Nuovi metodi di analisi genetica hanno rivelato 40 nidovirales precedentemente sconosciuti, mostrando come gli scambi genetici tra questi possano portare a cambiamenti significativi nel loro comportamento e aumentare la minaccia per la salute umana. Questa svolta offre il potenziale sia per prevedere che per prevenire future epidemie virali.
Il pericolo dei nuovi nidovirales
Appaiono all’improvviso e, come il coronavirus SARS-CoV-2, possono scatenare grandi epidemie: si tratta di 40 nuovi nidovirales. Non sono realmente nuovi, ma sono cambiati geneticamente.
Nuove analisi genetiche effettuate da un team internazionale di ricercatori hanno infatti indicato che lo scambio di materiale genetico tra diverse specie di virus può creare nuovi agenti patogeni con caratteristiche significativamente alterate e potenzialmente più minacciose.
Lo studio su larga scala è stato condotto dai virologi del Centro tedesco per la ricerca sul cancro (DKFZ).
Lo studio
“Utilizzando un nuovo metodo di analisi assistita da computer, abbiamo scoperto 40 nidovirales precedentemente sconosciuti in vari vertebrati, dai pesci ai roditori, inclusi 13 coronavirus”, ha affermato il leader del gruppo DKFZ Stefan Seitz.
Con l’aiuto di computer ad alte prestazioni, il gruppo di ricerca, di cui fa parte anche il gruppo di lavoro di Chris Lauber del Centro Helmholtz per la ricerca sulle infezioni di Hannover, ha vagliato quasi 300.000 set di dati. Secondo il virologo Seitz, il fatto che ora possiamo analizzare quantità così grandi di dati in una volta sola apre prospettive completamente nuove.
La ricerca sui nidovirales è ancora nella sua relativa fase embrionale. Si conosce solo una frazione di tutti i virus presenti in natura, soprattutto quelli che causano malattie negli esseri umani, negli animali domestici e nelle colture. Il nuovo metodo promette quindi un salto di qualità nelle conoscenze per quanto riguarda il serbatoio naturale del virus.
Stefan Seitz e i suoi colleghi hanno inviato dati genetici di vertebrati archiviati in database scientifici attraverso i loro computer ad alte prestazioni con nuove domande e hanno cercato animali infetti dal virus per ottenere e studiare materiale genetico virale su larga scala. L’attenzione principale si è concentrata sui cosiddetti nidovirales, che comprendono la famiglia dei coronavirus.
I nidovirales, il cui materiale genetico è costituito da RNA ( acido ribonucleico ), sono diffusi nei vertebrati. Questo gruppo di virus ricco di specie ha alcune caratteristiche comuni che li distinguono da tutti gli altri virus a RNA. Per il resto, però, i nidovirales sono molto diversi tra loro, per quanto riguarda le dimensioni del loro genoma.
Per quanto riguarda la comparsa di nuovi virus è particolarmente interessante una scoperta: negli animali ospiti che vengono infettati contemporaneamente da diversi virus, durante la replicazione del virus può verificarsi una ricombinazione dei geni virali.
“A quanto pare, i nidovirales che abbiamo scoperto nei pesci scambiano spesso materiale genetico tra diverse specie di virus, anche oltre i confini familiari”, ha spiegato Stefan Seitz: “E quando parenti lontani si “incrociano”.
Questo può portare alla comparsa di virus con proprietà completamente nuove. Secondo Seitz tali salti evolutivi possono influenzare l’aggressività e la pericolosità dei nidovirales, ma anche il loro attaccamento a determinati animali ospiti.
“Uno scambio genetico, come abbiamo riscontrato nei virus dei pesci, probabilmente avverrà anche nei virus dei mammiferi“, ha aggiunto Stefan Seitz. I pipistrelli, che, come i toporagni, sono spesso infettati da un gran numero di virus diversi, sono considerati un vero e proprio crogiolo. Probabilmente il coronavirus SARS-CoV-2 si è sviluppato anche nei pipistrelli e da lì è passato all’uomo.
Dopo lo scambio genetico tra nidovirales, la proteina spike con cui i virus si agganciano alle cellule ospiti spesso cambia. Chris Lauber, primo autore dello studio, è riuscito a dimostrarlo mediante l’analisi degli alberi genealogici.
La modifica di questa molecola di ancoraggio può modificare in modo significativo le proprietà dei virus a proprio vantaggio, aumentandone l’infettività o consentendo loro di cambiare ospite. Un cambiamento di ospite, soprattutto dagli animali all’uomo, può facilitare notevolmente la diffusione del nidovirales, come ha dimostrato con enfasi la pandemia del coronavirus.
I “game changer” virali possono apparire all’improvviso in qualsiasi momento, diventando una minaccia enorme e, se arriva il momento critico, innescando una pandemia. Il punto di partenza può essere un singolo animale ospite doppiamente infetto.
Conclusioni
Il nuovo processo informatico ad alte prestazioni potrebbe contribuire a prevenire la diffusione di nidovirales. Questo consente una ricerca sistematica di varianti virali potenzialmente pericolose per l’uomo, ha specificato Stefan Seitz.
Il ricercatore della DKFZ vede un’altra importante possibile applicazione per quanto riguarda il suo campo speciale di ricerca, la carcinogenesi associata ai virus: “Potrei immaginare che potremmo usare il nuovo High Performance Computing (HPC) per esaminare sistematicamente i virus dei malati di cancro o delle persone immunocompromesse. Sappiamo che il cancro può essere scatenato da virus, l’esempio più noto è il papillomavirus umano. Ma probabilmente finora stiamo vedendo solo la punta dell’iceberg. Il metodo HPC offre l’opportunità di rintracciare virus che, prima non rilevati, si annidano nell’organismo umano e aumentano il rischio di tumori maligni”.
La ricerca è stata pubblicata su PLOS Pathogens.
