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Il codice genetico del coronavirus che causa COVID-19 è lungo solo circa 30.000 caratteri, ma che storia racconta?
Quei nucleotidi nascondono i segreti del passato del virus, comprese le sue origini, il suo passaggio tra le famiglie e il suo viaggio verso porti distanti. Segnalano da quanto tempo è in vita e se può nascondersi infettando le persone che non mostrano segni esteriori di malattia. E possono indicare la strada allo sviluppo di farmaci, vaccini e strategie di salute pubblica che potrebbero tenere sotto controllo una crisi che sfugge.
Sbloccare tutto ciò richiede una combinazione di lavoro di squadra e tecnologia che non esisteva quando l’epidemia della SARS è scoppiata quasi 20 anni fa. Ma oggi, quando un virus mortale esplode dal nulla, i genetisti sono attori indispensabili nel lavoro internazionale per far chiarezza su questo giallo.
“Ora possiamo davvero ottenere una versione molto più completa di quel puzzle”, ha detto la Dott.ssa Liliana Brown, che dirige l’ufficio di genomica e tecnologia avanzata presso l’Istituto nazionale di allergie e malattie infettive. Per gran parte del 20 ° secolo, la tecnica centrale della caccia ai germi è stata un processo ad alta intensità di lavoro chiamato rintracciamento dei contatti. Inizia con una ricerca della persona o delle persone che sono state le prime a essere infette. Quindi la ricerca si espande alle persone con cui questi pazienti iniziali hanno interagito e così via. Con un po’ di fortuna, il risultato è una mappa a tempo della diffusione del germe che include ogni caso di malattia, morte e guarigione. Queste indagini forniscono inferenze e approfondimenti su come un agente patogeno si diffonde, quanto sia mortale e quali misure – tra cui quarantena, chiusure scolastiche e restrizioni di viaggio – potrebbero rallentarne la trasmissione. Tuttavia, la ricerca dei contatti è un processo imperfetto che si basa sui ricordi delle persone, sulla loro trasparenza e sull’assenza di incontri casuali con estranei. Con la genomica, gli scienziati possono seguire la progressione delle mutazioni da paziente a paziente e stabilire una relazione tra loro.
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Ciò può colmare le lacune lasciate da vuoti di memoria o occultamento. Può persino segnalare nuovi e preoccupanti mezzi di trasmissione tra estranei lontani, ad esempio attraverso prese d’aria o tubi che collegano gli appartamenti o da particelle sospese nell’aria che rimangono più a lungo del previsto.
“La genomica ha completamente trasformato la nostra capacità di rintracciare i virus e comprenderne la diffusione“, ha affermato Kristian Andersen, pioniera in questo campo emergente che ha sede presso lo Scripps Research Translational Institute di La Jolla. “Stiamo acquisendo approfondimenti non precedentemente possibili”.
Un virus rinuncia ai suoi segreti una mutazione alla volta. Passando da un host all’altro, o da una popolazione all’altra, perde costantemente, guadagna o semplicemente rivede le sequenze che lo definiscono.
Armati di potenti computer e di una comprensione matura del modo in cui i geni funzionano e cambiano, i genetisti cercano nei mucchi di paglia di dati gli aghi che daranno loro il sopravvento. Per fare ciò, scompongono le sequenze di DNA o RNA di campioni virali raccolti da persone o animali diversi. Quindi impilano le sequenze una sopra l’altra per vedere come e dove sono cambiate. Con abbastanza campioni, possono ricostruire un “albero” di origine virale. Guardando intorno al tronco dell’albero – l’antenato comune di tutti i campioni – possono trovare i primi pazienti di un’epidemia. Ciò può aiutare gli scienziati a determinare quando il virus ha colonizzato per la prima volta l’uomo e restringere l’elenco delle specie animali che potrebbero averlo incubato. Possono scrutare ulteriormente nei rami per raccogliere spunti su chi ha infettato chi, quanto velocemente si è verificata la trasmissione e se le mutazioni lungo il percorso hanno reso il virus più infettivo o più letale.
