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    Varianti del Covid: cos’è il sequenziamento, i vaccini sono inefficaci? Perché il virus muta?

    Tutti i virus mutano. Quindi, anche i virus a RNA come il Sars-CoV-2, responsabile della pandemia di Covid 19, è soggetto a modifiche del proprio genoma dando origine alle cosiddette “varianti del Covid“; tuttavia, alcune di esse possono non comportare grandi conseguenze mentre altre potrebbero aver acquisito maggiore trasmissibilità, patogenicità con forme più severe di malattia e la possibilità di aggirare l’immunità precedentemente acquisita da un individuo o per infezione naturale o per vaccinazione.

    Tutte e tre queste conseguenze spaventano: una maggiore trasmissibilità implica introdurre misure ancora più restrittive per evitare assembramenti o spostamenti che possano favorire la circolazione del virus; aumento della patogenicità determina una probabilità più alta che il virus sia più virulento, richiedendo maggiori cure mediche e ricoveri ospedalieri; infine, l’ultima conseguenza renderebbe inefficace la campagna vaccinale iniziata il 27 Dicembre e la necessità di nuovi vaccini. La soluzione? Accelerare con le vaccinazioni e aumentare il sequenziamento.

    Perché un virus muta

    Entrata del Sars-CoV-2 nel corpo e possibili mutazioni. Credits: Scienza in Rete (Tommaso Curiale con BioRender)

    L’evoluzione di ogni forma di vita è la conseguenza di modificazioni genotipiche con l’obiettivo di adattarsi a nuovi ambienti e sopravvivere; si evidenzia che la probabilità che questo si verifichi sia tanto maggiore quanto inferiore è la complessità genomica dell’organismo considerato, per questo motivo, i virus, dato il ridotto numero di geni posseduti, tendono più facilmente a subire mutazioni. Come sappiamo, il Sars-CoV-2 responsabile del Covid 19 è a filamento singolo di RNA con polarità positiva, appartenente a una sottofamiglia degli Orthocoronavirinae, il cui ingresso nell’uomo avviene mediante la sua glicoproteina spike che è in grado di legarsi al recettore ACE2, espresso dalle cellule dei capillari dei polmoni e, una volta entrato, incomincia a replicarsi.

    Tuttavia, durante questo processo potrebbero verificarsi degli “errori di battitura” che danno origine a dei filamenti che non sono esattamente uguali a quelli originari: per semplicità, potremmo immaginarci il singolo filamento di RNA costituito da una serie di blocchetti (tecnicamente chiamati nucleotidi) che devono essere disposti in un preciso ordine; qualora dovesse verificarsi una modifica a questa sequenza come aggiunta, sottrazione o sostituzione di uno o più nucleotidi, si ottiene un filamento simile a quello originario ma fondamentalmente è diverso.

    Sequenziamento per individuare le varianti del Covid

    Genoma di oltre 29.000 basi del Sars-CoV-2. Credits: Swiss Institute of Bioinformatic 

    Dunque, risalire esattamente alla struttura primaria di una molecola (ovvero conoscere l’esatta sequenza di nucleotidi) prende il nome di sequenziamento ed è importante perché solo così possiamo sapere con quale variante abbiamo a che fare. Ad oggi, l’ECDC (European Centre for Disease Prevention and Control) raccomanda di sequenziare almeno circa 500 campioni selezionati casualmente ogni settimana a livello nazionale scelti tra soggetti positivi nonostante siano stati vaccinati, contesti di alto rischio e casi di reinfezione; ovviamente, più si sequenziano frammenti, meglio possiamo capire la diffusione delle nuove varianti del Covid.

    Next Generation Sequencing: sequenziamento in parallelo

    Purtroppo, questa procedura richiede più tempo e, per questo motivo, diversi centri italiani si stanno mobilitando per acquistare strumentazioni sempre più efficienti per sequenziare al giorno più campioni possibili: un esempio è il super robot da 200.000 euro in grado di analizzare fino a 96 campioni contemporaneamente in 24 ore, rispetto ai 24 processati in 48 ore. Il dispositivo sfrutta la tecnologia NGS (Next Generation Sequencing) ed è in grado di lavorare su più frammenti in parallelo attraverso tre step: preparazione e immobilizzazione, reazione di amplificazione e reazione di sequenziamento.

