Possiamo prevedere tutti i modi in cui potrebbe evolversi il coronavirus SARS-CoV-2?

Alla fine dello scorso anno, tre varianti del coronavirus SARS-CoV-2 (il virus che causa l'epidemia di Covid-19) si sta diffondendo rapidamente nel Regno Unito, in Sud Africa e in Brasile.

Più di recente, sono emerse anche varianti in India, negli Stati Uniti e altrove, causando preoccupazione. L'emergere di queste varianti è di buon auspicio per una lotta contro la pandemia che probabilmente sarà prolungata, o il coronavirus presto mancherà di spazio per la manovra evolutiva e diventerà un patogeno endemico più benigno?

Le previsioni sul decorso di SARS-CoV-2, in particolare sui suoi cambiamenti nella virulenza, saranno sempre incerte. Anche il più perspicace degli evoluzionisti non può pretendere di essere infallibile di fronte alle sfide poste dalle mutazioni casuali nella molecola dell'RNA, dalle vie caotiche di trasmissione e propagazione del virus o dagli effetti delle forze della selezione naturale. Tuttavia, i concetti evolutivi ormai consolidati, uniti alla ricchezza di dati raccolti sul virus stesso, possono almeno fornirci qualche indicazione sugli sviluppi più probabili.

Un basso margine di innovazione

SARS-CoV-2 è passato da un animale ospite non identificato all'uomo. In tal modo, è entrato in un nuovo spazio in evoluzione pieno di ostacoli, minacce, vicoli ciechi e, molto occasionalmente, opportunità. È difficile immaginare questo spazio o prenderne la misura. In effetti, è fastidiosamente multidimensionale e i suoi confini e le sue topografie possono essere visti da molti punti di vista.

Un modo per farlo è iniziare considerando i limiti superiori della diversità delle sequenze genomiche del coronavirus, o i limiti del suo "spazio mutazionale". Il genoma SARS-CoV-2 ha 30 coppie di basi, ovvero 000 siti che possono essere occupati ciascuno da una delle quattro basi che compongono l'RNA (adenina, citosina, guanina e uracile). Esistono quindi più di un quintilione (quattro alla potenza di 30) di possibili sequenze genomiche, che equivale all'incirca alla larghezza della Via Lattea, espressa in metri.

Tuttavia, questo limite, calcolato puramente matematicamente, non tiene conto della biologia del coronavirus. È quindi totalmente inutile. In effetti, quasi nessuno di questi ipotetici genomi potrebbe produrre un virus in grado di funzionare correttamente, vale a dire in grado di infettare le cellule e di moltiplicarvisi. Questo obbligo fondamentale, per le mutazioni che si verificano, di mantenere in perfetta efficienza il macchinario virale significa che esistono vincoli evolutivi che limitano la velocità e l'efficienza di adattamento del virus. È una buona notizia.

Altre buone notizie: gli esperti sono relativamente ottimista sulla minaccia rappresentata dalle mutazioni che si verificano nel genoma del coronavirus SARS-CoV-2. Questo attivismo riflette il fatto che la stragrande maggioranza delle mutazioni che possono verificarsi hanno conseguenze minime o addirittura nulle sulla funzionalità del virus. Mentre questo può, in teoria, esplorare immense distese di spazio mutazionale, quasi tutti sono incapaci di dare origine a un virus funzionante. E molti di quelli che rimangono non potrebbero cambiare il suo comportamento.

Tuttavia, se la maggior parte delle mutazioni sono innocue, in questo spazio mutazionale ci sono anche alcuni angoli microscopici (a loro volta annidati nel cuore di angoli microscopici...) in cui i cambiamenti genomici che si verificano eccezionalmente potrebbero consentire al virus di accedere alle innovazioni. .

Quanto velocemente cambia SARS-CoV-2?

Il sequenziamento del genoma di SARS-CoV-2 ci ha permesso di osservare in modo molto dettagliato il SARS-CoV-2 esplorando il suo spazio mutazionale. Ora sappiamo che il suo genoma acquisisce a o due trasferimenti al mese in media, che, date le sue dimensioni, è circa quattro volte il tasso di mutazione del virus dell'influenza. Questo risultato è stato ampiamente interpretato come positivo. In effetti, la logica impone che un genoma più stabile offra meno possibilità al virus di sfuggire ai vaccini o di impegnarsi in altri giochi di prestigio genetici.

