Come i casi di coronavirus continuano ad aumentare in tutto il mondo, gli scienziati e i responsabili politici stanno lavorando con fervore per mitigare questa minaccia alla salute pubblica. I primi casi di un nuovo coronavirus – SARS-CoV-2, o la malattia chiamata COVID-19 – sono apparsi a Wuhan, in Cina, nel dicembre 2019, ma da allora il virus si è diffuso rapidamente, sollevando notevoli preoccupazioni sulle sue implicazioni per la salute umana.
L’ultimo noto per infettare l’uomo, SARS-CoV-2 è nella stessa famiglia dei coronavirus che hanno causato la sindrome respiratoria acuta grave (SARS) nel 2003 e la sindrome respiratoria del Medio Oriente (MERS) nel 2012. Anche se l’attuale tasso di mortalità è inferiore a quello del MERS o della SARS, questa malattia si è già diffusa a più persone e ha causato più morti. Allo stesso tempo, altri virus come l’influenza continuano ad evolversi, adattarsi e infettare milioni di persone ogni anno, rendendo la capacità di sviluppare vaccini efficaci criticamente importante.
Nel suo lavoro, Marta Łuksza, studiosa biomedica e informatica Pew 2019, esplora come le interazioni immunitarie guidano l’evoluzione del virus influenzale. Łuksza è anche assistente professore alla Icahn School of Medicine del Mount Sinai Health System di New York. Ha parlato con Pew di recente per aiutare a contestualizzare la diffusione del virus. Questa intervista è stata modificata per chiarezza e lunghezza.
A. I coronavirus sono una famiglia di virus che causano sintomi di malattie respiratorie negli esseri umani, simili all’influenza o al comune raffreddore. Spesso si trovano nei pipistrelli e in altri mammiferi o uccelli, i coronavirus possono rivelarsi pericolosi se trasmessi tra animali e persone.
Q. Come nasce un virus?
A. Un virus può emergere per la prima volta nell’uomo dopo un’interazione casuale con un ospite animale, durante la quale una persona viene infettata. In molti casi, i virus si trasmettono solo dagli animali all’uomo, ma non possono essere trasmessi da un uomo all’altro. In rari casi, tuttavia, il virus può sopravvivere alla trasmissione tra le persone.
I medici e altri professionisti della salute identificano prima un nuovo virus dopo aver fatto dei test per malattie conosciute e non aver trovato nessuna corrispondenza. Se non possono assegnare il virus attraverso i test ai marcatori proteici noti o al materiale genetico di un particolare virus e c’è un numero crescente di casi simili, questo può indicare qualcosa di nuovo, come il virus SARS-CoV-2 recentemente identificato.
Q. Perché alcuni virus sembrano diffondersi più ampiamente di altri?
A. Sia fattori biologici che demografici possono facilitare la diffusione virale. Biologicamente, se un dato virus è in grado di infettare il corpo attraverso punti di ingresso accessibili, come le cellule epiteliali del naso, può entrare nel tratto respiratorio e diffondersi relativamente facilmente. Quando una persona tossisce o starnutisce, il virus può circolare nell’aria e sulle superfici. La diffusione virale può anche dipendere da quanto velocemente un virus è in grado di replicarsi, disperdendosi così in altre parti del corpo o in nuovi ospiti. Demograficamente, le popolazioni dense dove le persone vivono in stretta vicinanza hanno maggiori probabilità di sperimentare una rapida diffusione virale rispetto alle popolazioni che sono sparse.
A. Il sistema immunitario delle persone ha ricordi di infezioni precedenti che influenzano il modo in cui rispondono a un virus. Per prevenire l’infezione una volta che il corpo è stato esposto a un virus, produce proteine chiamate anticorpi che identificano e neutralizzano le potenziali minacce. Per esempio, quando le persone contraggono l’influenza, hanno probabilmente costruito un certo grado di immunità a causa dell’esposizione precedente, compreso il vaccino antinfluenzale. Nel caso di un nuovo coronavirus, il sistema immunitario non ha visto questo virus prima, e la risposta adattativa è più lenta.
