Come può essere sorta la variante Omicron di COVID-19?

Una delle caratteristiche insolite e più intriganti della variante Omicron pesantemente mutata è che ha acquisito tutte le mutazioni in una singola esplosione in un brevissimo lasso di tempo. Il grado di cambiamento è così alto che alcune persone pensano che potrebbe essere un nuovo ceppo di coronavirus umano (SARS-CoV-3?). Come può essersi verificato un livello così alto di mutazione in un lasso di tempo così breve? Alcuni sostengono che Omicron potrebbe essersi evoluto da un paziente immunodepresso con qualche infezione cronica come l'HIV/AIDS. Oppure potrebbe essersi evoluto nell'attuale ondata in Europa che ha visto tassi di trasmissione molto elevati? Oppure, potrebbe essere associato a qualche ricerca sulla funzione Gain-of (GoF) o altro? Chi ne beneficia? Non è possibile trarre alcuna conclusione in questa fase. Tuttavia, questo articolo tenta di fare luce sulle varie dimensioni associate al fenomeno.  

La nuova variante COVID-19 recentemente segnalata dal Sudafrica il 25^th Novembre 2021 si è diffuso in diversi paesi del mondo, ovvero Regno Unito, Canada, Giappone, Australia, Austria, Hong Kong, Israele, Spagna, Belgio, Danimarca e Portogallo. Questo è stato designato come una nuova variante preoccupante (VOC) dall'OMS e denominato Omicron. Omicron è caratterizzato da 30 cambiamenti di aminoacidi, tre piccole delezioni e un piccolo inserimento nella proteina spike rispetto al virus originale¹. Tuttavia, in base ai tassi di mutazione² di virus a RNA, non è possibile sviluppare più di 30 mutazioni durante la notte. Ci vorrebbero da 3 a 5 mesi per generare 6 mutazioni nel genoma di 30 kb di SARS-CoV-2 in base al tasso di mutazione a cui il virus subisce naturalmente² al momento della trasmissione da host a host. Seguendo questo calcolo, ci sarebbero voluti dai 15 ai 25 mesi per far emergere qualcosa come Omicron, con 30 mutazioni. Tuttavia, il mondo non ha visto questa graduale mutazione aumentare nel suddetto periodo di tempo. Si sostiene che questa variante si sia evoluta da un'infezione cronica di un paziente immunocompromesso, forse un paziente HIV/AIDS non trattato. In base al grado di cambiamento, dovrebbe essere classificato come un nuovo ceppo di virus (potrebbe essere SARS-CoV-3). Tuttavia, il numero di mutazioni presenti potrebbe essere indicativo della sua maggiore trasmissibilità rispetto ad altre varianti. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per confermarlo. 

Le prossime settimane sono fondamentali per determinare la trasmissibilità della nuova variante e la gravità della malattia che provoca. Fino ad ora, tutti i casi sono stati lievi e asintomatici e la buona notizia è che non c'è stata mortalità. Dobbiamo anche valutare fino a che punto la nuova variante può sfuggire alla protezione immunitaria fornita dagli attuali vaccini. Questo ci consentirà di decidere per quanto tempo possiamo continuare con gli attuali vaccini prima di realizzarli su misura per la nuova variante. Pfizer e Moderna hanno già adottato misure per modificare i loro vaccini. Tuttavia, rimane ancora la domanda incombente sull'origine di questa variante. È plausibile che la variante di Omicron possa essersi evoluta nell'attuale ondata di maggiore incidenza di casi in Europa molto prima, ma è stato segnalato di recente dalle autorità sudafricane (basato sul sequenziamento del genoma). Tuttavia, questo potrebbe non essere il caso in quanto l'ondata attuale è stata presente negli ultimi 4-5 mesi e, in base ai tassi di mutazione, avrebbe dovuto portare a non più di 5-6 mutazioni. 

