Il caso delle varianti virali: quando è giusto preoccuparsi?

Per avere una visione congrua della realtà, a volte, abbiamo bisogno di cambiare il nostro punto di vista.

Quante volte vi siete sentiti cucire addosso questa frase? Quante volte siete stati in grado di farlo? Beh oggi, cari lettori, anche noi del Team di Microbiologia Italia vi chiediamo uno sforzo in più.

Siamo ormai terrorizzati dalle informazioni che giungono quotidianamente da ogni dove: variante inglese, brasiliana, sudafricana, aumento della trasmissione del virus, resistenza ai vaccini e chi più ne ha, ne metta. Siamo confusi e la domanda che più di frequente riecheggia tra la popolazione del nostro paese è: quando è davvero giusto preoccuparsi? Cosa si può definire fisiologico e cosa pericoloso?

In questo articolo cercheremo di fare chiarezza. Stavolta però lo faremo in modo inusuale, smetteremo per un attimo di essere umani, e cercheremo di raccontarvi la scienza usando un altro punto di vista, quello dei virus.

Partiamo.

Con gli occhi di un virus

I virus vengono definiti parassiti intracellulari obbligati, cosa significa? Non sanno come vivere se non all’interno di cellule di altri organismi. Sono esseri molto intelligenti, ma purtroppo madre natura non ha fornito loro tutti gli strumenti necessari per un’autonoma sopravvivenza. Per questo motivo quello che non hanno lo prendono dagli altri.

Come lo prendono? Infettano. I virus infettano per rubare agli organismi più complessi i loro raffinati macchinari e li usano per replicare, per evolversi, per rimanere anch’essi a far parte del cerchio ecologico. E’ l’unico modo che hanno, che conoscono per non estinguersi. L’evoluzione però è una legge che vale per tutti, perciò nella storia, anche gli altri organismi hanno sviluppato meccanismi per difendersi dai virus e dai danni da essi provocati. Così è nato ad esempio il sistema immunitario e con lui una battaglia che è giunta fino a noi: la lotta per l’adattamento.

Questa guerra si basa su due fronti:

  • Si preparano armi sempre più forti e precise per distruggere il nemico.
  • Si escogitano accurate strategie per eludere le difese dell’altro.

Il più forte va avanti, il più debole resta indietro ed a volte scompare. Quello che i mammiferi (tra cui rientra anche l’uomo) hanno fatto per arrivare fin qui oggi lo sappiamo bene, ma delle strategie attuate dai virus forse ne dovremo sapere di più.

La capacità di adattamento di un virus

Dopo aver osservato per anni il loro nemico, i virus hanno compreso che la metodologia migliore per approcciare ad esso e sopravvivere, fosse abbracciare completamente il principio di selezione naturale. Il caro Darwin (Fig.1) ci ha insegnato come gli individui di una stessa specie tendano a modificare il proprio genotipo (genetica) e di conseguenza fenotipo (morfologie e funzionalità) in base alle interazioni con l’ambiente. All’interno di tale variabilità, derivante da mutazioni genetiche casuali, nel corso delle generazioni successive al manifestarsi della mutazione, vengono “selezionate” quelle mutazioni che portano gli individui ad avere caratteristiche più vantaggiose in date condizioni ambientali, determinandone, cioè, un vantaggio adattativo in termini di sopravvivenza e riproduzione.

foto rappresentante Charles Darwin
Figura 1: Foto di Charles Darwin, il padre della biologia evoluzionistica.
Credits to: [https://it.wikipedia.org/wiki/Charles_Darwin]

L’obiettivo primario dei virus, come quello di ogni organismo, è di portare avanti la propria specie, non di far male all’ospite. Noi siamo un tassello di cui loro necessitano per vivere, ma dato che anche noi tendiamo alla conservazione, i nostri meccanismi di difesa hanno costretto i virus ad essere più plastici e continuamente in grado di adattarsi all’ambiente circostante. In questo modo, hanno deciso di utilizzare le mutazioni come strategia principale, ed ecco le varianti.

