Covid-19: quanto è mutato il nuovo coronavirus?

Coronavirus

Sars-Cov-2 sta mutando. Esistono almeno 8 sottotipi con diversa diffusione tra Europa, America settentrionale e Cina. Per fortuna le variazioni sono trascurabili e la maggior parte della comunità scientifica concorda che non c’è per il momento alcun segnale che il virus stia mutando verso una forma più aggressiva. Ma il modo in cui il coronavirus muta e si diffonde è di fondamentale importanza per combattere la pandemia e mettere a punto vaccini in grado di evolvere altrettanto rapidamente.

Il coronavirus europeo è lo stesso isolato a Wuhan nel dicembre 2019? E quello americano è venuto dall’Asia o dall’Europa? Ma è vero che nel nord Italia Sars-Cov-2 è mutato in una forma più aggressiva? Domande che hanno una risposta, sebbene ancora parziale, nella sequenza genetica del virus. L’RNA di Sars-Cov-2 porta la traccia di tutte le mutazioni che il coronavirus ha accumulato a partire dal mese di gennaio, quando è stato sequenziato per la prima volta. Ad oggi sono più di 3 milioni i contagi da Covid-19 nel mondo, la metà solo in Europa. Il virus ha già prodotto milioni di copie di se stesso e durante i suoi numerosi cicli di replicazione ha accumulato variazioni, anche piccole, nella propria sequenza genetica. Siamo quindi di fronte a un altro virus o a molti virus? Sì e no. I ricercatori hanno confrontato le sequenze dei virus su base geografica e hanno scoperto che le singole lettere che compongono l’RNA non combaciano perfettamente. Ma la maggior parte degli esperti concorda che queste piccole variazioni non sono significative e per il momento non dimostrano l’esistenza di ceppi diversi più o meno aggressivi.

Errori di copiatura

Sars-Cov-2 è costituito da una membrana di lipidi e proteine che racchiude una molecola di RNA, l’istruzione genetica grazie alla quale il virus produce milioni di copie di se stesso a ogni ciclo di infezione. Ma gli enzimi dedicati alla replicazione dell'RNA possono commettere errori, scambiando una singola lettera della sequenza con un’altra. Poiché l’RNA contiene le istruzioni per la sintesi degli amminoacidi, i mattoni che compongono le proteine, anche una piccola sostituzione potrebbe generare una proteina difettosa. Ma nella maggior parte dei casi questo non succede: non tutte le mutazioni sono ugualmente significative, alcune cadono all’interno di regioni dell’RNA che non codificano per proteine, altre sono mutazioni “sinonime”, ossia portano alla sintesi dello stesso amminoacido. Nei casi più fortunati, ossia quando la mutazione cade in una regione non essenziale della proteina, potrebbe comunque non produrre alcun danno.

Tutte le mutazioni di Sars-Cov-2

Il coronavirus è mutato: lo dimostrano vari studi, molti ancora in via di pubblicazione. Ad oggi i ricercatori hanno già sequenziato migliaia di genomi in tutto il mondo. La maggior parte dei virus in circolazione possiede da 1 a 10 mutazioni rispetto al ceppo originario identificato a Wuhan. Un piccolo numero presenta più di 20 mutazioni, che comunque interessano meno del 10% del genoma.

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È stato stimato che il tasso di mutazione di Sars-Cov-2 sia di 1-2 singole lettere al mese. Sulla base di questi dati, i ricercatori hanno dichiarato che il virus ha iniziato a circolare in Cina già da novembre 2019 e in Europa probabilmente a gennaio. Hanno anche ricostruito la mappa dei suoi spostamenti: la maggior parte dei coronavirus a New York ad esempio sono di matrice europea, mentre in Italia il virus sarebbe arrivato da Germania e Singapore.

Un virus o tanti virus?

