Come comprendere le varianti di COVID-19 e i loro effetti sui vaccini
I ricercatori stanno monitorando i diversi ceppi di SARS-CoV-2 e studiando come si diffondono nella nostra popolazione e nel nostro corpo.
Il post How to Understand COVID-19 Variants and their Effects on Vaccines è apparso per la prima volta su Quanta Magazine . < / p>“>
I virus si evolvono. È quello che fanno. Ciò è particolarmente vero per un virus pandemico come SARS-CoV-2, quello dietro COVID-19. Quando una popolazione è priva di immunità e la trasmissione è ampia, ci aspettiamo che le mutazioni virali appaiano frequentemente semplicemente a causa del numero di virus che si replicano in un breve periodo di tempo. E la crescente presenza di individui immunitari significa che i virus che possono ancora trasmettere in queste popolazioni parzialmente immuni saranno favoriti rispetto alla versione originale. Certo, è quello che abbiamo visto, poiché le notizie avvertono della comparsa di nuove varianti (virus con diverse mutazioni, che li rendono distinti dai loro antenati) e ceppi (varianti che si confermano comportarsi diversamente dall'originale).
Per essere chiari, le mutazioni sono errori casuali che si verificano quando un virus si riproduce. Nel caso di SARS-CoV-2, che ha un genoma a RNA basato su adenina, citosina, guanina e uracile, a volte si verificano degli errori. Forse un'adenina viene scambiata con un uracile (una mutazione sostitutiva che potrebbe verificarsi anche con una qualsiasi delle coppie di basi), o forse una o più basi vengono inserite o eliminate. Se una mutazione cambia effettivamente la proteina codificata da quella parte della sequenza di RNA, si parla di mutazione non sinonima. Le mutazioni che non provocano un cambiamento proteico sono indicate come mutazioni sinonime o silenti.
Fortunatamente, il tasso di mutazione dei coronavirus è generalmente relativamente lento, a causa di una capacità di correzione di bozze nel virus che consente una certa correzione degli errori di replicazione. Tipicamente SARS-CoV-2 accumulerà solo due mutazioni al mese tra le 30.000 paia di basi del suo genoma; è la metà del tasso di un virus influenzale e un quarto del tasso di HIV . Ma con oltre 100 milioni di persone infette fino ad oggi, le mutazioni non sinonime sono inevitabili. Il problema più grande è determinare quali mutazioni forniscono effettivamente al virus un vantaggio sufficiente per aumentarne la diffusione nella popolazione.
Fortunatamente, a questo punto abbiamo le conoscenze per rispondere ad alcune delle domande più urgenti.
Quando hanno iniziato a comparire diversi ceppi del virus SARS-CoV-2?
La prima mutazione di cui siamo venuti a conoscenza è stata la mutazione D614G, segnalata per la prima volta nel marzo 2020. Quando una mutazione provoca un cambiamento nella sequenza proteica, il suo nome si riferisce all'amminoacido ancestrale, alla sua posizione e quindi al nuovo amminoacido. Questa mutazione ha cambiato l'amminoacido aspartato (abbreviato come D) nella 614a posizione nella proteina del picco del virus in glicina (G). Poiché la proteina spike consente al virus di legarsi alle cellule ospiti, il cambiamento è significativo; mutazioni qui potrebbero aiutarlo a legarsi in modo più efficiente al recettore ospite (chiamato ACE2).
Tuttavia, non è ancora chiaro se questo sia il caso del D614G. Gli autori di un articolo che descrive la mutazione hanno suggerito che la rapida diffusione di varianti portatrici di questa mutazione, combinata con analisi in vitro del comportamento virale e dati clinici che coinvolgono persone infette da essa, significava che D614G forniva un vantaggio selettivo a queste varianti e la mutazione si stava quindi diffondendo. Altri non erano convinti , suggerendo una logica alternativa per il predominio della mutazione D614G: lo spostamento del focus geografico dell'epidemia, dalla Cina all'Europa (soprattutto Italia) agli Stati Uniti In Cina, la versione originale del virus, con l'aspartato (D) nella 614a posizione, era prevalente; in Europa, e successivamente negli Stati Uniti, era quello nuovo, con la glicina. Con ulteriori casi esportati, inclusa la mutazione D614G, questa variante potrebbe essere diventata il lignaggio principale a causa semplicemente della fortuna o dell '"effetto fondatore" – il che significa che il lignaggio ha dominato semplicemente perché è stato il primo a popolare quella zona – piuttosto che un vantaggio selettivo . Non siamo ancora sicuri.
