(SARS CoV 2-Immagine Credit Public Domain).
Un numero enorme di nuove infezioni da SARS COV 2 è il principale motore delle nuove varianti del coronavirus.
L’aumento delle varianti SARS-CoV-2 ha evidenziato l’enorme influenza che la biologia evolutiva ha sulla vita quotidiana. Ma il modo in cui le mutazioni, il caso e la selezione naturale producono varianti è un processo complicato e c’è stata molta confusione su come e perché emergono nuove varianti.
Fino a poco tempo, l’esempio più famoso di rapida evoluzione era la storia della falena pepata. A metà del 1800, le fabbriche di Manchester, in Inghilterra, iniziarono a coprire l’habitat della falena con fuliggine e la normale colorazione bianca della falena le rendeva visibili ai predatori. Ma alcune falene avevano una mutazione che le rendeva più scure. Dal momento che erano meglio mimetizzati nel loro nuovo mondo, potevano sfuggire ai predatori e riprodursi più delle loro controparti bianche.
Siamo un biologo evoluzionista e un epidemiologo di malattie infettive presso l’Università di Pittsburgh che lavorano insieme per tracciare e controllare l’evoluzione degli agenti patogeni. Nell’ultimo anno e mezzo, abbiamo seguito da vicino come il coronavirus ha acquisito diverse mutazioni in tutto il mondo.
È naturale chiedersi se vaccini COVID-19 altamente efficaci stiano portando all’emergere di varianti che sfuggono al vaccino, come le falene scure eludevano gli uccelli che le cacciavano. Ma con poco meno del 40% delle persone nel mondo che hanno ricevuto una dose di vaccino – solo il 2% nei paesi a basso reddito – e quasi un milione di nuove infezioni che si verificano ogni giorno a livello globale, l’emergere di nuove varianti più contagiose, come la delta, è guidato dalla trasmissione incontrollata, non dai vaccini.
I coronavirus usano l’RNA per immagazzinare informazioni e piccoli cambiamenti in quel codice genetico possono portare a nuovi ceppi del virus.
Come muta un virus
Per qualsiasi organismo, incluso un virus, copiare il suo codice genetico è l’essenza della riproduzione, ma questo processo è spesso imperfetto. I coronavirus usano l’ RNA per le loro informazioni genetiche e la copia dell’RNA è più soggetta a errori rispetto all’utilizzo del DNA. I ricercatori hanno dimostrato che quando il coronavirus si replica, circa il 3% delle nuove copie del virus presenta un nuovo errore casuale, altrimenti noto come mutazione. Ogni infezione produce milioni di virus all’interno del corpo di una persona, portando a molti coronavirus mutati. Tuttavia, il numero di virus mutati è sminuito dal numero molto maggiore di virus che sono gli stessi del ceppo che ha iniziato l’infezione.
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Quasi tutte le mutazioni che si verificano sono anomalie innocue che non cambiano il modo in cui funziona il virus e altre infatti danneggiano il virus. Qualche piccola frazione di cambiamenti può rendere il virus più infettivo, ma questi mutanti devono anche essere fortunati. Per dare origine a una nuova variante, il virus deve passare con successo a una nuova persona e replicare molte copie.
Il collo di bottiglia della trasmissione è ciò che limita la capacità di una nuova variante di infettare un’altra persona. Credito: Vaughn Cooper via Biorender, CC BY-ND
La trasmissione è l’importante collo di bottiglia
La maggior parte dei virus in una persona infetta sono geneticamente identici al ceppo che ha avviato l’infezione. È molto più probabile che una di queste copie, non una mutazione rara, venga trasmessa a qualcun altro. La ricerca ha dimostrato che quasi nessun virus mutato viene trasmesso dal suo ospite originale a un’altra persona. E anche se un nuovo mutante provoca un’infezione, i virus mutanti sono solitamente in inferiorità numerica rispetto ai virus non mutanti nel nuovo ospite e di solito non vengono trasmessi alla persona successiva.
