a questa conclusione, i ricercatori hanno sequenziato i primi 160 genomi virali completi ottenuti dai pazienti Covid-19 sparsi nel mondo in un arco di tempo tra il 24 Dicembre e il 4 Marzo.
Il ricercatore Grubaugh e il suo gruppo all’Università di Yale nel loro studio fanno notare che un virus, per diventare più letale, deve cambiare molti tratti genetici contemporaneamente, un’operazione difficile per un lasso di tempo così limitato.[iii]
Se da un lato la letalità non dovrebbe essere particolarmente influenzata dalle mutazioni nel giro di pochi mesi, queste possono influire sull’infettività. Proprio questo aspetto è stato recentemente approfondito con il lavoro di Li Lanjuan, lo stimato ricercatore cinese che consigliò il lockdown a Wuhan per limitare la diffusione del Coronavirus. Infettando delle linee cellulari usando i vari ceppi di Coronavirus, Lanjuan e il suo team ha studiato gli effetti citopatici (CPE), cioè l’insieme di cambiamenti morfologici che una cellula infetta da virus può assumere. I ceppi più aggressivi hanno creato fino a 270 volte più carica virale del tipo meno potente e con il risultato di una più elevata morte cellulare.[iv]
Perché è importante tracciare le mutazioni?
Le mutazioni principali riguardano quattro proteine fondamentali del coronavirus, tra cui la ormai famosa proteina S (o spike) che permette al SarsCoV2 di legare le cellule umane, e tre fondamentali proteine per la replicazione del virus: la polimerasi, la primasi e la nucleoproteina.
La caratterizzazione biologica di queste mutazioni è di vitale importanza per studiare l’interazione con il sistema immunitario, la patogenesi e i relativi meccanismi e -soprattutto- perché la scelta o creazione di farmaci e/o vaccini.
I pionieri dello studio delle mutazioni del SARS-CoV-2, uno studio incrociato tra l’Università americana del Maryland e l’Università Campus Bio-Medico di Roma in collaborazione con Area Science Park di Trieste, sono forse stati i primi a individuare più di una nuova mutazione del virus in geni che codificano per proteine necessarie alla moltiplicazione del virus. Le mutazioni riscontrate nei ceppi di SARS-CoV-2 presenti in Europa e nel Nord America sono diverse nei ceppi asiatici.
In particolare, la mutazione RdRp in posizione 14408, presente solo nel ceppo Europeo e riscontrata in un virus isolato in Lombardia, potrebbe essere la spiegazione alla rapidità con cui il virus si è diffuso nel nostro Paese. (vedi Figura1)
Massimo Ciccozzi, epidemiologo molecolare e direttore dell’Unità di statistica medica ed epidemiologia dell’Università Campus Bio-Medico di Roma, ha sottolineato come questo studio sia “un importante risultato nella direzione di una maggiore conoscenza del comportamento del virus e, in prospettiva, per lo sviluppo di un vaccino specifico e delle terapie più adeguate”.[v]
Infatti, nonostante il virus stia mutando lentamente, ogni singola variante può essere un ostacolo per il vaccino, motivo per cui aziende come la Sinovac, stanno creando vaccini usando un mix di anticorpi per neutralizzare allo stesso tempo diversi ceppi, tra cui quello di Cina, Italia, Svizzera, Spagna e Inghilterra.[vi]
Riferimenti bibliografici
[i] https://www.nature.com/scitable/definition/mutation-rate-131/
[ii] Phylogenetic network analysis of SARS-CoV-2 genomes, Peter Forster, Lucy Forster, Colin Renfrew, and Michael Forster, PNAS, 2020
[iii] We shouldn’t worry when a virus mutates during disease outbreaks, Nathan D. Grubaugh, Mary E. Petrone & Edward C. Holmes, Nature Microbiology volume 5, pages529–530(2020)
[iv] Patient-derived mutations impact pathogenicity of SARS-CoV-2,Hangping Yao, Xiangyun Lu, Qiong Chen, Kaijin Xu, Yu Chen, Linfang Cheng, Fumin Liu, Zhigang Wu, Haibo Wu, Changzhong Jin, Min Zheng, Nanping Wu, Chao Jiang, Lanjuan Li, MedRxiv, article under revision, 2020
[v]Emerging SARS-CoV-2 mutation hot spots include a novel RNA-dependent-RNA polymerase variant, Maria Pachetti, Bruna Marini, Francesca Benedetti, Fabiola Giudici, Elisabetta Mauro, Paola Storici, Claudio Masciovecchio, Silvia Angeletti, Massimo Ciccozzi, Robert C. Gallo, Davide Zella, and Rudy Ippodrino, J Transl Med. 2020.
[vi] COVID-19 vaccine protects monkeys from new coronavirus, Chinese biotech reports. By Jon Cohen, Science, 2020
