I virus, i coronavirus e 2019-nCoV
Un nuovo tipo di coronavirus, ribattezzato 2019-nCoV (n sta per “nuovo”) è la causa di una recente epidemia in Cina che ha fatto registrare 360 morti e circa 15,000 infettati (dati al 02/02/2020 qui le statistiche aggiornate). Generalmente i coronavirus sono virus responsabili di infezioni da lievi o moderate delle vie respiratorie, più raramente possono causare malattie più gravi come bronchiti e polmoniti anche fatali, come nel caso del 2019-nCoV, della SARS o della MERS.
Ma cosa sono i virus? E perché abbiamo così poche armi contro di loro?
I virus sono entità biologiche non in grado di replicarsi al di fuori di un ospite, che può essere un batterio, una cellula eucariote o anche un altro virus: sono per questo definiti parassiti intracellulari obbligati. Gli scienziati non sono completamente d’accordo nel definirli “esseri viventi” in quanto al di fuori di un ospite sono essenzialmente oggetti inattivi.
I virus sono stati osservati per la prima volta alla fine dell’ottocento quando gli scienziati, cercando di individuare la causa delle malattia del mosaico del tabacco, non riuscirono ad individuare alcun batterio. A quel tempo si isolavano i batteri usando filtri a maglie molto piccole, non riuscendoci si ipotizzò l’esistenza di un qualcosa di molto più piccolo in grado di infettare le piante.
In effetti i virus sono piccolissimi: in proporzioni, se fossero grandi come un essere umano, vedrebbero le cellule da infettare come uno stadio di calcio. E sono anche relativamente semplici se confrontati ad esempio coi batteri: sono composti di materiale genetico (DNA o RNA) e un involucro di proteine (capside). Alcuni hanno anche una ulteriore membrana che ricopre il capside (envelope) che proviene dalla cellula ospite.
La loro semplicità si riflette anche nella loro attività biologica. In fondo un virus non fa altro che passare la propria esistenza a riprodursi, balzando da una cellula ospite all’altra. Una volta entrato in una cellula, infatti, forza l’ospite a leggere il proprio materiale genetico più volte per produrre particelle virali e replicarsi. Diventa un vero e proprio hacker del metabolismo cellulare, in quanto usa le energie della cellula infettata per produrre nuovi virus.
È ancora dibattuto in che modo si siano originati i virus nel corso della storia. Sono talmente eterogenei che è plausibile si siano generati in modi ed epoche diverse. Una delle teorie prevede che siano nati insieme alle prime cellule in quello che viene definito mondo a RNA. Altre teorie ipotizzano la loro nascita da batteri che hanno perso via via tutti i meccanismi per vivere autonomamente, diventando parassiti obbligati. Esistono infatti alcuni batteri come le rickettsie che non possono riprodursi al di fuori degli ospiti e alcuni hanno dato origine ai mitocondri nelle cellule eucariote.
I virus sono gli esseri che hanno il più alto tasso di errori quando si replicano e quelli che hanno l’RNA come materiale genetico sono quelli che mutano più velocemente (fino a un errore ogni 10,000 basi). Nella maggior parte dei casi le mutazioni non hanno nessuna conseguenza o sono deleterie per la singola particella virale in cui si sono generate. Ma in una piccola parte dei casi possono anche conferire nuove proprietà al virus, come una migliore capacità di penetrare nell’ospite o di non essere riconosciuto dal sistema immunitario. In questi casi il virus acquisisce un vantaggio selettivo rispetto alle altre particelle virali ed “evolve” diventando più virulento.
I coronavirus e 2019-nCoV
I coronavirus sono un particolare tipo di virus a RNA. Per poter penetrare gli ospiti usano delle proteine superficiali (che appaiono come una corona in microscopia elettronica) in grado di riconoscerne altre sulla superficie dell’ospite (note come recettori). Il 2019-nCoV è un coronavirus umano che si originato alla fine del 2019, verosimilmente da un coronavirus capace di infettare i pipistrelli.
Il virus è stato capace di saltare da una specie all’altra utilizzando lo stesso meccanismo che gli permette di acquisire “migliorie” genetiche: commettendo errori nella replicazione. Probabilmente alcune particelle virali hanno sviluppato delle proteine superficiali (chiamate RBD) in grado di riconoscere anche i recettori sulle cellule umane e sono riuscite così a penetrarle.
A questo punto il nuovo ambiente (l’essere umano) ha selezionato le particelle virali con le RBD che meglio legavano i recettori umani. In biologia si dice che il virus si è ritrovato sotto una “pressione selettiva”: nuove particelle con errori che conferivano migliore affinità ai recettori di cellule umane crescevano più rapidamente, mentre quelle che legavano peggio sparivano pian piano. Studi recenti hanno dimostrato che il recettore umano riconosciuto dal virus è il gene ACE2 che viene utilizzato anche dal virus della SARS.
