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A caccia delle radici del COVID-19: una favola di miniere e pipistrelli finita in genetica

L’attuale pandemia ha devastato il mondo con oltre 170 milioni di casi ed oltre 4 milioni di morti. Sulla sua origine sono state avanzate le più disparate fra le ipotesi, alcune delle quali di chiaro stampo complottistico. Ma già l’anno scorso, un rapporto sul sito web Independent Science News dei virologi Jonathan Latham e Allison Wilson suggeriva che il virus SARS-CoV-2 potrebbe non aver avuto origine dal mercato del pesce di Wuhan nel 2019, ma a 1.000 miglia di distanza nel 2012, in una miniera cinese dove i lavoratori si ammalarono di una misteriosa malattia simile a una polmonite dopo essere stati esposti ai pipistrelli. Nel 2012, sei persone nella miniera di Mojiang, nella provincia dello Yunnan, hanno avuto una malattia simile alla polmonite dopo aver rimosso le feci di pipistrello dalla caverna antistante alla miniera. Nel complesso, tre degli uomini erano morti dopo aver sperimentato sintomi tipici dei pazienti COVID-19. I ricercatori, che provengono dal Bioscience Resource Project di Ithaca, sono giunti alle loro scoperte dopo aver esaminato la tesi di un medico cinese, Li Xu, che era il medico dei minatori che si ammalarono e mandò i loro campioni di tessuto all’Istituto di Virologia di Wuhan per i test.

Lathan e Wilson hanno scritto nel loro rapporto che le prove in esso contenute li hanno portati a riconsiderare tutto ciò che pensavamo di sapere sulle origini della pandemia COVID-19. Ha anche portato i ricercatori a teorizzare una via plausibile attraverso la quale un’epidemia di malattia apparentemente isolata in una miniera nel 2012 ha portato a una pandemia globale nel 2019. I minatori sono stati trattati con terapie simili utilizzate oggi per l’infezione da SARS-CoV-2, inclusa la ventilazione e l’uso di farmaci, come antibiotici, fluidificanti del sangue e steroidi, tra gli altri. Il medico nel 2012 ha testato anche altre malattie come la febbre dengue, l’epatite e persino l’HIV, per determinare la causa della misteriosa malattia. Inoltre, hanno consultato molti specialisti in tutto il paese, tra cui il dottor Zhong Nanshan, che ha gestito l’epidemia di SARS nel 2003. I campioni inviati al laboratorio di Wuhan sono stati studiati nel 2018 e si è concluso che provenissero da un pipistrello a ferro di cavallo. I rapporti sull’origine della SARS-CoV-2 variano, alcuni affermano che il virus proviene da animali selvatici, mentre alcuni sostengono che sia stato prodotto dall’uomo.

Tuttavia, Latham e Wilson hanno affermato che l’origine di SARS-CoV-2 si basa sulle storie dei minatori e sul loro trattamento ospedaliero. In SARS-CoV-2 contiene un sito “furin”, un sito di clivaggio enzimatico, che è nuovo per il virus rispetto ai suoi parenti prossimi. La teoria può spiegare l’origine del sito di scissione enzimatica della furina, che è un’area della proteina spike virale che la rende suscettibile di legarsi con l’enzima ospite furina, aumentando la possibilità di diffusione virale nel corpo. Un’altra teoria che ha sconcertato gli scienziati su COVID-19 è che esiste un’affinità eccezionale della proteina spike del virus per i recettori umani, il che è sorprendente poiché se proviene da animali, ci vorrebbe del tempo prima che il virus si abitui a infettare facilmente gli esseri umani. Infine, la teoria spiega anche perché il nuovo coronavirus prende di mira i polmoni, il che è insolito per un coronavirus. In uno studio separato pubblicato sulla rivista Emerging Infectious Diseases, un team di ricercatori ha studiato un nuovo virus simile all’Henipa nei ratti in Cina nel 2012.Lo studio conteneva un rapporto sui sei minatori che si sono ammalati di polmonite grave senza una causa nota.