Le piccole probabilità di trasmissione di un mutante sono chiamate “collo di bottiglia della popolazione“. Il fatto che sia solo un piccolo numero di virus che avvia la prossima infezione è il fattore critico e casuale che limita la probabilità che si presentino nuove varianti. La nascita di ogni nuova variante è un evento casuale che implica un errore di copiatura e un improbabile evento di trasmissione. Tra i milioni di copie del coronavirus in una persona infetta, le probabilità sono remote che un mutante più in forma sia tra i pochi che si diffondono a un’altra persona e si amplificano in una nuova variante.
Le mutazioni hanno modificato la struttura della proteina spike, visibile in rosso e hanno reso il coronavirus più capace di infettare le cellule usando il recettore ACE2, visibile in blu . Credito: Juan Gaertner/Libreria fotografica scientifica
Come emergono nuove varianti?
Sfortunatamente, la diffusione incontrollata di un virus può superare anche i colli di bottiglia più stretti. Sebbene la maggior parte delle mutazioni non abbia alcun effetto sul virus, alcune possono e hanno aumentato la contagiosità del coronavirus . Se un ceppo a rapida diffusione è in grado di causare un gran numero di casi COVID-19 da qualche parte, inizierà a competere con ceppi meno contagiosi e genererà una nuova variante, proprio come ha fatto la variante delta.
Molti ricercatori stanno studiando quali mutazioni portano a versioni più trasmissibili del coronavirus. Si scopre che le varianti tendono ad avere molte delle stesse mutazioni che aumentano la quantità di virus prodotta da una persona infetta. Con oltre un milione di nuove infezioni che si verificano ogni giorno e miliardi di persone ancora non vaccinate, gli ospiti suscettibili raramente scarseggiano. Quindi, la selezione naturale favorirà le mutazioni che possono sfruttare tutte queste persone non vaccinate e rendere più trasmissibile il coronavirus.
In queste circostanze, il modo migliore per limitare l’evoluzione del coronavirus è ridurre il numero di infezioni.
I vaccini bloccano le nuove varianti
La variante delta si è diffusa in tutto il mondo e le prossime varianti sono già in aumento. Se l’obiettivo è limitare le infezioni, i vaccini sono la risposta. Anche se le persone vaccinate possono ancora essere infettate dalla variante delta, tendono a sperimentare infezioni più brevi e più lievi rispetto agli individui non vaccinati. Ciò riduce notevolmente le possibilità che qualsiasi virus mutato, che renda il virus più trasmissibile o che potrebbe consentirgli di superare l’immunità dai vaccini, salti da una persona all’altra.
Alla fine, quando quasi tutti hanno una certa immunità al coronavirus dalla vaccinazione, i virus che sfondano questa immunità potrebbero ottenere un vantaggio competitivo rispetto ad altri ceppi. È teoricamente possibile che in questa situazione la selezione naturale porti a varianti che possono infettare e causare malattie gravi nelle persone vaccinate. Tuttavia, questi mutanti devono ancora sfuggire al collo di bottiglia della popolazione.
Per ora, è improbabile che l’immunità indotta dal vaccino sarà il principale attore nell’emergenza della variante perché ci sono molte nuove infezioni che si verificano. È semplicemente un gioco di numeri. Il modesto beneficio che il virus otterrebbe dall’evasione dal vaccino è sminuito dalle vaste opportunità di infettare le persone non vaccinate.
Il mondo ha già assistito alla relazione tra il numero di infezioni e l’aumento dei mutanti. Il coronavirus è rimasto sostanzialmente invariato per mesi fino a quando la pandemia è andata fuori controllo. Con relativamente poche infezioni, il codice genetico aveva limitate opportunità di mutare. Ma quando i gruppi di infezioni sono esplosi, il virus ha lanciato i dadi milioni di volte e alcune mutazioni hanno prodotto mutanti più adatti.
Il modo migliore per fermare nuove varianti è fermarne la diffusione, e la risposta è la vaccinazione.
Scritto da:
- Vaughn Cooper – Professore di Microbiologia e Genetica Molecolare, Università di Pittsburgh
- Lee Harrison – Professore di Epidemiologia, Medicina e Malattie Infettive e Microbiologia, Università di Pittsburgh
Fonte: Scitechdaily