Lo studio delle mutazioni del coronavirus ha anche permesso di stabilire quanti sono i sottotipi attualmente in circolazione e quale è la loro parentela col ceppo originario. Agli inizi di aprile, uno studio pubblicato su PNAS aveva identificato tre varianti di Sars-Cov-2 a partire dall'analisi di 160 sequenze isolate dai pazienti. Successivamente, due studi coordinati da ricercatori italiani e statunitensi hanno stabilito che esistono almeno 8 sottotipi del virus, di cui 3 rappresentano il 70% del totale dei casi di Covid-19 e la loro diffusione è diversa tra America settentrionale, Europa e Cina. Tutti fanno capo al ceppo di Wuhan, che sarebbe il loro predecessore comune. Più sottotipi, ma un unico ceppo: il numero di mutazioni sarebbe infatti concentrato nelle regioni non codificanti del genoma, ossia quelle che non esprimono proteine. Non sarebbe quindi in atto, secondo gli autori, un’evoluzione del virus verso forme più o meno aggressive.

Fuori dal coro è un piccolo studio cinese pubblicato a fine aprile sulla piattaforma online medRxiv, ma non ancora soggetto a peer-review da parte della comunità scientifica. I ricercatori hanno scoperto almeno 19 nuove mutazioni in un campione di 11 sequenze isolate dai pazienti. Mutazioni che, stando ai ricercatori, sarebbero in grado di aumentare la patogenicità del virus, poiché modificherebbe la struttura della proteina spike, che i coronavirus usano per infettare le cellule umane. Ma i risultati, ottenuti su un numero limitato di sequenze, sarebbero solo preliminari.

A sostenere l'esistenza di un secondo ceppo di Sars-Cov-2  è anche un team di ricercatori del Los Alamos National Laboratory (Usa). Lo studio, pubblicato sulla piattaforma online bioRvix ma non ancora sottoposto a peer-review, ha individuato 14 mutazioni nella proteina spike confrontando 6mila sequenze genetiche virali.  Una in particolare, scrivono i ricercatori, avrebbe dato origine a un nuovo ceppo, con una maggiore capacità di replicarsi e infettare. Ma di nuovo, si tratta di uno studio preliminare, le cui conclusioni sono state definite da alcuni interessanti ma ancora troppo speculative. 

Il vaccino per giocare d’anticipo

Il dato rassicurante, invece, è che rispetto ad altri coronavirus, Sars-Cov-2 muta più lentamente. I suoi enzimi, in particolare, possiedono meccanismi per la “correzione di bozze” che riducono gli errori durante la replicazione. Il nuovo coronavirus può ancora accumulare mutazioni, che potrebbero renderlo in futuro più aggressivo, ad esempio aiutandolo a sfuggire al sistema immunitario dell’ospite. Ma il processo richiederebbe verosimilmente alcuni anni, dandoci il tempo di mettere a punto un vaccino in grado di proteggere la popolazione per un lungo periodo. E dopo? 

La soluzione sarebbe quella di progettare sin da subito un vaccino in grado di “evolvere” insieme al virus. In tutto al mondo, e anche in Italia, numerosi gruppi di ricerca hanno optato per un vaccino genetico, a base di DNA o RNA. Facile e veloce da produrre, costituisce una piattaforma versatile e soprattutto adattabile. Man mano che il virus muta, il suo genoma viene sequenziato e messo a disposizione dei ricercatori, che possono “aggiornare” il vaccino semplicemente sostituendo alcune lettere nella sua sequenza.

Un quadro ancora incompleto

Finora è stata analizzata solo una piccola frazione di tutti i genomi esistenti. Mancano ancora molti dati, soprattutto dall’Africa e dall’America meridionale. La nostra conoscenza è ancora parziale ed è impossibile predire già da ora con assoluta certezza quale sarà il comportamento e l’evoluzione del virus. L’analisi di un numero sempre maggiore di sequenze ci aiuterà a combattere la pandemia ad armi pari e persino a giocare d’anticipo.

Erika Salvatori

Fonti:

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.14.20060160v2

https://www.pnas.org/content/117/17/9241

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.03.30.016790v1

https://www.researchsquare.com/article/rs-20304/v1

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