Il team ha studiato la presenza di nuovi agenti patogeni zoonotici in ospiti naturali nella grotta abbandonata e ha raccolto campioni di tamponi anali da 20 pipistrelli, nove ratti e cinque musk shews dalla miniera per l’analisi del virus. Hanno scoperto che il virus ottenuto dai campioni condivide caratteristiche simili con gli henipavirus, che sono correlati ai paramixovirus, una famiglia di patogeni che include parotite, morbillo, virus respiratorio sinciziale (RSV) e ceppi di parainfluenza. I risultati, a rigore di metodo scientifico, dovrebbero essere ulteriormente confermati. Ma non è da escludere che i pipistrelli possano davvero essere i serbatoi naturali di molti coronavirus ancora ignoti. I pipistrelli hanno un forte sistema immunitario che consente loro di ospitare agenti patogeni senza essere infettati. La resistenza nei pipistrelli, insieme ai loro schemi migratori, li rende vettori significativi per trasportare e trasmettere virus. I pipistrelli sono noti come portatori di coronavirus, una famiglia di virus che causano malattie gastrointestinali e respiratorie nei mammiferi, negli uccelli e persino nell’uomo. I pipistrelli sono anche la fonte di filovirus, come il virus Ebola.

Lo scorso marzo ricercatori in Cina e Australia hanno annunciato la scoperta di nuovi coronavirus di pipistrello che rivelano ulteriormente la diversità e la complessa storia evolutiva di questi virus. Weifeng Shi della Shandong Academy of Medical Sciences di Taian, in Cina, e colleghi hanno condotto un’analisi meta-trascrittomica di campioni raccolti da 23 specie di pipistrelli nella provincia dello Yunnan in Cina durante il 2019 e il 2020. Una combinazione di sequenziamento retrospettivo del genoma e studi di campionamento hanno identificato una serie di coronavirus correlati a SARS-CoV-2 nelle specie selvatiche. Questi includevano il virus RaTG13 trovato nel pipistrello Rhinolophus affinis, che è il parente più stretto conosciuto di SARS-CoV-2 in tutto il genoma virale nel suo insieme. Il team ha identificato i contigs del coronavirus (set di sequenze di DNA sovrapposte) in 40 delle 100 librerie di sequenziamento, incluse sette librerie con contigs che potrebbero essere mappati a SARS-CoV-2. Da questi dati, i ricercatori hanno assemblato 24 nuovi genomi di coronavirus a lunghezza intera, inclusi quattro genomi relativi a SARS-CoV-2 e tre relativi a SARS-CoV.  

In particolare, uno di questi nuovi coronavirus di pipistrello – RpYN06 – ha mostrato un’identità di sequenza del 94,5% con SARS-CoV-2 in tutto il genoma. Inoltre, in alcuni geni individuali (ORF1ab, ORF7a, ORF8, N e ORF10), RpYN06 era il parente più prossimo di SARS-CoV-2 identificato fino ad oggi. Tuttavia, su scala genomica, l’identità a bassa sequenza nel gene spike ha reso RpYN06 il secondo parente più stretto di SARS-CoV-2, accanto a RaTG13. A metà aprile 2021, un team di ricercatori del Global Health Program dello Smithsonian ha trovato sei nuovi coronavirus nei pipistrelli in Myanmar. Lo studio, pubblicato sulla rivista PLOS ONE, mostra che questi coronavirus appena scoperti non sono strettamente correlati ai tre virus mortali, SARS-CoV, MERS-CoV e SARS-CoV-2. I ricercatori hanno prelevato tamponi orali e rettali per lo screening coronavirale utilizzando la reazione PCR convenzionale. Il team ha quindi confrontato le sequenze di DNA dei pipistrelli che hanno restituito risultati positivi ai coronavirus noti.  I risultati dei test hanno rivelato tre nuovi alfacoronavirus, tre nuovi betacoronavirus e un noto alfacoronavirus, precedentemente identificato in altri paesi del sud-est asiatico e ora rilevato per la prima volta nei pipistrelli del Myanmar.