Come ci sono riusciti?

  1. Meccanismo di correzione (proof-reading) poco efficiente: Tutti gli organismi posseggono dei meccanismi che si attivano per andare a riparare eventuali errori che avvengono durante la fase di sintesi del DNA, compreso l’uomo ed i virus. Quest’ultimi però sono dotati di complessi meno efficienti ed accurati, a volte inesistenti. Il risultato è che il tasso di errore è di un nucleotide per migliaia di basi in quelli a DNA e, per alcuni virus con genoma a RNA, di una mutazione ogni cento basi. Più mutazioni, più possibilità di selezione.
  2. Alto Tasso di replicazione: i virus, come i batteri, replicano molto velocemente. Questo permette loro di andare incontro a più sintesi del DNA/RNA, di avere maggiori probabilità di mutazione e quindi di poter andare incontro alla formazione di varianti vantaggiose.

Perché noi non abbiamo scelto questa strategia?

Siamo organismi più complessi, abbiamo cicli biologici più lunghi, meno cicli di sintesi del DNA, sistemi di correzione estremamente più efficienti e quindi siamo geneticamente più stabili con frequenze di mutazione più basse. La nostra complessità ci ha permesso di poter probabilmente scegliere di mirare su strategie più sopraffine per attaccare e difenderci in questa guerra, abbiamo trovato vantaggio nell’ergere barriere di protezione (epidermide, muco, ecc.), nel creare un esercito di cellule immunitarie e via dicendo, insomma sembrerebbe abbastanza.

Questo non significa che non tendiamo ad accumulare mutazioni e cambiamenti, anzi, anche noi siamo frutto di una pressione selettiva. Basti pensare a tutti quei casi di persone immuni a qualche patologia a causa di mutazioni note e non. Il concetto è il medesimo, ma nella nostra specie, per tutte le motivazioni sopracitate non è così frequente.  

I virus mutano

I virus perciò tendono a mutare, è nella loro natura, è fisiologico. Essendo spesso un meccanismo che avviene in maniera casuale però, ovviamente non tutte le mutazioni vanno a buon fine. Alcune possono non apportare nessun vantaggio al microrganismo, altre possono rivelarsi addirittura svantaggiose ed in terza battuta, altre possono apportare miglioramenti. Ne deriva altresì che più i virus interagiscono/infettano un nemico, più replicano, più sono in grado di studiarne i meccanismi e trovare la falla nel suo sistema di difesa e divenire più furbi.

Le varianti che più frequentemente possono rivelarsi positive sono quelle con mutazioni in grado di:

  • Apportare un miglioramento dell’affinità del recettore virale che si riflette in un meccanismo di infezione più efficiente.
  • Conferire maggiore stabilità della particella virale nell’ambiente esterno, in modo tale da allungare la sua emivita e rendere la trasmissione più efficiente.
  • Sviluppare resistenza ai farmaci antivirali.
  • Apportare modifiche a livello di strutture che fungono da bersaglio per gli anticorpi, in modo tale da non essere attaccati e distrutti.
  • Conferire maggiore efficienza nella fitness: diffusione e replicazione virale.

Tutti i virus mutano allo stesso modo?

Fortunatamente no. I virus ad RNA tendono ad accumulare più mutazioni di quelli a DNA ed, al tempo stesso, tra i virus ad RNA alcuni mutano molto più frequentemente di altri. L’influenza ad esempio, è un virus ad RNA che muta talmente tanto da costringerci a cambiare formulazione vaccinale ogni anno. l’HIV (Fig.2) ad esempio è un virus ad RNA in grado di mutare così frequentemente da avere la capacità di determinare varianti anche in uno stesso individuo, ciò ci impedisce ad oggi di essere in grado di poter produrre una preparazione vaccinale efficiente e di poter avere una terapia idonea.

immagine al microscopio elettronico di HIV
Figura 2: particelle di HIV (human immunodeficiency virus), immagine scattata con miscroscopio elettronico a trasmissione. Credits to [https://www.mediastorehouse.com/science-photo-library/hiv-particles-tem-6313101.html]

Ed i coronavirus?

