Immagine: questa immagine al microscopio elettronico a trasmissione mostra SARS-CoV-2 – noto isolato da un paziente negli Stati Uniti. Credito: NIAID-RML.
I ricercatori di Cambridge, Regno Unito e Germania hanno ricostruito i primi “percorsi evolutivi” di SARS-CoV-2 negli esseri umani – mentre l’infezione si diffondeva da Wuhan in Europa e Nord America – usando tecniche di rete genetica.
Analizzando i primi 160 genomi virali completi sequenziati da pazienti umani, gli scienziati hanno mappato parte della diffusione originale del nuovo coronavirus attraverso le sue mutazioni, che creano diversi lignaggi virali. “Ci sono troppe mutazioni rapide per rintracciare ordinatamente un albero genealogico SARS-CoV-2. Abbiamo usato un algoritmo di rete matematica per visualizzare simultaneamente tutti gli alberi plausibili”, ha detto il genetista Dr. Peter Forster, autore principale dello studio, dell’Università di Cambridge. “Queste tecniche sono per lo più note per mappare i movimenti delle popolazioni umane preistoriche attraverso il DNA. Pensiamo che questa sia la prima volta che sono state usate per tracciare le vie di infezione di un coronavirus come SARS-CoV-2″.
Il team ha utilizzato i dati dei genomi dei virus campionati da tutto il mondo tra il 24 dicembre 2019 e il 4 marzo 2020. La ricerca ha rivelato tre “varianti” distinte di SARS-CoV-2 costituite da gruppi di lignaggi strettamente correlati, che hanno etichettato come “A”, “B” e “C “.
Forster e colleghi hanno scoperto che il tipo più vicino di SARS-CoV-2 a quello scoperto nei pipistrelli il- tipo ‘A’, è il “genoma virale umano originale” che era presente a Wuhan, ma sorprendentemente non era il tipo di virus predominante della città. Versioni mutate di “A” sono state osservate negli americani che avevano vissuto a Wuhan e un gran numero di virus di tipo A è stato trovato in pazienti provenienti dagli Stati Uniti e dall’Australia. Il principale tipo di virus di Wuhan, “B”, era prevalente nei pazienti di tutta l’Asia orientale. “Tuttavia, la variante non ha viaggiato molto oltre la regione senza ulteriori mutazioni, implicando un “evento del fondatore” a Wuhan, o “resistenza” contro questo tipo di SARS.CoV-2 al di fuori dell’Asia orientale”, affermano i ricercatori.
La variante “C” è il principale tipo europeo, presente nei primi pazienti di Francia, Italia, Svezia e Inghilterra. È assente dal campione cinese dello studio, ma è stato trovato a Singapore, Hong Kong e Corea del Sud.
La nuova analisi suggerisce anche che una delle prime introduzioni del virus in Italia è avvenuta tramite la prima infezione tedesca documentata il 27 gennaio e che un’ altra prima via di infezione italiana era correlata a un “cluster di Singapore”.
È importante sottolineare che i ricercatori affermano che le loro tecniche di rete genetica hanno tracciato accuratamente le vie di infezione stabilite: le mutazioni e i lignaggi virali hanno unito i punti tra i casi noti. Pertanto, gli scienziati sostengono che questi metodi “filogenetici” potrebbero essere applicati all’ultimo sequenziamento del genoma del coronavirus per aiutare a prevedere i futuri punti caldi globali della trasmissione e dell’ impennata della malattia.
“L’analisi della rete filogenetica ha il potenziale per aiutare a identificare le fonti di infezione COVID-19 non documentate, che possono quindi essere messe in quarantena per contenere un’ulteriore diffusione della malattia in tutto il mondo“, ha affermato Forster, membro del McDonald Institute of Archaeological Research di Cambridge, nonché l’Istituto universitario di formazione continua.
I risultati dello studio sono stati pubblicati oggi sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS).Il software utilizzato nello studio, nonché le classificazioni per oltre 1.000 genomi e conteggio del coronavirus, sono disponibili gratuitamente su http://www.fluxus-technology.com.
La variante “A”, più strettamente correlata al virus trovato sia nei pipistrelli che nei pangolini, è descritta dai ricercatori come “la radice dell’epidemia”. Il tipo ‘B’ deriva da ‘A’ separato da due mutazioni, quindi ‘C’ è a sua volta una “figlia” di ‘B’.
I ricercatori affermano che la localizzazione della variante “B” in Asia orientale potrebbe derivare da un “effetto fondatore”: un collo di bottiglia genetico che si verifica quando, nel caso di un virus, viene stabilito un nuovo tipo da un piccolo gruppo isolato di infezioni. Forster sostiene che c’è un’altra spiegazione che vale la pena considerare. “Il virus di tipo B di Wuhan potrebbe essersi adattato immunologicamente o ecologicamente a una vasta parte della popolazione dell’Asia orientale. Potrebbe aver avuto la necessità di mutare per superare la resistenza al di fuori dell’Asia orientale. Sembra che assistiamo a un tasso di mutazione più lento in Asia orientale che altrove, in questa fase iniziale “. Ha aggiunto il ricercatore: “La rete virale che abbiamo descritto è un’istantanea delle prime fasi di un’epidemia, prima che i percorsi evolutivi di COVID-19 vengano oscurati da un gran numero di mutazioni. È come catturare una supernova incipiente nell’atto”.
Da quando è stato condotto lo studio ad oggi, il team di ricerca ha esteso la sua analisi a 1.001 genomi virali.
Forster afferma che l’ultimo lavoro suggerisce che la prima infezione e diffusione tra gli umani di SARS-CoV-2 si sia verificata tra la metà di settembre e l’inizio di dicembre.
I metodi di rete filogenetica utilizzati dai ricercatori, che consentono la visualizzazione simultanea di centinaia di alberi evolutivi in un unico grafico, sono stati introdotti in Nuova Zelanda nel 1979, poi sviluppati dai matematici tedeschi negli anni ’90.
Fonte: PNAS