Immagine:virus preistorico trovato sotto i ghiacciai della Siberia. Credit: Public Domain.
Perché alcune persone sono più resistenti ai virus di altre?
La risposta è sfuggita agli scienziati per secoli e, nell’era di COVID-19, è arrivata a rappresentare uno dei Sacri Graal della ricerca biomedica.
Ed Chuong, assistente Professore di biologia molecolare, cellulare e dello sviluppo presso CU Boulder-Univerdità del Colorado, propone una risposta intrigante: l’esposizione ad antichi parassiti da parte dei nostri antenati ha alterato per sempre il nostro genoma, plasmando le varie risposte del nostro sistema immunitario oggi.
“Se si guarda da vicino il nostro genoma, i virus hanno plasmato non solo le nostre vite, ma anche la nostra biologia ed evoluzione per centinaia di milioni di anni”, ha detto Chuong, che oggi ha ricevuto la prestigiosa borsa di studio Packard da $ 875.000 per esplorare l’idea. “È possibile che antiche sequenze virali di pandemie passate stiano ora dando una mano per aiutarci a combattere quelle moderne“.
Pronuncia la parola “genoma” e la maggior parte delle persone pensa ai circa 20.000 geni che codificano le proteine necessarie alla vita. “Ma in realtà”, osserva Chuong, “potremmo essere più virus che umani. Ricerche precedenti hanno dimostrato che almeno la metà del genoma umano è costituito da frammenti di DNA lasciati da virus e altri parassiti simili a virus, noti come trasposoni, che sono scivolati nelle cellule dei nostri antenati primati negli ultimi 50 milioni di anni. Nel genoma umano possiamo vedere tracce di queste invasioni ovunque”.
Tra questi invasori c’erano i cosiddetti retrovirus endogeni. Come fanno i virus, all’inizio si sono comportati in modo egoistico, inducendo le loro cellule ospiti a fare più copie in modo che potessero lacerare il corpo e infettare gli altri. Nel tempo, hanno perso la capacità di ammalare e diffondersi, ma si sono infiltrati nelle cellule germinali – come lo sperma o le uova – tramandando la loro ricetta genetica alle generazioni a venire.
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Gli scienziati hanno a lungo ritenuto che quei resti fossero inutili “DNA spazzatura”.
Ma negli ultimi anni, Chuong e altri hanno scoperto che, in alcuni casi, sono stati cooptati da mammiferi ospiti per guadagno evolutivo, influenzando tutto, dalla cognizione alla riproduzione alla risposta immunitaria.
Come i virus hanno reso possibile lo sviluppo della placenta
In uno studio fondamentale, che ha suscitato l’interesse di Chuong nel campo, gli scienziati hanno scoperto una proteina chiamata Syncytin, derivata da un retrovirus endogeno, ha reso possibile lo sviluppo del tessuto placentare umano. La ricerca di follow-up di Chuong, pubblicata sulla rivista Nature Genetics, ha scoperto che i retrovirus endogeni fungono anche da interruttori on-off per le reti geniche che influenzano lo sviluppo placentare.
“Lo sviluppo della placenta ha permesso la nascita nei mammiferi ed è stato un passo importante nell’evoluzione della nostra specie – e questi antichi virus hanno svolto un ruolo chiave”, ha detto il ricercatore.
Da allora Chuong ha spostato la sua attenzione sul sistema immunitario, dimostrando nel 2016 che antichi virus hanno contribuito a plasmare la risposta all’interferone, il sistema di allarme cellulare che suona entro poche ore dall’infezione.
“Abbiamo trovato frammenti di vecchi virus che normalmente restano silenziosi, ma si attivano durante l’infezione e, quando lo fanno, attivano i geni immunitari vicini“, continua a spiegare il ricercatore.
In particolare, quando quei fossili virali vengono rimossi e la cellula viene infettata, la risposta immunitaria viene disattivata.
“Il nostro studio è stato una delle prime dimostrazioni di un antico virus cooptato per la difesa dell’ospite e ora necessario per combattere i virus moderni“, ha detto Chuong.
Chuong, che è arrivato al BioFrontiers Institute nel 2018, stava lavorando sotto gli ordini di rimanere a casa all’inizio della pandemia quando ha iniziato a pensare di più al motivo per cui diverse persone rispondono all’infezione, incluso SARS-CoV-2, in modo diverso.
Si chiedeva: questi antichi retrovirus potrebbero fornire un altro livello nascosto di spiegazione?
‘Un raggio di speranza per il futuro’
Chuong ha scritto una richiesta di sovvenzione incentrata su quella domanda. Giovedì, la David and Lucile Packard Foundation lo ha nominato tra i 20 scienziati all’inizio della carriera in tutta la nazione per ricevere il loro premio.
“In un anno in cui ci troviamo di fronte agli impatti devastanti di una pandemia globale, ingiustizia razziale e cambiamento climatico, questi 20 scienziati e ingegneri ci offrono un raggio di speranza per il futuro”, ha affermato Frances Arnold, Presidente del gruppo consultivo di Packard Fellowships.
Chuong sospetta che gli antichi parassiti possano influenzare l’immunità umana oggi in uno dei due modi seguenti: o popolazioni diverse sono state esposte a virus diversi nella loro storia evolutiva che hanno lasciato loro diversi macchinari cellulari con cui combattere nuove minacce; oppure condividono gli stessi frammenti di DNA antico, ma influenze molto più recenti (in utero o nell’ambiente) hanno messo a tacere o risvegliato quel meccanismo immunitario in modi che rendono alcuni resistenti e altri vulnerabili.
Per saperne di più, lui e il suo team raccoglieranno set di dati a livello di popolazione di cellule immunitarie di esseri umani e altri mammiferi e applicheranno tecniche di calcolo ad alta potenza per sequenziare il loro genoma, osservando non solo i geni presenti, ma anche i trasposoni.
Ed Chuong in laboratorio con il suo gruppo di ricerca. Credito: Glenn Asakawa / CU Boulder.
“Chuong ha sperimentato un nuovo modo strabiliante di pensare a come funziona la genomica”, ha detto Lee Niswander, Presidente del Dipartimento di Biologia Molecolare, Cellulare e dello Sviluppo. “Per lui essere in grado di seguire il suo naso e vedere dove lo porta la scienza è davvero eccitante”.
Sebbene questa ricderca scientifica sia giovane, Chuong spera che alla fine possa portare a nuovi test diagnostici o anche a nuovi trattamenti.
“Imparare come e perché le risposte immunitarie variano all’interno di una popolazione potrebbe trasformare la nostra capacità di prevedere le risposte individuali alle infezioni e alle malattie autoimmuni“, ha detto Chuong.
Fonte: Università del Colorado