Da settembre 2020, in tutto il mondo sono state identificate numerose altre mutazioni della SARS-CoV-2. Alcune delle varianti attualmente in circolazione nella popolazione sembrano essere evolutivamente più adatte rispetto alle loro controparti più vecchie, con una migliore trasmissione, letalità o entrambi. Ora che il virus si è diffuso quasi ovunque, quando vediamo nuove varianti superare una popolazione, è molto più probabile che sia dovuto alla selezione – una migliore forma fisica – che all'effetto fondatore. Ciò è supportato dal fatto che molte delle varianti mostrano segni di evoluzione convergente: i virus sono atterrati indipendentemente sulle stesse mutazioni che li rendono più trasmissibili, dando loro un vantaggio evolutivo rispetto ai ceppi preesistenti.
Quali sono alcune delle varietà più importanti?
La più nota è probabilmente la variante B.1.1.7, rilevata per la prima volta nel Regno Unito nel settembre del 2020. Qui il nome deriva da un sistema chiamato lignaggi Pango , dove A e B rappresentano lignaggi primitivi, ei numeri dopo la lettera rappresentano rami di quei lignaggi. B.1.1.7 contiene 23 mutazioni che lo differenziano dal suo antenato wild-type. Uno studio ha suggerito che la variante è del 35% -45% più trasmissibile e che probabilmente è stata introdotta negli Stati Uniti tramite viaggi internazionali almeno otto volte. Mentre l'aumento della trasmissione – ma non la letalità – sembra essere un segno distintivo di questa variante, un gruppo ha riferito che B.1.1.7 può anche essere associato a un aumento del rischio di morte.
Nel frattempo, nel dicembre 2020, un'altra variante denominata B.1.351 è stata identificata per la prima volta in Sud Africa, e subito dopo una variante chiamata P.1 è stata trovata a Manaus, in Brasile , durante una seconda ondata di infezioni in quella città. (Manaus era già stata colpita duramente in aprile e i funzionari pensavano che fosse stata raggiunta l'immunità di gregge.) Entrambe queste varianti sembrano anche rendere il virus più facile da catturare.
Poiché sembrano tutti avere un vantaggio di trasmissione rispetto ai lignaggi stabiliti, probabilmente vedremo queste varianti continuare a diffondersi. Un lavoro recente ha previsto che la variante B.1.1.7 potrebbe diventare il lignaggio dominante e rappresentare più della metà dei casi identificati negli Stati Uniti a metà marzo.
In che modo queste varianti differiscono dal virus originale?
Come con D614G, molte mutazioni comportano modifiche alla proteina spike. Una mutazione chiave in B.1.1.7 è chiamata N501Y, che cambia il residuo di un amminoacido chiamato asparagina (N) in una tirosina (Y) denominata nella posizione 501 lungo la proteina spike. Il motivo esatto per cui questo potrebbe rendere il virus più trasmissibile non è ancora stato compreso; forse consente un migliore legame alle cellule ospiti, quantità maggiori di virus nel sistema respiratorio, una migliore replicazione virale, una combinazione di questi o qualcos'altro completamente. Esperimenti per capirlo sono in corso nei laboratori di tutto il mondo.
B.1.351 e P.1 hanno la mutazione N501Y e un'altra chiamata E484K, che scambia l'acido glutammico (E) con la lisina (K) alla posizione della proteina spike 484. Questa mutazione è particolarmente preoccupante in quanto sembra essere migliore nella fuga di anticorpi- immunità mediata : rende più difficile per gli anticorpi del corpo legarsi alla proteina spike e quindi impedire al virus di entrare nelle cellule.
Oltre a questi cambiamenti specifici, i lignaggi B.1.351 e P.1 hanno anche circa 20 mutazioni uniche aggiuntive ciascuno. Se entrambe le varianti sono davvero migliori dei virus più vecchi per sfuggire all'immunità, questo potrebbe spiegare alcuni dei secondi picchi di Manaus e potrebbe lasciare individui precedentemente infetti a rischio di reinfezione da queste varianti. In effetti, diversi casi clinici in Brasile hanno già documentato tali reinfezioni con varianti contenenti la mutazione E484K.
I vaccini sono ancora efficaci contro queste varianti?
Sì, ma forse non altrettanto efficace.