Quando la diversità genetica dei campioni sembra improbabilmente ampia, i ricercatori devono esplorare nuove possibilità riguardo al virus con cui hanno a che fare. Forse ha infettato molte più persone di quanto si pensasse inizialmente, ma si è diffuso senza causare sintomi. Forse ha lanciato più assalti contro gli umani dalla sua base di origine negli animali. Oppure avrebbe potuto circolare in modo innocuo nell’uomo per anni e di recente ha acquisito una mutazione che fa ammalare i suoi ospiti.
In poco più di un decennio, questo tipo di investigazione genetica che gli scienziati chiamano analisi fillodinica, ha cambiato il modo in cui i ricercatori di malattie indagano su un focolaio. Le analisi genomiche del virus Ebola hanno sollevato diversi interrogativi durante il suo regno di terrore di tre anni quando è sembrato migliorare nel saltare da una persona all’altra e ha dimostrato il valore della chiusura del confine tra Sierra Leone e Liberia. Gli studi sul virus Zika hanno rivelato che è diventato dannoso per i feti nel 2013 mentre circolava nella Polinesia francese, più di un anno prima che scatenasse un’ondata di difetti alla nascita in Brasile.
Il sequenziamento genetico ha aiutato a identificare i pipistrelli come l’origine del virus responsabile della sindrome respiratoria del Medio Oriente e i cammelli come animali che hanno trasmesso MERS all’uomo.
Ad oggi, gli scienziati cinesi hanno sequenziato i genomi completi di almeno 115 campioni del coronavirus COVID-19 e condiviso i dettagli con una comunità internazionale di genetisti, che li sta frugando nella ricerca di risposte. Già, queste sequenze hanno dimostrato che il virus è sorto in un ospite della fauna selvatica prima di saltare agli umani. I pipistrelli sono i principali sospettati perché non c’è quasi nessuna differenza tra l’RNA dei campioni virali prelevati dai pipistrelli dentro e intorno a Wuhan e dei campioni prelevati da persone ricoverate in ospedale con una polmonite di origine sconosciuta nei primi giorni dell’epidemia.
Lo stesso schema – un albero con i pipistrelli alla base del tronco, i primi pazienti umani a Wuhan a solo una tacca sopra di loro e le vittime più recenti su rami sempre più ampi – ha permesso agli scienziati di datare l’emergere del virus nelle persone a volte in anticipo a Dicembre. Come vantaggio accidentale, il lavoro di sequenziamento ha fornito conferme scientifiche delle affermazioni della Cina sulla sua gestione dell’epidemia. Le autorità cinesi hanno affermato di aver risposto rapidamente alla comparsa di un nuovo virus pericoloso. Finora, i dati genetici che hanno condiviso con il mondo suggeriscono che sia vero. Non è sempre stato così. Nel 2003, i funzionari hanno nascosto lo scoppio della sindrome respiratoria acuta grave, o SARS, nella Cina meridionale, permettendo al virus di diffondersi in altri 16 paesi e uccidere 774 persone.
Infine, la combinazione della tecnologia del sequenziamento genetico con la caccia alle malattie vecchio stile ha dato agli scienziati una rara visione dell’evoluzione in tempo quasi reale del COVID 19.
Osservarlo in organismi di lunga durata come gli umani richiederebbe migliaia di anni. Ma i virus cambiano costantemente e setacciando i campioni da un singolo focolaio, i ricercatori possono catturare il sottile processo di adattamento con sorprendente chiarezza. “Anche un piccolo cambiamento potrebbe rivelare un momento cruciale in cui il virus muta in modi che aumentano la sua forma fisica o compongono la sua scomparsa”, ha affermato il Dott. Marc Suchard, un biomatematico presso l’UCLA che ha studiato l’evoluzione dell’HIV e dell’influenza. “Grazie ai dettagli dinamici del ciclo di vita di un virus, gli scienziati possono fare di più che confermare le loro ipotesi su come la selezione naturale seleziona un vincitore”, ha affermato Suchard. “Possono aiutare a rispondere ad alcune delle domande più difficili: chi dovrebbe essere vaccinato per primo? Una quarantena funzionerà? Quando le pratiche culturali di conforto mettono in pericolo la sicurezza di una comunità?”.
“In un mondo di implacabili minacce virali”, ha affermato Suchard, “i risultati potrebbero salvare migliaia di vite”.
Fonte: Medicalxpress
