(SARS-CoV-2 Omicron-Immagine Credit Public Domain).
- Un nuovo studio modella le future mutazioni SARS-CoV-2 e prevede la loro capacità di eludere le difese immunitarie sviluppate da vaccini e trattamenti a base di anticorpi.
- Da quando lo studio è stato completato, molte delle mutazioni previste sono apparse in omicron, la variante SARS-CoV-2 identificata più di recente, offrendo informazioni su come omicron potrebbe essere in grado di sfuggire alla difesa immunitaria generata dai vaccini mRNA e dai trattamenti con anticorpi monoclonali per COVID-19 .
- I ricercatori hanno modellato le loro previsioni sulle mutazioni future utilizzando una combinazione di variabili, tra cui rare mutazioni documentate in pazienti immunocompromessi, genotipi SARS-CoV-2 esistenti e l’attuale struttura molecolare e comportamento del virus.
- I risultati evidenziano la capacità di SARS-CoV-2 di mutare forma, sottolineando la probabilità di nuove varianti che contengono più mutazioni ad alto rischio e sono in grado di eludere trattamenti e vaccini a base di anticorpi.
- Lo studio evidenzia l’urgente necessità di frenare l’evoluzione virale e le future mutazioni attraverso misure di mitigazione e garantendo l’immunità globale attraverso la vaccinazione di massa.
Nel tentativo di prevedere le future manovre evolutive di SARS-CoV-2, un team di ricerca guidato da ricercatori della Harvard Medical School ha identificato diverse probabili mutazioni che consentirebbero al virus di eludere le difese immunitarie, inclusa l’immunità naturale acquisita attraverso l’infezione e sviluppata da vaccinazione e trattamenti a base di anticorpi.
Lo studio, pubblicato il 2 dicembre 2021 sulla rivista Science come pubblicazione accelerata per il rilascio immediato, è stato progettato per valutare come potrebbe evolversi SARS-CoV-2 mentre continua ad adattarsi ai suoi ospiti umani e per aiutare gli scienziati a preparasi alle future mutazioni.
In effetti, mentre la ricerca si stava avvicinando alla pubblicazione, una nuova variante di preoccupazione, chiamata omicron, è entrata in scena ed è stata successivamente trovata con molte delle mutazioni che eludono gli anticorpi che i ricercatori avevano previsto nel documento appena pubblicato. Dal 1° dicembre, omicron è stata identificato in 25 paesi in Africa, Asia, Australia, Europa e Nord e Sud America, un elenco che cresce ogni giorno.
I ricercatori avvertono che i risultati dello studio non sono direttamente applicabili ad omicron perché il comportamento di questa specifica variante dipenderà dall’interazione tra il proprio insieme unico di mutazioni – almeno 30 nella proteina spike virale – e da come compete con altri ceppi attivi circolanti nelle popolazioni di tutto il mondo. Tuttavia, hanno affermato i ricercatori, lo studio fornisce importanti indizi su particolari aree di interesse per omicron e funge anche da primer su altre mutazioni che potrebbero apparire in varianti future.
“I nostri risultati suggeriscono grande cautela con omicron perché le sue mutazioni si sono dimostrate abbastanza in grado di eludere gli anticorpi monoclonali usati per trattare i pazienti appena infetti e gli anticorpi derivati da vaccini mRNA”, ha affermato l’autore senior dello studio Jonathan Abraham, assistente Professore di microbiologia nel Blavatnik Institute presso HMS e specialista in malattie infettive presso il Brigham and Women’s Hospital. I ricercatori non hanno studiato la risposta agli anticorpi sviluppati da vaccini non mRNA.
“Più a lungo il virus continua a replicarsi negli esseri umani”, ha osservato Abraham, “più è probabile che continuerà a sviluppare nuove mutazioni che porteranno a nuovi modi per diffondersi di fronte all’immunità naturale, ai vaccini e ai trattamenti esistenti. Ciò significa che gli sforzi della sanità pubblica per prevenire la diffusione del virus, comprese le vaccinazioni di massa in tutto il mondo il prima possibile, sono cruciali sia per prevenire le malattie che per ridurre le opportunità di evoluzione del virus”, ha affermato Abraham.
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“I risultati evidenziano anche l’importanza della ricerca anticipatoria in corso sulla potenziale evoluzione futura non solo di SARS-CoV-2 ma anche di altri agenti patogeni”, hanno affermato i ricercatori. “Per uscire da questa pandemia, dobbiamo stare al passo con questo virus, invece di recuperare il ritardo“, ha affermato l’autore principale dello studio Katherine Nabel, una studentessa del quinto anno del programma MD-PhD di Harvard/ MIT . “Il nostro approccio è unico in quanto invece di studiare le singole mutazioni anticorpali in isolamento, le abbiamo studiate come parte di varianti composite che contengono molte mutazioni simultanee contemporaneamente: pensavamo che questo potesse essere il punto in cui era diretto il virus. Sfortunatamente, questo sembra essere il caso di omicron”.
Molti studi i ricercatori hanno esaminato i meccanismi sviluppati nei nuovi ceppi SARS-CoV-2 dominanti che consentono al virus di resistere al potere protettivo degli anticorpi per prevenire infezioni e COVID 19 grave.
La scorsa estate, invece di aspettare di vedere cosa potrebbe portare la prossima nuova variante, Abraham ha deciso di determinare in che modo possibili mutazioni future potrebbero influire sulla capacità del virus di infettare le cellule e di eludere le difese immunitarie, lavoro che ha svolto in collaborazione con i colleghi di HMS , Brigham and Women’s Hospital, Massachusetts General Hospital, Harvard Pilgrim Health Care Institute, Harvard TH Chan School of Public Health, Boston University School of Medicine e National Emerging Infectious Diseases Laboratories (NEIDL) e AbbVie Bioresearch Center.
