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Mutazioni del coronavirus: cosa sono e che conseguenze hanno?

Testo aggiornato al 2021-01-14


I virus mutano continuamente. Le mutazioni del coronavirus SARS-CoV-2 più monitorate dagli scienziati sono quelle che colpiscono la proteina Spike, chiave d'accesso del virus alle cellule umane e bersaglio dell'immunità conferita dai vaccini.

SARS-CoV-2 è un coronavirus ad RNA (acido ribonucleico): il suo materiale genetico consiste in un filamento di RNA (vedi anche: ). L'RNA è una molecola lineare costituita da una sequenza di ribonucleotidi, che vengono rappresentati con delle lettere (A, U, G o C). Il genoma di SARS-CoV-2, l'intero materiale genetico del virus, corrisponde ad una sequenza di quasi 30.000 lettere: è un genoma "lungo" per un virus. La sequenza è statoa pubblicata per la prima volta l'11 gennaio 2020. 

Il coronavirus vive e si riproduce nelle cellule umane. Per riprodursi, copia il suo genoma all'interno della cellula che ha infettato: ogni lettera del suo filamento di RNA viene riprodotta. Queste copie di RNA saranno contenute nelle nuove particelle di virus, formatesi nella cellula infetta, le quali entreranno in altre cellule per infettarle a loro volta. L'ingresso nelle cellule avviene grazie alla proteina Spike del coronavirus: Spike si lega a degli specifici recettori della cellula, chiamati ACE2, sui quali la proteina agisce come una chiave per aprire una porta.

Durante il processo di copia del genoma del coronavirus, a volte si hanno degli errori: una lettera può essere sostituita da un'altra (sostituzione), aggiunta (inserzione) o cancellata (delezione). Queste mutazioni accadono in modo casuale. Non sappiamo quando né dove appariranno nella molecola di RNA, né che tipo di errore verrà creato. Si tratta di un fenomeno normale che si può osservare in tutti i virus. SARS-CoV-2 dispone di un sistema di correzione degli errori e quindi globalmente presenta meno mutazioni rispetto ad altri virus che non possiedono questo sistema. Ad oggi sono state identificate diverse migliaia di mutazioni. Nella maggior parte dei casi, la mutazione non modifica le caratteristiche del virus: si definisce silente. In altri casi, una mutazione può causare cambiamenti nelle proteine del coronavirus. Le proteine del coronavirus determinano la sua capacità di trasmissione, velocità di replicazione e capacità di oltrepassare le difese immunitarie. Delle mutazioni nelle proteine possono quindi avere un impatto sul tasso di riproduzione del SARS-CoV-2 (vedi: Letalità, mortalità, sovramortalità, R0, K: di cosa stiamo parlando?).

La proteina Spike svolge un ruolo chiave non solo nella trasmissibilità del virus, ma anche nella strategia di vaccinazione. Infatti, i vaccini che sono stati sviluppati si basano sul riconoscimento di questa proteina Spike da parte del sistema immunitario. Di conseguenza, le mutazioni che interessano questa proteina sono strettamente monitorate dagli scienziati. Fino al 15 dicembre 2020, i ricercatori che analizzano i coronavirus inglesi avevano identificato 1777 diverse mutazioni che modificano la proteina Spike.

Le mutazioni appaiono di continuo. Alcune scompaiono subito dopo la loro comparsa, se il virus mutato non infetta nessuno. Altre mutazioni persistono nel tempo e si diffondono in una parte della popolazione. Confrontando le sequenze dei coronavirus provenienti da pazienti in diversi tempi e parti del mondo, possiamo trovare virus molto simili tra loro e ricostruire la sequenza della comparsa delle mutazioni in una serie di persone che si sono infettate una dopo l'altra. In questo modo, possiamo ricostruire un albero genealogico delle mutazioni. In ogni ramo dell'albero, le misurazioni per il SARS-CoV-2 hanno trovato circa 2 nuove mutazioni ogni mese. Quando il coronavirus circola nella popolazione umana e infetta diversi milioni di persone, diventa sempre più probabile che la stessa mutazione (lo stesso cambiamento nella sequenza RNA del virus) avvenga indipendentemente in due individui distinti.


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Fonti

Sito costantemente aggiornato che elenca tutti i genomi di SARS-CoV-2.

Un catalogo di mutazioni di SARS-CoV-2 coronavirus (COVID-19)

Il primo genoma di SARS-CoV-2 è stato pubblicato l'11 gennaio 2020 dal virologo cinese Yongzhen Zhang dopo una telefonata con un suo collaboratore australiano.

Cyranoski, D., Dolgin, E., Gaind, N., Hall, S., Ledford, H., Lewis, D., ... & Subbaraman, N. (2020). Nature's 10: dieci persone che hanno contribuito a plasmare la scienza nel 2020. Natura, 563-576.

Analisi dell'evoluzione del genoma di SARS-CoV-2 che suggerisce che le mutazioni si stanno accumulando a un ritmo di 1 o 2 mutazioni al mese e che il coronavirus è emerso nell'ottobre - novembre 2019.

Duchene, S., Featherstone, L., Haritopoulou-Sinanidou, M., Rambaut, A., Lemey, P., & Baele, G. (2020). Segnale temporale e la soglia filodinamica di SARS-CoV-2. Virus Evolution, Volume 6, Edizione 2, luglio 2020, veaa061, https://doi.org/10.1093/ve/veaa061

L'obiettivo del vaccino sviluppato da Pfizer BioNtech è l'intera proteina Spike.

Polacco, F. P., Thomas, S. J., Kitchin, N., Absalon, J., Gurtman, A., Lockhart, S., ... & Gruber, W. C. (2020). Sicurezza ed efficacia del mRNA BNT162b2 mRNA Covid-19 vaccinia. New England Journal of Medicine.

L'obiettivo del vaccino sviluppato dalla Astra Zeneca Oxford University è la proteina Spike.

Voysey, M., Clemens, S. A. C., Madhi, S. A., Weckx, L. Y., Folegatti, P. M., Aley, P. K., ... & Bijker, E. (2020). Sicurezza ed efficacia del vaccino ChAdOx1 nCoV-19 (AZD1222) contro SARS-CoV-2: un'analisi provvisoria di quattro studi controllati randomizzati in Brasile, Sudafrica e Regno Unito. La Lancetta.

Il bersaglio del vaccino sviluppato da ModeRNA è la proteina Spike.

Jackson, L. A., Anderson, E. J., Rouphael, N. G., Roberts, P. C., Makhene, M., Coler, R. N., ... & Beigel, J. H. (2020). Un vaccino contro l'mRNA contro SARS-CoV-2-preliminary report. New England Journal of Medicine.

L'analisi di 126.219 genomi da campioni di pazienti raccolti dal consorzio britannico COG-UK fino al 15 dicembre 2020 ha identificato 1.777 mutazioni diverse che modificano la proteina Spike.

Genomics UK Consortium. Aggiornamento COG-UK su SARS-CoV-2 Mutazioni di picco di particolare interesse. 2020. Ultimo accesso il 12 gennaio 2021.

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