In questo contesto, l'emergere della cosiddetta variante “British” (alias “Kent variant”, B.1.1.7 o 20I / 501Y.V1) è stato notevole e ha dato spunti di riflessione. I dati di sequenziamento hanno infatti rivelato che aveva accumulato 23 mutazioni (l'equivalente di diversi anni di modifiche), e apparentemente tutto in una volta. La maggior parte di queste mutazioni sono di scarso significato evolutivo, ma altre sono responsabili dell'aumento del tasso di trasmissione osservato per questa variante.

Perché e come è successo? È durante la loro replicazione all'interno di un ospite umano che i virus mutano. Alcune di queste mutazioni possono cambiare il modo in cui interagiscono con le cellule umane, comprese quelle del sistema immunitario. È possibile che la cosiddetta variante "britannica" sia comparsa in un singolo paziente immunocompromesso, durante un'infezione a lungo termine. Possiamo per esempio immaginare che a trattamento al plasma convalescente (quindi carichi di anticorpi), somministrati nell'arco di diverse settimane, avrebbero potuto consentire la selezione di tale variante in tale paziente.

Simili "spruzzi evolutivi" sono stati osservati altrove. Una "variante di interesse" apparsa di recente in Tanzania, ad esempio, è una portatrice di 34 mutazioni distinte. Esempi di ricombinazione, in cui diversi genomi di SARS-CoV-2 si combinano per formare un ibrido, sono stati osservati anche. Sebbene questi eventi siano rari, la loro potenziale importanza per l'evoluzione del virus non dovrebbe essere minimizzata. Ad un tasso di mutazione medio relativamente basso, infatti, non sempre corrisponde un tasso di evoluzione basso...

Molti hanno chiamato, ma pochi hanno scelto

La pressione evolutiva derivante dall'uso di terapie a base di anticorpi (plasma convalescente) è stata probabilmente l'innesco per l'emergere della cosiddetta variante “britannica”. La conseguenza più evidente di questo sviluppo è stata la maggiore propensione della variante a essere trasmessa più facilmente. Questo rivela che lo stesso insieme di mutazioni può dare al virus molteplici benefici, un fenomeno noto come "pleiotropia".

Anche se non comprendiamo ancora appieno i meccanismi biologici coinvolti, possiamo facilmente identificare le mutazioni interessate dai dati di sequenza, man mano che si sono manifestate. più volte durante la pandemia. Infatti le mutazioni avvengono "alla cieca", ma quelle che conferiscono un vantaggio vengono selezionate dalla selezione naturale, cosa già avvenuta più volte: questo meccanismo è chiamato "convergenza evolutiva".

Sono interessate una dozzina di mutazioni. Si trovano, in varie combinazioni, in tutte le varianti. Modificano la proteina Spike, la parte del virus che si lega alle cellule umane e le permette di infettarle. Così facendo, queste mutazioni hanno portato ad un aumento del numero di infezioni, e quindi di decessi. Si può trovare un po' di conforto, però, nel fatto che il loro numero sembra essere limitato… Va anche tenuto presente, tuttavia, che le proprietà di SARS-CoV-2 probabilmente non sono determinate da singole mutazioni, ma piuttosto dall'interazione di molte di esse. Questa prospettiva combinatoria apre nuove aree di spazio mutazionale potenzialmente fruttuoso per il coronavirus...

Comprendere come eventi rari e isolati possono alterare la traiettoria dell'intera pandemia dovrebbe metterci in guardia sui pericoli della diffusione incontrollata di SARS-CoV-2. Infatti, così come le probabilità di vincere alla lotteria aumentano con il numero di biglietti acquistati, la probabilità che rari eventi evolutivi portino all'emergere di nuove preoccupanti varianti aumenta con il numero di persone infette...

In definitiva, mentre è difficile prevedere come potrebbe evolversi SARS-CoV-2, una cosa è chiara: è imperativo mantenere il numero di casi il più basso possibile in tutto il mondo, perché le nuove varianti non rispettano alcun confine.

Ed Feil, Professore di evoluzione microbica presso il Milner Center for Evolution, Università di Bath

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto licenza Creative Commons. Leggi ilarticolo originale.

© Info Chrétienne - Breve riproduzione parziale autorizzata seguita da un link "Leggi di più" a questa pagina.

SUPPORTA INFO CRISTIANI

Info Chrétienne essendo un servizio stampa online riconosciuto dal Ministero della Cultura, la tua donazione è fiscalmente deducibile fino al 66%.