Oppure era Omicron, un prodotto della ricerca Gain of Function (GoF) che ha portato allo sviluppo di potenziali patogeni pandemici (PPP)^3,4. La ricerca sul guadagno di funzione si riferisce a esperimenti in cui un agente patogeno (in questo caso SARS-CoV-2), acquisisce la capacità di svolgere una funzione che altrimenti non faceva parte della sua normale esistenza. In questo caso, potrebbe portare ad una maggiore trasmissibilità e ad una maggiore virulenza. Questo può potenzialmente portare allo sviluppo di un organismo che è nuovo e non esisteva in natura. L'intento della ricerca GoF è quello di acquisire la comprensione delle varianti patogene ed essere pronti con una terapia o un vaccino, se tale variante si presenta in natura. Il numero di mutazioni ottenute dai PPP, non solo rende il ceppo altamente trasmissibile, ma aiuta anche a sfuggire agli anticorpi neutralizzanti prodotti contro il virus originale negli individui convalescenti. Inoltre, la manipolazione del ceppo è possibile utilizzando moderne tecniche di ingegneria genetica basate sulla ricombinazione mirata dell'RNA⁵. Ciò può anche portare a nuove varianti/ceppi patogeni con un numero maggiore di mutazioni, portando a un virus altamente trasmissibile e virulento. La ricerca ha dimostrato che 20 mutazioni che si verificano nella proteina spike, comprese modifiche e delezioni, sono sufficienti per l'evasione della maggior parte degli anticorpi generati nel plasma di individui che sono stati infettati o vaccinati contro SARS-CoV-2⁶. Secondo un altro studio, sotto una forte pressione immunitaria, SARS-CoV-2 può acquisire la capacità di sfuggire agli anticorpi apportando solo 3 modifiche, due delezioni nel dominio N terminale e una mutazione (E483K) nella proteina spike.⁷. 

Dovrebbe essere consentito questo tipo di ricerca che porta alla generazione di PPP? In effetti, la ricerca sul guadagno della funzione è stata vietata dagli Stati Uniti nel 2014 dal NIH, dopo una serie di incidenti che hanno coinvolto agenti patogeni maltrattati presso i Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie, suggerendo che i rischi associati a questo tipo di ricerca superano di gran lunga i benefici che può fornire. Chi trae vantaggio dall'emergere e dalla diffusione di tali PPP? Queste sono domande difficili che richiedono risposte reali.  

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Riferimenti:  

1. Centro europeo per la prevenzione e il controllo delle malattie. Implicazioni dell'emergenza e della diffusione del SARSCoV-2 B.1.1. 529 variante preoccupante (Omicron), per l'UE/SEE. 26 novembre 2021. ECDC: Stoccolma; 2021. Disponibile online su https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/threat-assessment-brief-emergence-sars-cov-2-variant-b.1.1.529   

2. Simmonds P., 2020. Ipermutazione dilagante C→U nei genomi di SARS-CoV-2 e altri coronavirus: cause e conseguenze per le loro traiettorie evolutive a breve e lungo termine. 24 giugno 2020. DOI: https://doi.org/10.1128/mSphere.00408-20 

3. NIH. Ricerca che coinvolge potenziali patogeni pandemici potenziati. (pagina recensita il 20 ottobre 2021. https://www.nih.gov/news-events/research-involving-potential-pandemic-pathogens  

4. Le sabbie mobili della ricerca sul "guadagno di funzione". Natura 598, 554-557 (2021). doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02903-x 

5. Bert Jan Haijema, Haukeliene Volders e Peter JM Rottier. Tropismo di cambio di specie: un modo efficace per manipolare il genoma del coronavirus felino. Giornale di virologia. vol. 77, n. 8. DOI: https://doi.org/10.1128/JVI.77.8.4528-4538.20033 

6. Schmidt, F., Weisblum, Y., Rutkowska, M. et al. Alta barriera genetica alla fuga di anticorpi neutralizzanti policlonali SARS-CoV-2. Natura (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04005-0 

7. Andreano E., et al 2021. La fuga di SARS-CoV-2 da un plasma convalescente COVID-19 altamente neutralizzante. PNAS 7 settembre 2021 118 (36) e2103154118; https://doi.org/10.1073/pnas.2103154118 

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