Non deve stupire che questa epidemia si sia diffusa in un paese dove esistono diverse popolazioni che vivono a stretto contatto con animali e che favoriscono quindi il salto di specie. Si ipotizza che il 2019-nCoV sia potuto originare nel mercato ittico di Wuhan dove vengono venduti e macellati in strada diversi tipi di animali tra cui serpenti e pipistrelli in pessime condizioni igieniche. I primi pazienti ospedalizzati infatti erano stati in questo mercato poco prima di ammalarsi. Recentemente si è messo in dubbio questa tesi, ritenendo che il “paziente zero” potrebbe aver portato la malattia al mercato e non viceversa e spostando il salto di specie agli inizi di Novembre.
In pochi mesi il virus è stato in grado di infettare circa 15,000 persone (anche se si teme possa essere una stima al ribasso) e ucciderne 360, la maggior parte anziani e con pregressi problemi di salute. Il tutto nonostante sforzi imponenti da parte delle autorità cinesi per tenere sotto controllo l’epidemia. Intere città abitate da milioni di persone sono state messe in quarantena.
La mortalità stimata è del 2%, che è di gran lunga più bassa di altri coronavirus come la SARS (10%) e la MERS (35%) ma molto più alta del virus dell’influenza (0.05%). Paradossalmente un virus molto letale si auto-limita, poiché uccidendo il suo ospite riduce la propria capacità di infettare. Un virus che invece uccide solo pochi ospiti può diventare pandemico e infettare milioni di persone come accade ogni anno con l’influenza o la varicella.
Ogni anno l’influenza colpisce tra i 350 milioni e un miliardo di persone mietendo circa mezzo milione di vittime. Se 2019-nCoV infettasse lo stesso numero di persone avremmo tra i 7 e i 20 milioni di morti (quanto l’intera popolazione della Romania).
La gravità della malattia è quindi legata alla sua capacità di diffusione che non è completamente nota. Il periodo di incubazione è di circa 14 giorni, per questo si impone una quarantena di due settimane a chi è stato nei territori a rischio. Alcuni dati pubblicati sulla prestigiosa rivista The New England Journal of Medicine mostrano l’esistenza di portatori asintomatici che renderebbe più difficile il controllo dell’epidemia. Recenti studi comunque hanno smontato questa ipotesi, pare che lo studio non sia stato accurato.
Un altro problema è legato alla capacità di mutare: più ospiti infetta il virus e maggiori saranno le sue possibilità di evolvere. Come abbiamo visto tra i coronavirus ci sono specie in grado di uccidere un infetto su tre, quindi non si può escludere che se non si arresta la propagazione di questo virus ci potrebbe essere una sua evoluzione in una variante più aggressiva di quella attuale.
I virus vengono combattuti soprattutto con la vaccinazione: virus opportunamente trattati (o parti di essi) vengono somministrati ad individui sani con lo scopo di creare un sistema di difesa contro di essi ancor prima di venirne a contatto. Purtroppo per disporre di un vaccino efficace c’è bisogno di diversi anni di ricerca e centinaia di milioni di investimento. Per questo motivo i nuovi virus rappresentano una minaccia molto pericolosa per la salute pubblica. Diversi virus come l’HIV, l’Ebola e la SARS sono ancora senza un vaccino, nonostante gli studi e gli investimenti.
La ricerca sul 2019-nCoV ha permesso di identificare già nel dicembre del 2019 la sua sequenza genetica composta da circa 30 mila basi.
A questo indirizzo è possibile consultare la lista delle sequenze prodotte da diversi laboratori nel mondo da virus isolati in diversi paesi tra cui l’Italia. In questo modo è stato possibile confrontare le sequenze con quelle nei database per capire quali fossero le più vicine e derivarne così l’origine.
L’analisi ha rivelato una similarità del 95% col genoma di un coronavirus simile alla SARS che infetta i pipistrelli.
Dal genoma del virus è possibile ricavare anche informazioni sui geni e sulla loro struttura, informazioni preziose per lo sviluppo di un vaccino.
In questo momento la priorità resta il limitare l’epidemia mentre si studia un possibile vaccino. Nel nostro paese gli unici due casi sono turisti cinesi che sono stati prontamente ricoverati e messi in quarantena, quindi il rischio di contrarre la malattia è praticamente zero. (EDIT: questo articolo si riferisce purtroppo a un tempo precedente all’epidemia attuale. Purtroppo i virus si spostano coi loro ospiti e nel mondo globale attuale le nostre società sono sempre più interconnesse).
UPDATE
In Thailandia i medici hanno usato con successo una combinazione di farmaci antivirali nel trattamento di una paziente. Un farmaco tipicamente usato per l’influenza (Tamiflu) è stato usato insieme a due farmaci per il trattamento dell’HIV migliorando lo stato di una paziente 71enne in 48 ore. È ancora presto per dire se questo trattamento sia davvero efficace ma è sicuramente una buona notizia.