    La prima consiste nella frammentazione dell’acido nucleico tramite metodi acustici, enzimatici o chimici e successivamente si prosegue con l’aggiunta degli adattatori, necessari per ancorare e immobilizzarlo al supporto sul quale avrà luogo la reazione di sequenziamento; il secondo step sfrutta la reazione di PCR, la stessa utilizzata nei tamponi molecolari, per indurre la moltiplicazione (nonché amplificazione) di frammenti di acidi nucleici; infine, ogni ciclo di sequenziamento consiste nell’immergere il campione immobilizzato in una soluzione contenente nucleotidi con il ruolo di sonde perché, se complementari alla sequenza, si accoppieranno secondo la nota legge delle basi azotate.

    Varianti del Covid in Italia

    Mutazione dei geni nelle tre varianti del Covid. Credits: Centers for Disease Control and Prevention

    Mutazioni di singole porzioni del filamento di RNA si sono registrate da inizio epidemia ma, quando si accumulano nel tempo, il virus può cambiare le proprie caratteristiche al punto tale da dare origine a una variante più virale rispetto all’originale. Ad oggi, le varianti del Covid in Italia che preoccupano maggiormente sono tre: la sudafricana e la brasiliana che si teme possano essere più pericolose e possano rendere inefficaci i vaccini.

    La terza è quella inglese, isolata per la prima volta nel settembre 2020 in Gran Bretagna mentre in Italia a Dicembre. Nello specifico, le zone in cui il virus è mutato sono nella proteina spike attraverso cui si lega al substrato dell’ospite, dunque, questa mutazione, chiamata N501Y, rende il contatto con ACE2 più facile, ciò giustifica la maggiore contagiosità caratteristica della variante inglese e che, inevitabilmente, porta a crescere l’Rt. Secondo l’ultimo monitoraggio nazionale del 3-4 Febbraio, un caso positivo su cinque è portatore della variante inglese, cioè il 17,8% dei casi totali; per questo motivo, si teme che nel giro di poco tempo risulti la variante del Covid predominante.

    In 5-6 settimane la variante inglese potrebbe sostituire il virus Sars-Cov-2 ora circolante

    afferma Brusaferro, presidente dell’Istituto superiore di sanità

    È possibile individuare le varianti dai tamponi molecolari?

    Potrebbe sorgere spontanea la domanda visto che entrambe le tecniche prevedono la reazione di PCR, tuttavia, non è possibile utilizzare i tamponi molecolari per la ricerca delle varianti del Covid perchè quest’ultimi si limitano a individuare l’RNA virale per fornire una diagnosi, ma non effettuano il mappaggio dell’intero genoma del virus. Infatti, il sequenziamento è uno step successivo che avviene solo sui tamponi che hanno dato esito positivo.

    I vaccini attuali sono ancora efficaci su queste varianti del Covid?

    Facciamo il punto della situazione dei vaccini attualmente in commercio contro le varianti del Covid.

    È forse la questione che più preoccupa: quella inglese sembrerebbe rispondere ai vaccini, mentre le altre due varianti destano maggiori incertezze. In particolare, secondo uno studio il vaccino di Astrazeneca non è in grado di proteggere dall’infezione dovuta alla variante sudafricana ma è bene sottolineare che, il campione di soggetti analizzati era ristretto e nulla è detto sulla virulenza, ovvero potrebbe verificarsi che ci si ammali ugualmente ma con conseguenze della malattia meno gravi rispetto a non essere vaccinati.

    Invece per quanto riguarda il vaccino Pfizer, in un modello al laboratorio che, simula la realtà ma quindi non è esattamente uguale, è emerso che il siero dei vaccinati riesce a neutralizzare anche le nuove varianti. Nell’attesa di nuovi studi, è bene sottolineare di continuare a rispettare le norme che tutti conosciamo (distanziamento, mascherine e igienizzanti mani) perché, se queste varianti del Covid sono più contagiose, dobbiamo prestare più attenzione; inoltre, è necessario accelerare la campagna di vaccinazione così da ridurre la possibilità che il virus muti.

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