Anche il nostro famigerato Sars-Cov-2 è un virus ad RNA e come tale tende a mutare. Ecco perché sentiamo così tanto parlare di varianti. Dopo un anno di pandemia, dopo aver infettato milioni e milioni di persone, se siete stati attenti a ciò che è stato scritto in questo articolo, beh diciamo che il fatto che esistano ad oggi delle varianti sia un fatto scontato. E vi diremo di più, spulciando tra la letteratura scientifica vi accorgerete che in realtà di mutazioni virali di Sars-Cov-2 da inizio pandemia ve ne sono a bizzeffe.

Quando è giusto preoccuparsi?

Arrivati a questo punto dell’articolo avremo quindi capito che dobbiamo accettare che i virus mutino, dobbiamo accettare che sentiremo ancora ed ancora parlare di varianti e mutazioni. E’ la natura, come i virus hanno tentato di accettare le nostre difese, noi dobbiamo accettare le loro. Ma quando invece abbiamo la ragione di preoccuparci? Quando queste mutazioni risultano vantaggiose e quindi il virus potrà:

  • rivelarsi più contagioso.
  • dare forme più gravi della patologia.
  • non essere neutralizzato dagli anticorpi.
  • diventare resistente alle terapie.
  • diventare resistente ai vaccini.

È proprio su questi due ultimi punti, forse, che dovremo quindi effettuare una breve riflessione.

Se avessimo una terapia adeguata, un vaccino efficiente ed un’immunità di gregge, gli altri tre punti non ci farebbero così paura. Ma la questione è alquanto complessa. Ad oggi non abbiamo una terapia costruita ad hoc per curare la Covid-19, abbiamo a disposizione vaccini che ci stanno fornendo risultati sorprendenti e non abbiamo l’immunità di gregge.

Cosa può succedere?

Se non mi faccio io il vaccino a te cosa cambia?”. Questa è una delle frasi che più leggiamo e sentiamo riecheggiare nel web, ma ora forse, alla fine di questo articolo, sappiamo rispondere meglio. CAMBIA. ANCHE per ME.

Uno degli scenari peggiori che si potrebbero verificare, potrebbe essere che una parte della popolazione si vaccini, mentre una restante parte no, continuando a permettere la circolazione del virus. Il virus saltellerà cosi da un individuo ad un altro, muterà, muterà e muterà ancora finché poi non uscirà una nuova variante resistente al vaccino e saremo di nuovo al punto di partenza.

Quindi, cosa cambia?

Cambia, che forse anche per te è ora di cambiare il punto di vista.

Ilaria Bellini

Fonti

  • Everett Clinton Smith, Nicole R. Sexton and Mark R. Denison. “Thinking Outside the Triangle: Replication Fidelity of the Largest RNA Viruses”. 2014.
  • http://www.infezioniobiettivozero.info/8-infezioni/114-varianti-virus-sars-cov-2-quando-fenomeno-naturale-e-atteso-diventa-notizia
  • https://it.wikipedia.org/wiki/Selezione_naturale#:~:text=La%20teoria%20della%20selezione%20naturale,favorite%20(%22selezionate%22)%20quelle
  • Ella Hartenian, Divya Nandakumar, Azra Lari, Michael Ly, Jessica M. Tucker, and Britt A. Glaunsinger. The molecular virology of coronaviruses. 2020.

3 commenti su “Il caso delle varianti virali: quando è giusto preoccuparsi?”

    • Grazie mille Giovanni. Uno dei principali obiettivi del Team di MicrobiologiaItalia è trovare la giusta chiave per far comprendere concetti complessi in modo efficace e semplice, per questo motivo oggi il tuo feedback è davvero importante. Grazie ancora!

      Rispondi
  1. La pandemia virale del 1920 è passata in circa tre anni senza uso di vaccino. Essendo molto veloce la diffusione del sarscov2 per quanti anni occorrerà rincorrere con il vaccino questo virus spergiurando le varianti sempre più aggressive? Grazie

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