In un paio di manoscritti recenti, gli sviluppatori dei vaccini Moderna e Pfizer-BioNTech hanno esaminato se gli anticorpi provenienti da individui vaccinati avrebbero neutralizzato (impedito la replica) virus contenenti forme mutate della proteina spike SARS-CoV-2 in coltura cellulare. Gli anticorpi hanno funzionato bene contro un virus portatore delle mutazioni B.1.1.7, ma la neutralizzazione è stata ridotta quando sono state introdotte le mutazioni B.1.351. Tuttavia, entrambe le aziende si aspettano che i vaccini funzionino bene anche contro questa variante; il livello più basso di anticorpi protettivi è ancora considerato sufficiente per prevenire l'infezione. Anche i vaccini Novavax e Johnson & Johnson , non ancora disponibili negli Stati Uniti, sembravano essere meno efficaci contro le varianti B.1.351 e P.1 negli studi.
In futuro potrebbero essere necessari booster su misura per nuove varianti e molti sono già in fase di sviluppo.
Da dove vengono queste nuove versioni del virus?
Non siamo sicuri. Per il ceppo B.1.1.7 nel Regno Unito, non sembrano esserci varianti virali "intermedie" chiare per dimostrare che questo ceppo si è evoluto dai ceppi dominanti precedenti, accumulando mutazioni lentamente nel tempo in uno schema graduale.
Invece, gli scienziati stanno iniziando a pensare che potrebbe esserci stato un enorme balzo evolutivo, che potrebbe essersi verificato in un individuo noto che soffre di un'infezione persistente. Un caso clinico del dicembre 2020 descrive un'infezione da SARS-CoV-2 in un uomo gravemente immunocompromesso. Nel corso del tempo, gli scienziati hanno scoperto che la popolazione di virus che ospitava ha subito "un'evoluzione virale accelerata", probabilmente a causa dell'incapacità del suo sistema immunitario di tenere sotto controllo il virus. Durante l'esame delle mutazioni specifiche, i medici hanno individuato sia N501Y che E484K, anch'essi parte delle varianti B.1.351 e P.1 che si sono presentate nello stesso periodo, anche se l'uomo non aveva nessuna delle due varianti.
Ora immagina che questo processo avvenga ancora e ancora, in tutto il mondo. Basta una sola variante che si replica nella persona giusta e nel contesto giusto per decollare e diffondersi nella popolazione.
Cosa stiamo facendo negli Stati Uniti per trovare e fermare queste varianti?
Non tanto quanto dobbiamo fare, ma più di quanto stessimo facendo. Al 7 febbraio 2021, gli Stati Uniti si sono classificati al 36 ° posto nel mondo in termini di sequenziamento dei nostri isolati virali, effettuando analisi genomiche solo dello 0,36% dei nostri casi confermati . Per confronto, il Regno Unito sequenzia circa il 10% dei casi e la Danimarca il 50%. L'amministrazione Biden ha aumentato notevolmente gli obiettivi di sequenziamento e ha stanziato fondi aggiuntivi per il sequenziamento virale.
Per quanto riguarda fermarli, dobbiamo continuare a fare quello che abbiamo sempre fatto: indossare maschere, mantenere le distanze sociali, restare a casa, lavarsi le mani. Ora possiamo anche aggiungere la vaccinazione non appena è disponibile un vaccino. Questo è importante anche se le varianti riducono in qualche modo l'efficacia del vaccino, come sembrano fare almeno le varianti B.1.351 e P.1: una diminuzione dell'efficacia è ancora meglio di nessuna efficacia, e anche un vaccino che è meno efficace nel prevenire l'infezione può ancora proteggere da malattie gravi.
La chiave è fornire meno esca per l'incendio: ridurre gli ospiti sensibili alle varianti e interrompere la loro replicazione seguendo gli interventi di salute pubblica di base e vaccinandosi. Quando il virus rischia di subire mutazioni benefiche, è come se avesse vinto alla lotteria; come suggerisce la virologa Angela Rasmussen, dobbiamo " smetterla di vendere i biglietti ".
Il post Come capire le varianti di COVID-19 e i loro effetti sui vaccini è apparso per la prima volta su Quanta Magazine .
Questa è la traduzione automatica di un articolo pubblicato su Quanta Magazine all’URL https://www.quantamagazine.org/how-to-understand-covid-19-variants-and-their-effects-on-vaccines-20210225/ in data Thu, 25 Feb 2021 15:13:25 +0000.