Ancora una volta, a maggio l’Istituto di virologia di Wuhan, con la collaborazione di scienziati dell’Università dell’Accademia cinese delle scienze in Cina, ha identificato una nuova linea di coronavirus correlati alla SARS che utilizzano i recettori ACE2 per l’ingresso nelle cellule, che è lo stesso recettore utilizzato da SARS-CoV-2 per infettare le cellule ospiti. I ricercatori hanno campionato pipistrelli catturati nella provincia dello Yunnan nel 2015 e hanno prelevato tamponi anali per estrarre l’acido ribonucleico virale (RNA), che sono stati poi conservati e sequenziati. Dei virus che sono stati trovati all’interno di questi pipistrelli, il team ha identificato un ceppo virale, RaTG13, come molto simile a SARS-CoV-2, che condivide un’identità genomica del 96,2%. È stato anche scoperto che altri otto coronavirus correlati alla SARS condividono il 93,5% della loro identità genomica con SARS-CoV-2.Infine, un gruppo di scienziati russi, guidati dal dottor Sergey Alkhovsky del Gamaleya Research Institute of Epidemiology and Microbiology, ha identificato due nuovi coronavirus che circolano nelle popolazioni locali di pipistrelli ferro di cavallo russi.

Questi virus erano tutti quasi identici, poiché condividevano tra loro più del 99,7% della loro identità genomica. Alkhovsky e colleghi hanno raccolto 120 campioni orali (saliva e cellule buccali) e 77 campioni fecali da cinque specie di pipistrelli ferro di cavallo. Il residuo virale è stato isolato e separato dalle particelle animali e studiato utilizzando un’analisi filogenetica di “massima probabilità”. Sono stati identificati due nuovi coronavirus appartenenti al genere Betacoronavirus dei SARS-CoV, denominati Khosta -1 e Khosta-2. Ulteriori analisi genetiche hanno mostrato che l’organizzazione del genoma di questi due coronavirus aveva la somiglianza più significativa con due coronavirus simili alla SARS identificati rispettivamente nel pipistrello a ferro di cavallo bulgaro e keniano nel 2008 e nel 2007. A differenza dei coronavirus simili alla SARS nell’Asia orientale, questi coronavirus mancano di ORF8, una proteina non strutturale presente nei SARS-CoV 1 e 2. Khosta-1 è più strettamente correlato al CoV bulgaro del 2008, ma per il resto ha anche mostrato un’elevata somiglianza con SARS- CoV-2 e altri CoV di origine cinese. È interessante notare, tuttavia, che le proteine strutturali Khosta-1 sono più simili a quelle trovate nel CoV keniota 2007.

A causa della mancanza del gene ORF8, questi due nuovi virus sembrano mettere insieme un’immagine di un lignaggio “occidentale” di coronavirus simili alla SARS, diverso dai lignaggi “orientali” contenenti SARS-CoV e SARS-CoV-2. Questi nuovi ceppi di coronavirus di pipistrello legati alla SARS fanno luce sulle reali potenziali origini del SARS-CoV-2.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Alkhovsky S et al. bioRxiv 2021 May 17:444362.

Grange ZL et al. PNAS USA. 2021 Apr 13;118(15).

Shi W et al. bioRxiv 2021 Mar 8:434390.

Byass P. Glob Health Action. 2020; 13(1):1760490.

Valitutto MT et al. PLoS One 2020; 15(4):e0230802. 

Yu C et al. Virulence 2020; 11(1):1006-1014. 

Yu X et al. Emerg Microbes Infect 2020; 9(1):1470. 

Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di due brevetti sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of patents concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica e salute sui siti web salutesicilia.com, medicomunicare.it e in lingua inglese sul sito www.medicomunicare.com
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