Durante la pandemia di Covid-19 abbiamo spesso sentito parlare di “mutazioni del virus“, “varianti” e rischi derivanti da una variante rispetto a un’altra. Ma come muta un virus? E perché lo fa?
Un virus muta alla stessa maniera con cui mutano gli altri esseri viventi. Quando infetta le cellule dell’ospite utilizza i macchinari molecolari stessi della cellula, che con una certa probabilità introducono mutazioni. Le mutazioni di un virus potrebbero essere:
- svantaggiose e quindi non portare nessun beneficio alla capacità di sopravvivere del virus,
- vantaggiose e quindi dare origine a virus più contagiosi o più violenti.
In microbiologia, quando una mutazione o un set di mutazioni hanno molto successo e si diffondono nella popolazione danno origine a delle varianti della specie, chiamate “ceppi”.
La cosa importante da sottolineare è che un microrganismo ha tempi riproduttivi estremamente brevi con una “prole” numerosissima, vale a dire che in tempi ristretti è capace di lasciare un numero enorme di copie di se stesso: durante una grossa epidemia il virus si replica talmente tanto da riuscire a selezionare delle mutazioni vantaggiose in tempi brevi, sfuggendo a eventuali piani di vaccinazione.
I meccanismi di mutazione virale
Le principali dinamiche con cui avvengono i meccanismi di mutazione virale sono due:
- Antigenic Drift: questo è il meccanismo principale di comparsa di mutazioni, che è caratterizzato dalla comparsa di errori nella duplicazione del DNA virale all’interno delle cellule infettate producendo la selezione di mutazioni all’interno di geni importanti per la replicazione e infettività del patogeno.
- Antigenic shift: fenomeno di rimescolamento genetico tra frammenti del genoma di virus diversi in un ospite comune; ad esempio un virus aviario e un virus capace di infettare l’uomo possono incubarsi all’interno di un ospite intermedio come il suino, in cui può avvenire la formazione di virioni contenti segmenti genomici di entrambi i patogeni. Questo tipo di evento può portare alla formazione di virus con caratteristiche nuove e potenzialmente pandemico.
Perché un virus muta?
Un virus evolve fondamentalmente per un motivo: migliorarsi.
Essere migliori, da un punto di vista evolutivo, significa essere più bravi a trasmettere le proprie informazioni genetiche alle generazioni successive, diventare più resistenti alle difficoltà imposte dall’ambiente circostante.
L’espansione di un patogeno all’interno di una popolazione di organismi è il primo passo verso un obiettivo più ambizioso: restare permanentemente come ospite di quella specie, di modo che questa si trasformi in un suo serbatoio. Per fare questo un virus ha bisogno di due caratteristiche, l’una l’antitesi dell’altra:
- Alta contagiosità: in modo che si possa diffondere efficacemente da una persona all’altra
- Bassa mortalità: in modo che l’ospite non muoia, o quanto meno non subito, così che possa portarlo all’ospite successivo
Il virus acquisisce alta contagiosità selezionando mutazioni che gli permettono di saltare da un individuo all’altro con più efficienza. Il problema è che via via che passa il tempo oltre alle mutazioni che inducono il patogeno ad acquisire più contagiosità, ne possono avvenire anche altre che lo fanno diventare più violento e mortale, rendendolo sufficientemente pericoloso da uccidere migliaia di ospiti e fiaccare la catena del contagio.
Un virus quindi deve cercare di accumulare mutazioni che lo facciano diffondere più facilmente, ma senza diventare troppo mortale: deve raggiungere, di fatto, un bilanciamento dinamico tra le due caratteristiche, la contagiosità e la mortalità.
Le mutazioni del virus Sars-CoV-2
Proviamo a vedere un esempio proprio con il virus che più di tutti ha sconvolto le vite del mondo occidentale negli ultimi anni: il Sars-CoV-2. Il virus che causa Covid-19 sembra aver raggiunto un’efficiente combinazione tra i due parametri di contagiosità e la mortalità: pur avendo un tasso di mortalità francamente modesto in confronto ad altri virus epidemici come Ebola, il suo livello di contagiosità è enorme e gli ha permesso di raggiungere un livello così elevato di diffusione tra la popolazione che la quota di persone con sintomi gravi risultava essere in numeri assoluti una quantità enorme in alcune fasi di picco, tale da far rischiare il collasso delle reti ospedaliere delle nazioni.
Il virus Sars-CoV-2 accumula mutazioni vantaggiose a livello della sequenza del gene che codifica per la proteina Spike, ossia quella che permette l’interazione con il recettore ACE2 e l’ingresso nella cellula. A seconda del tipo di mutazione la proteina può assumere dei cambiamenti abbastanza diversi da permettergli di essere più efficiente nell’interazione del virus con il bersaglio molecolare; altri tipi di mutazione possono permettere al virione di trasmettersi con maggiore efficacia e quindi aumentare la contagiosità.
La comparsa di nuove mutazioni porta alla nascita di nuove varianti del virus. A seconda del diverso effetto che i ricercatori si aspettano dalle nuove mutazioni che una variante possiede, le varianti vengono catalogate in due grandi gruppi:
- VOC: dall’inglese “Variant of concern” ossia “varianti di preoccupazione”
- VOI: dall’inglese “variant of interest” ossia “varianti di interesse”
A partire dai primi mesi del 2022, la variante maggiormente prevalente a livello globale è stata la Omicron, di conseguenza l’OMS ha deciso di inserire un ulteriore raggruppamento indicato come “Sottovarianti Omicron sotto monitoraggio”
La variante Omicron, o BA.1, presenta circa 30 mutazioni sulla proteina spike.
Attualmente le sotto varianti Omicron che destano maggiore preoccupazione sono le seguenti:
- Variante Cerberus, o Omicron BQ.1
- Variante Gryphon o Omicron XBB
- Variante Kraken o Omicron XBB.1.5
La variante XBB o Gryphon
La variante Gryphon, o XBB, è una sotto-variante nata dalla ricombinazione di due sotto-varianti appartenenti alla linea della variante Centaurus, che si è diffusa nell’estate del 2022.
Anche in questo caso alcune evidenze scientifiche mettono in risalto maggiori capacità di resistere agli attacchi del sistema immunitario ed evadere dagli anticorpi indotti da alcuni tipi di vaccino.
Come tutte le varianti appartenenti al raggruppamento Omicron, rispetto al virus del 2020, la gravità della malattia indotta è molto inferiore. D’altro canto, la contagiosità è molto più elevata, il che permette al virus di diffondersi maggiormente e mettere ancora più in crisi una popolazione non immunizzata.
I sintomi sono simili a quelli indotti dalle altre varianti: febbre, congestione nasale, dolori muscolari, malessere; la somiglianza con i segni di una sindrome influenzale determina la necessità stringente del tampone per la diagnosi.
I rischi associati alla variante Gryphon (XBB) e alle altre sotto-varianti omicron, sono quelli legati al pericolo di una nuova diffusione su larghissima scala, dovuta alle grandi capacità di trasmissione: tra il dicembre 2022 e il Gennaio 2023 abbiamo assistito a un forte aumento di casi di COVID-19 in Cina che potrebbe essere dovuto alla grande variabilità di varianti in circolazione, tra cui anche la XBB.
Fonti
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36624320/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36580913/
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