Per stimare come il virus potrebbe trasformarsi in seguito, i ricercatori hanno seguito gli indizi nella struttura chimica e fisica del virus e hanno cercato mutazioni rare trovate in individui immunocompromessi e in un database globale di sequenze virali.In studi di laboratorio che utilizzano particelle simili a virus non infettive, i ricercatori hanno trovato combinazioni di mutazioni multiple e complesse che consentirebbero al virus di infettare le cellule umane riducendo o neutralizzando il potere protettivo degli anticorpi.
I ricercatori si sono concentrati su una parte della proteina spike del coronavirus chiamata dominio di legame al recettore, che il virus usa per attaccarsi alle cellule umane. La proteina spike consente al virus di entrare nelle cellule umane, dove avvia l’auto-replicazione e, alla fine, porta all’infezione. La maggior parte degli anticorpi funziona bloccandosi nelle stesse posizioni sul dominio di legame del recettore della proteina spike del virus per bloccarne l’ingresso nelle cellule e causare l’infezione.
La mutazione e l’evoluzione sono una parte normale della storia naturale di un virus. Ogni volta che viene creata una nuova copia di un virus, c’è la possibilità che venga introdotto un errore di copia, un errore di battitura genetico. Quando un virus incontra una pressione selettiva dal sistema immunitario dell’ospite, gli errori di copia che consentono al virus di evitare di essere bloccato dagli anticorpi esistenti hanno maggiori possibilità di sopravvivere e di continuare a replicarsi. Le mutazioni che consentono a un virus di eludere gli anticorpi in questo modo sono note come mutazioni di fuga.
I ricercatori hanno dimostrato che il virus potrebbe sviluppare un gran numero di mutazioni di fuga simultanee pur mantenendo la capacità di connettersi ai recettori di cui ha bisogno per infettare una cellula umana.Il team ha lavorato con i cosiddetti virus pseudotipi, sostituti creati in laboratorio per un virus costruito combinando particelle simili a virus innocue e non infettive con pezzi della proteina spike SARS-CoV-2 contenente le sospette mutazioni di fuga.Gli esperimenti hanno mostrato che i virus di pseudo-tipo contenenti fino a sette di queste mutazioni di fuga sono più resistenti alla neutralizzazione da parte degli anticorpi terapeutici e del siero dei destinatari del vaccino mRNA.
Questo livello di evoluzione complessa non era stato visto in ceppi diffusi del virus al momento in cui i ricercatori hanno iniziato i loro esperimenti.Ma con l’emergere della variante omicron, questo livello di mutazione complessa nel dominio di legame al recettore non è più ipotetico.La variante delta aveva solo due mutazioni nel suo dominio di legame al recettore e gli pseudotipi studiati dal team di Abraham avevano fino a sette mutazioni, omicron sembra averne quindici, incluse molte delle mutazioni specifiche che il team ha analizzato.
In una serie di esperimenti, i ricercatori hanno eseguito test biochimici per vedere come gli anticorpi si sarebbero legati alle proteine spike contenenti mutazioni di fuga. Molte delle mutazioni, comprese alcune di quelle trovate in omicron, hanno permesso agli pseudotipi di eludere completamente gli anticorpi terapeutici, compresi quelli trovati nelle terapie con cocktail di anticorpi monoclonali.
I ricercatori hanno anche scoperto un anticorpo in grado di neutralizzare efficacemente tutte le varianti testate.Tuttavia, hanno anche notato che il virus sarebbe in grado di eludere quell’anticorpo se la proteina spike sviluppasse una singola mutazione che aggiungesse una molecola di zucchero nel punto in cui l’anticorpo si lega al virus. Ciò, in sostanza, impedirebbe all’anticorpo di svolgere il proprio lavoro.
I ricercatori hanno scoperto anche che ceppi circolanti di SARS-CoV-2 ottengono questa mutazione. “Quando ciò accade, è probabilmente il risultato di una pressione selettiva del sistema immunitario”, hanno detto i ricercatori. “Comprendere il ruolo di questa rara mutazione”, hanno aggiunto, “è fondamentale per essere meglio preparati prima che emerga come parte di ceppi dominanti”.
Sebbene i ricercatori non abbiano studiato direttamente la capacità del virus pseudotipo di sfuggire all’immunità dall’infezione naturale, i risultati del precedente lavoro del team con varianti che portano meno mutazioni suggeriscono che queste varianti più recenti e altamente mutate eluderebbero abilmente anche gli anticorpi acquisiti attraverso l’infezione naturale.
In un altro esperimento, gli pseudotipi sono stati esposti al siero sanguigno di individui che avevano ricevuto un vaccino mRNA. Per alcune delle varianti altamente mutate, il siero dei destinatari del vaccino monodose ha perso completamente la capacità di neutralizzare il virus. Nei campioni prelevati da persone che avevano ricevuto una seconda dose di vaccino, il vaccino ha mantenuto almeno una certa efficacia contro tutte le varianti, inclusi alcuni pseudotipi ampiamente mutati.
I ricercatori osservano che la loro analisi suggerisce che l’immunizzazione ripetuta anche con l’antigene della proteina spike originale può essere fondamentale per contrastare le varianti della proteina spike SARS-CoV-2 altamente mutate.
“Questo virus è un mutaforma“, ha detto Abraham. “La grande flessibilità strutturale che abbiamo visto nella proteina spike SARS-CoV-2 suggerisce che omicron non sarà probabilmente la fine della storia di questo virus“.
Fonte: Science