Q. Qual è il processo per sviluppare un nuovo vaccino?
A. In primo luogo, i ricercatori devono isolare il virus e identificare i suoi antigeni – proteine virali che servono come i migliori bersagli del vaccino – contro i quali il sistema immunitario è probabile che crei anticorpi per difendere il corpo dall’infezione. Tuttavia, ogni virus è diverso e richiede un’ulteriore crescita e test in laboratorio, dove viene utilizzata una serie di tecnologie di produzione. Ci sono attualmente tre piattaforme per lo sviluppo del vaccino antinfluenzale, tra cui la crescita del virus in uova di gallina, in cellule di mammifero, o creato sinteticamente dalla sequenza di DNA del ceppo candidato al vaccino. Per un vaccino contro un agente patogeno emerso di recente, il passo successivo è la sperimentazione clinica, durante la quale vengono testate la sicurezza, compresi i possibili effetti collaterali, e l’efficacia.
Per molti agenti patogeni, per esempio il virus del morbillo, il vaccino non deve essere modificato in futuro e rimane efficace nel tempo. Ma altri agenti patogeni, come il virus dell’influenza, hanno la capacità di sfuggire al riconoscimento del vaccino acquisendo nuove mutazioni nei suoi antigeni. Ecco perché una valutazione biennale del vaccino antinfluenzale è fondamentale per aggiornare gli antigeni contenuti nel vaccino.
I ricercatori, me compreso, lavorano con organizzazioni come l’Organizzazione Mondiale della Sanità e partecipano a consultazioni biennali per aiutare a selezionare i vaccini antinfluenzali per gli emisferi nord e sud. Basandosi su dati di sequenze genetiche dell’influenza disponibili al pubblico e provenienti da individui di tutto il mondo, i ricercatori ricreano l’evoluzione dei virus per vedere quali mutazioni si sono verificate e con quale frequenza sono in circolazione. I dati antigenici – informazioni relative agli anticorpi che vengono innescati nel corpo dall’esposizione a diversi marcatori proteici su un virus – aiutano anche i laboratori a caratterizzare la proliferazione virale e quanto bene i vaccini bloccano il virus. Questo è fondamentale per aiutare i funzionari della sanità pubblica a determinare come la malattia infettiva si sta disperdendo a livello globale e attraverso i continenti.
Q. Può dirci di più sulla sua ricerca?
A. Mi concentro principalmente sull’evoluzione del virus dell’influenza e del cancro, che sono entrambi influenzati dalle interazioni con il sistema immunitario. Nel mio ruolo di informatico, lavoro per sviluppare modelli e strumenti software che aggregano i dati per determinare il vantaggio di fitness di un virus – le condizioni in cui un virus sfugge a una risposta immunitaria.
Per il vaccino dell’influenza, questo ci permette di prevedere meglio quali ceppi e mutazioni co-circolanti saranno più comuni da una stagione all’altra. Il mio team è stato pioniere di una classe di modelli di previsione per descrivere meglio i meccanismi di riconoscimento immunitario. Questi modelli valutano anche come la storia dei diversi ceppi virali in un dato periodo di tempo modella il panorama futuro della fuga antigenica di un virus, o quando il sistema immunitario non può riconoscere né eliminare un agente infettivo. Attualmente ci concentriamo sulle interazioni all’interno delle proteine emagglutinina e neuraminidasi dell’influenza, che sono responsabili, rispettivamente, dell’inizio di un’infezione e poi della replicazione e diffusione virale.
Un altro progetto eccitante in cui sono coinvolto è lo sviluppo di un vaccino universale contro l’influenza, che avrebbe come obiettivo parti di un virus che non cambiano o mutano nel tempo. Una volta che avremo identificato con successo le regioni bersaglio per questo vaccino, potrebbe essere in grado di coprire molti più ceppi del virus dell’influenza e salvare migliaia di vite in più ogni anno.