VIRUS: I protagonisti delle nostre pandemie

La storia dell’uomo è stata caratterizzata da epidemie e pandemie. Al giorno d’oggi stiamo affrontando da ormai quasi 2 anni una pandemia da virus chiamato SARS-COV-2 o più comunemente coronavirus.

I virus non sempre provocano danni agli individui infetti, infatti a volte vengono controllati dal sistema immunitario e non provocano nessun danno. In altri casi invece il virus riesce a colpire le cellule umane e può causare vari sintomi di diversa natura e gravità, in questo caso si parla di patogenicità del virus.

Alcuni sintomi possono essere anche molto gravi, tali da portare alla morte del paziente e in questi casi si parla di letalità del virus, ossia il numero di morti sul totale degli individui che hanno contratto quel virus in modo sintomatico.

La mortalità invece indica la percentuale di morti sul totale degli individui contagiati che siano sintomatici o asintomatici.

La contagiosità del virus, infine, è un parametro che indica la capacità che esso ha di diffondersi da individui già infetti ad individui sani. La contagiosità di un virus si calcola con l’indice R0, questo parametro rappresenta il numero medio di persone sane che vengono contagiate da ogni singola persona già contagiata. In epidemiologia viene utilizzato anche l’Rt che è nei fatti lo stesso indicatore di trasmissibilità ma calcolato sull’andamento dei contagi sia prima che dopo l’applicazione delle misure di contenimento dell’epidemia stessa, questo è utile anche per verificare se le misure di contenimento applicate sono sufficienti a fermare il virus.

Per descrivere come e quanto velocemente si sta diffondendo un virus, possiamo rifarci a termini come focolaio epidemico, epidemia e pandemia.

Un focolaio epidemico indica una regione ben circoscritta in cui, in un periodo limitato di tempo, si verifica un aumento improvviso dei casi di un virus.

Si parla, invece, di epidemia quando un patogeno si diffonde velocemente da un individuo malato a più di una persona, perciò provoca un forte aumento della diffusione del virus.

Un’epidemia diventa una pandemia quando un virus si espande in tutto il mondo. Per dichiarare pandemico un virus, questo deve rispettare una classificazione con 6 criteri progressivi sviluppata dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS).

Le nostre condizioni di vita, e in particolare i trasporti rapidi e l’aumento della popolazione nelle città, sono ideali per consentire al virus di diffondersi rapidamente.

Oggi il contatto tra uomini e animali è cresciuto, di conseguenza la probabilità di incontrare microrganismi che sono in grado di fare un salto di specie è aumentata. Questo porta a malattie come le zoonosi.

Le zoonosi sono malattie o infezioni che vengono trasmesse dagli animali all’uomo. Il contagio può avvenire direttamente o indirettamente, ad esempio, con il contatto con animali infetti, mediante vettori biologici (zanzare, zecche ecc.) o attraverso il consumo di alimenti contaminati da microrganismi o dalle loro tossine (tossinfezioni).

In linea generale, l’uomo può contagiarsi, in seguito a:

Contatto diretto con animali infetti o portatori dell’infezione (ad esempio tramite morsi e graffi di animali malati, punture di insetti)

Contatto indiretto con materiali contaminati dagli stessi, che fungono da veicoli (saliva, feci, urina, sangue e altri liquidi corporei).

I vettori sono organismi in grado di trasmettere dei patogeni da un animale infetto all’uomo o ad un altro animale. Nella maggior parte dei casi, sono coinvolti insetti come zanzare, zecche, pulci, cimici e mosche. Tra le malattie trasmesse da vettori rientrano: la febbre gialla e la malaria.

Quando un agente patogeno riesce ad evolvere e trasmettersi direttamente dall’animale all’uomo, si parla di salto di specie (in inglese: spillover).

Il salto di specie è un fenomeno naturale che si può verificare, in genere, a seguito di un contatto prolungato tra l’uomo e l’animale portatore del patogeno originale, se quest’ultimo è capace di adattarsi al nuovo ospite.

