Ogni anno, focolai di influenza affliggono centinaia di migliaia di vite umane. Anche se la vaccinazione contro l’influenza è abbastanza efficiente, la malattia è difficile da sterminare a causa dell’alto tasso evolutivo del virus influenzale.
Ogni anno, nuovi ceppi influenzali sparsi su tutto il pianeta , differiscono leggermente da quelli che erano comuni un anno prima, aiutando il virus a sfuggire alla risposta immunitaria e forse compromette l’efficacia di farmaci anti-virali.
Inoltre, di tanto in tanto, appare un drastico nuovo ceppo, che rappresenta una minaccia di pandemia umana.Entrambi i processi sono dovuti a variazioni del genoma virale, ma di un grado diverso. Le differenti influenze stagionali sono il risultato di mutazioni puntiformi nei geni del virus dell’influenza, mentre grandi pandemie sono spesso collegate a profondi cambiamenti genetici noti come riassortimenti. Il legame tra questi due fenomeni è stato per la prima volta studiato dal team di ricerca russo presso la Facoltà di Bioingegneria e Bioinformatica della Moscow State University (MSU) in collaborazione con il Central Research Institute di Epidemiologia e l’Istituto per l’Informazione problemi di trasmissione del’ Accademia Russa delle Scienze (IITP). Uno degli autori, il professor Alexey Kondrashov, è anche affiliato con l’Università del Michigan.
I risultati sono stati pubblicati il 9 gennaio in PLoS Genetics.
Georgii Bazykin, ricercatore presso la Facoltà di Bioingegneria e Bioinformatica presso la MSU e capo della divisione Evoluzione Molecolare presso IITP, spiega: “Il genoma del virus dell’influenza non consiste in un unica molecola di DNA o RNA come in molti altri virus, ma di otto segmenti singoli che assomigliano in un certo senso, a cromosomi del genoma umano. Ogni segmento è una molecola di RNA separato. ” Se diversi ceppi co-infettano una singola cellula, i loro genomi possono scambiarsi questi segmenti in un processo chiamato riassortimento. Questo può portare all’ emergere di un genoma costituito, per esempio, di tre segmenti ottenuti da un genoma virale e cinque segmenti da un altro.
“La maggior parte delle epidemie influenzali che conosciamo sono state causate da tali riassortimenti, – prosegue Bazykin -. Quando si analizzano questi focolai, si scopre che hanno combinazioni di segmenti di genoma virale che non sono mai stati visti insieme prima ” . E’ il caso delle pandemie del 1957 e de 1968, così come dell’ influenza suina nel 2009. La mortale pandemia di influenza spagnola del 1918 ha avuto probabilmente la stessa natura, anche se è difficile essere certi per gli eventi così lontani nel tempo. ”
Un riassortimento può produrre un ceppo molto virulento, perché un cambiamento forte nella genetica rende il virus “ignoto” e gli permette di diffondersi in modo efficiente in tutta la popolazione.
Questo è lo scenario evolutivo del virus dell’influenza, noto come spostamento antigenico. Un altro percorso, noto come deriva antigenica, è un processo di graduale accumulo di mutazioni più piccole. Queste mutazioni causano cambiamenti nelle proteine antigeniche virali, in primo luogo, la superficie antigeni emoagglutinina (HA) e neuraminidasi (NA). I geni codificanti per queste proteine si evolvono rapidamente nel corso della corsa agli armamenti tra il virus e il sistema immunitario.
“Le epidemie stagionali di influenza sono causate principalmente da questa deriva antigenica, – spiega Georgii Bazykin -. Quindi ogni anno molti di noi prende una influenza causata da un nuovo ceppo del virus in continua evoluzione”.
Il rapporto tra questi due processi, – spostamento antigenico e deriva antigenica, – non è mai stato studiato prima. Per colmare questa lacuna, i ricercatori russi in primo luogo hanno lavorato per localizzare i riassortimenti che il virus aveva sperimentato durante la sua evoluzione.
Essi hanno considerato il virus dell’influenza A H3N2 che ha contagiato la popolazione umana nel 1968. Utilizzando una base di dati contenenti 1.376 genomi virali sequenziati, hanno usato le tecniche bioinformatiche per ricostruire la storia di riassortimenti e per individuare i riassortimenti sull’ albero evolutivo del virus. I ricercatori hanno poi verificato l’ipotesi che la mutazione genetica causa la successiva deriva genetica, cioè, che riassortimenti aumentano la frequenza delle mutazioni puntiformi, che compaiono quando i singoli nucleotidi vengono sostituiti. L’ipotesi è stata supportata dai dati: infatti, un riassortimento aumenta il suo tasso di sostituzioni del singolo nucleotide.
“Crediamo che questo effetto sia collegato al fatto che i geni riassortiti devono operare in un nuovo ambiente genetico, – dice Bazykin -. Poiché i geni sono collegati tra loro, se un gene è cambiato, una nuova versione del gene B è anche probabile che sia preferibile. Come risultato, ogni evento di riassortimento è seguito da una scia di mutazioni puntiformi supplementari “.
Poiché i riassortimenti producono ceppi-pandemici più virulenti, i risultati di questo lavoro possono essere rilevanti per la previsione della futura comparsa di tali epidemie potenzialmente pericolose.
Fonte PLoS Genetics,2014; 10 (1):. E1004037 DOI: 10.1371/journal.pgen .1004037