Spillover: Quando Si Verifica?

Consideriamo i virus, i patogeni più comuni nelle zoonosi: grazie alla loro capacità di cambiare per adattarsi all’ospite (tramite mutazioni del materiale genico, che fornisce istruzioni su come assemblare copie del virus stesso, o altre modificazioni), possono acquisire nuove capacità.

Hotspot: Significato e Ruolo

Gli hotspot sono i pericolosi punti caldi in cui si sviluppano condizioni favorevoli per la trasmissione dei patogeni dagli animali selvatici all’uomo. Questi sono generalmente localizzati in regioni del nostro Pianeta che presentano specifiche caratteristiche ambientali, ecologiche e socio-economiche.

Una zoonosi diventa pandemica quando coesistono tre fattori:

Il patogeno responsabile deve essere in grado di infettare le cellule umane;
Deve esserci esposizione/contatto tra esseri umani e altri animali;
Una volta effettuato il cosiddetto salto di specie, il virus deve essere trasmissibile tra esseri umani.

I coronavirus (CoV) sono un’ampia famiglia di virus respiratori che possono causare malattie da lievi a moderate, dal comune raffreddore a sindromi respiratorie come la MERS (sindrome respiratoria mediorientale, Middle East respiratory syndrome) e la SARS (sindrome respiratoria acuta grave, Severe acute respiratory syndrome). Sono chiamati così per le punte a forma di corona che sono presenti sulla loro superficie. I coronavirus sono comuni in molte specie animali (come i cammelli e i pipistrelli) ma in alcuni casi possono evolversi e infettare l’uomo per poi diffondersi nella popolazione. Un nuovo coronavirus è un nuovo ceppo di coronavirus che non è stato precedentemente mai identificato nell’uomo. I coronavirus umani conosciuti ad oggi, comuni in tutto il mondo, sono sette, alcuni identificati diversi anni fa (i primi a metà degli anni Sessanta) e alcuni identificati nel nuovo millennio.

Coronavirus umani comuni:

229E (coronavirus alpha)
NL63 (coronavirus alpha)
OC43 (coronavirus beta)
HKU1 (coronavirus beta)

Altri coronavirus umani:

MERS-CoV (il coronavirus beta che causa la Middle East respiratory syndrome)
SARS-CoV (il coronavirus beta che causa la Severe acute respiratory syndrome)
SARS-CoV-2 (il coronavirus che causa il COVID-19)

I virus (termine latino, veleno) sono dei parassiti intracellulari che richiedono una cellula vivente per completare il proprio ciclo vitale. Essi sono in grado di infettare qualsiasi cellula e può causare patologie gravi nell’uomo e animali. La definizione appropriata del virus è quella di elementi genetici mobili perché trasportano all’interno del capside una molecola di acido nucleico (DNA/RNA) che iniettata nella cellula ospite gestisce gli enzimi coinvolti nella trascrizione e traduzione, per poi produrre nuovi virioni rilasciati all’esterno.

Ogni virus ha una forma extracellulare detta virione responsabile del riconoscimento della cellula ospite e dà inizio alla fase intracellulare del suo ciclo vitale, che coincide con il processo infettivo. Nella forma extracellulare presentano forme e dimensioni diverse. I virus sono più piccoli delle cellule batteriche, e solo negli anni 40 fu possibile osservarli al microscopio.

Il coronavirus da sindrome respiratoria acuta grave, abbreviato in SARS-CoV è un ceppo virale della specie SARS-related coronavirus, all’origine dell’epidemia di SARS del 2003. Esistono centinaia di altri ceppi correlati al SARS-CoV-1, tutti noti solo per infettare specie non umane: i pipistrelli sono il principale serbatoio di molti ceppi di coronavirus correlati alla SARS e sono stati identificati numerosi ceppi nelle civette delle palme, che sono state probabilmente gli antenati del SARS-CoV-1.

Il MERS-CoV è un virus facente parte del genere Betacoronavirus (famiglia Coronaviridae), sottogenere Merbecovirus. Si tratta del sesto coronavirus riconosciuto in grado di infettare esseri umani, responsabile della sindrome respiratoria mediorentale da Coronaviruss. Il Mers-CoV è un tipo di coronavirus simile al virus della SARS ma distinto da esso e dai coronavirus del raffreddore comune. Fino al 23 maggio 2013, il Mers-CoV era spesso stato indicato come un virus SARS-simile. Rispetto ad esso però può causare maggiore mortalità, infatti è pari al 34%. Questo virus arriva all’uomo tramite il contatto tra i pipistrelli e gli animali domestici.

Il primo caso di infezione umana di SARS-CoV-2 è emerso nella provincia cinese dell’Hubei (quella di Wuhan) negli ultimi mesi del 2019 e diffusosi in tutto il pianeta.

Il genoma del virus è organizzato “a blocchi”: da una parte, i geni che codificano per proteine non strutturali, tra cui esonucleasi e polimerasi, dall’altra i geni che codificano per le proteine strutturali e del capside.

I geni per le proteine strutturali sono intervallati da regioni dell’RNA che codificano per geni accessori, la cui funzione non è ancora del tutto nota. In uno studio, sono stati confrontati i genomi del SARS-Cov-2 con i genomi di altri coronavirus presenti in natura o comparsi nel passato. Studiando la proteina spike, si è sottolineato una peculiarità nel dominio RBD, la porzione che lega il recettore ACE2. Gli amminoacidi che lo compongono sono diversi rispetto alle sequenze RBD di altri coronavirus e mostrano un’alta efficienza nel legare ACE2. Queste modifiche non sono state introdotte artificialmente perché per realizzarle si sarebbero dovuti utilizzare i cosiddetti reverse genetic systems specifici per i beta-coronavirus. Questi sistemi permettono di apportare modifiche, utilizzando delle porzioni di virus ben conosciute: frammenti genetici che sarebbero stati una “firma” di avvenuta manipolazione. Ma nessuna di queste porzioni è stata rilevata all’interno del SARS-Cov-2. L’ipotesi più probabile e perfettamente compatibile con le sequenze ritrovate è che il SARS-CoV-2 si sia evoluto casualmente in natura, sviluppando caratteristiche nuove a partire da un virus precedente.

I coronavirus hanno il genoma più grande, circa 30 kilobasi, di tutti i virus a RNA. In particole il genoma del SARS-CoV-2 è formato da circa 29000 basi. Più è lungo il genoma, più è probabile che avvengano mutazioni, nonostante il lavoro dell’esonucleasi in coppia con la polimerasi per correggere gli errori di copiatura del genoma, abbattendo molto il tasso di mutazione. Grazie a questi sistemi enzimatici il virus SARS-CoV-2 ha la caratteristica di mutare più lentamente. I tempi di mutazione ed evoluzione dei coronavirus risultano più lenti rispetto ad altre famiglie virali. Questi meccanismi, causa di tassi di mutazione inferiore, sono in parte compensati dagli elevati tassi di replicazione e diffusione. Analizzando le sequenze genetiche provenienti da campioni di pazienti in tutto il mondo, oggi sono note circa 8000 mutazioni nel genoma del SARS-CoV-2. La maggior parte delle mutazioni non ha un impatto significativo qualcuna può dare al virus alcune caratteristiche come ad esempio un vantaggio selettivo rispetto alle altre attraverso una maggiore trasmissibilità, una maggiore patogenicità con forme più severe di malattia o la possibilità di aggirare l’immunità precedentemente acquisita da un individuo o per infezione naturale o per vaccinazione. In questi casi diventano motivo di preoccupazione, e devono essere monitorate con attenzione.