All'origine

Il virus che ci ha cambiato la vita

Giorgio Palù

• Editore: Mondadori
• Anno: 2022
• ISBN:
  9788835716907
• Argomento: Politica e relazioni internazionali
• Categoria: Storia e teoria politica

A due anni dallo scoppio della pandemia, possiamo già toccare con mano come essa stia radicalmente cambiando il nostro modo di vivere. Le misure messe in campo per debellarla hanno condizionato la società, dal punto di vista politico, economico, sociale e relazionale. Per questo è necessario fermarsi un attimo, tornare all'origine e riflettere con maggiore obiettività su quanto è accaduto.

Giorgio Palù, virologo di fama internazionale e presidente di AIFA, sulla base di un'esperienza di studi decennale e con la consueta chiarezza, analizza il modo in cui abbiamo affrontato questo evento drammatico, convinto che individuare gli eventuali errori commessi possa aiutarci a fare tesoro di alcune importanti lezioni.

Ripercorrendo i primi concitati mesi del 2020, è inevitabile soffermarsi sul ruolo svolto dalla comunicazione. Quest'arma potentissima si è spesso trasformata in un vociare confuso, che, invece di aiutare i cittadini a capire quanto stava accadendo, si è limitata a diffondere allarmismo e terrore ingiustificati. Mai come in questi momenti di caos è necessario avere delle figure di riferimento preparate, giornalisti e scienziati capaci di divulgare informazioni basate su dati rigorosi e accessibili al grande pubblico. Esattamente come fa Palù in questo testo, spiegando come funzionano i virus e cosa potrebbe aver scatenato la pandemia di Covid-19.

La comunità scientifica, d'altra parte, ha dimostrato che, quando sceglie di collaborare, può ottenere risultati strabilianti: non era mai accaduto che in pochissimi mesi si riuscisse a produrre un vaccino efficace e a distribuirne miliardi di dosi in tutto il mondo.

L'andamento della pandemia lascia presumere che un virus con queste caratteristiche tenda a diventare endogeno, come è avvenuto per i virus dell'influenza e del raffreddore. La sfida è dunque imparare a conviverci e la soluzione, come sempre, è la ricerca. Continuare a studiare gli agenti microbici, imparando a conoscerli, non solo aprirà la via a ulteriori scoperte in campo biomedico, ma, soprattutto, ci aiuterà a essere preparati la prossima volta che dovremo affrontare una simile emergenza.

III

Antefatti all’origine di SARS-CoV-2: i virus creati in provetta

Emergeranno sempre nuovi virus, i vecchi virus muteranno e noi avremo sempre bisogno di nuove tecnologie per controllarli. Virus più complessi con genomi più grandi potrebbero richiedere più tempo (a essere modificati) di quelli con genomi più semplici (poliovirus) ma è pur sempre questione di minuti o di ore.

ECKARD WIMMER e STEVEN SKIENA^a

La semplicità strutturale e dimensionale dei virus, la cui complessità genomica spazia da qualche centinaio di nucleotidi (RNA) dei viroidi alle centinaia di migliaia di nucleotidi/chilobasi dei virus animali più grandi (herpesvirus, poxvirus), al milione e più di nucleotidi (megabasi) dei mimivirus o virus giganti, ha fatto sì che fossero proprio i virus a essere i primi microbi riportati in vita dal passato. Avvenne con la riesumazione delle vittime dell’influenza spagnola (H1N1) del 1918, rimaste ibernate nel permafrost. L’esperimento fu possibile grazie a una tecnica di amplificazione genica (Polymerase Chain Reaction, PCR) che era valsa il Nobel per la chimica nel 1993 a Kary Mullis e Michael Smith. Fu così possibile esaminare il genoma del virus che aveva causato un’enorme quantità di vittime (si stima tra i 50 e i 100 milioni) e comprendere le basi dell’estrema virulenza di quel ceppo.

Ma il passo definitivo che permise all’uomo di creare artificialmente quasi dal nulla nuove entità e organismi viventi si compì con l’avvento della biologia sintetica, con la capacità cioè di sintetizzare de novo i nucleotidi, i costituenti elementari degli acidi nucleici (DNA ed RNA) che contengono l’informazione per la vita, la riproduzione e la trasmissione dei caratteri ereditari di tutti gli esseri viventi del pianeta. Ancora una volta la prima creatura sintetica fu un virus, il poliovirus (sintetizzato nel 2002 da Eckard Wimmer alla Stony Brook University di New York), virus a RNA di piccole dimensioni (7500 nucleotidi) e pertanto di facile costruzione sintetica; divenne presto chiaro che molti altri virus potevano essere creati de novo in laboratori attrezzati, incluso il virus del vaiolo, estinto nel 1977 grazie all’uso della vaccinazione antivaiolosa e rimasto conservato unicamente nei depositi di armi biologiche di USA e Russia. Si schiudeva quindi la possibilità di ricorrere per scopi bellici o terroristici a virus altamente patogeni costruiti in laboratorio.

Si arrivò pian piano alla costruzione di micoplasmi, i più piccoli tra i batteri, allestendo per via sintetica un genoma di 473 geni (Craig Venter, «Science», 2016), e prospettando il disegno e la creazione anche di cellule di organismi superiori senza ricorrere alla clonazione da gameti già riuscita con animali e possibile anche per l’uomo. È evidente che con l’uomo divenuto creatore di vita stiamo parlando non solo dell’uso della scienza e dei suoi strumenti per ampliare le conoscenze biomediche con finalità curative, ma anche dello sfruttamento della tecnologia per altri fini militari, eugenetici, che confliggono con la sicurezza, con l’etica e con il mantenimento della diversità biologica come essa si è naturalmente evoluta. Accordi tra Stati e organismi sovranazionali (di cui la Convenzione di Oviedo del 1997 è stata una delle prime) sono pertanto intervenuti per regolare alcune di queste attività e loro prodotti, ponendo limiti precisi allo sfruttamento tecnologico per usi non conformi ai principi di biosicurezza e bioetica. Inoltre, il giuramento ippocratico di coloro che si occupano di ricerca scientifica, sancito dal Codice di Norimberga del 1947, impone che gli esperimenti che mettono a rischio la vita umana siano condotti solo a condizione che i benefici eccedano di gran lunga i rischi.

Ma nel contempo si erano assai diffusi altri approcci tecnologici quali la dissezione strutturale e funzionale di geni appartenenti sia ad animali sia a microbi, operata mediante modificazione selettiva di loro regioni con inserimenti di specifiche mutazioni utilizzando la PCR, la clonazione, la mutagenesi e la biologia sintetica. L’obiettivo era ed è quello di capire quale nuova funzione possa essere acquisita (gain of function, GOF) o quale attività intrinseca invece perduta (loss of function, LOF) alterando la sequenza del gene studiato.

GOF e LOF sono approcci comunemente utilizzati in tutti i laboratori che si occupano di studiare le funzioni, conosciute o meno, di un determinato gene, quindi si tratta di tecniche di ingegneria genetica usate con frequenza. Si veda il caso di geni in grado di attivare la crescita cellulare (oncogeni) o di sopprimerla (oncosoppressori), dove un’attivazione costitutiva o una perdita di funzione su base mutazionale possono essere condizioni necessarie e sufficienti per lo sviluppo di un tumore. L’importanza di questi studi è quindi fondamentale non solo per chiarire i meccanismi di oncogenesi, ma anche per le loro ricadute applicative in campo diagnostico, prognostico e terapeutico.

Ricerca per molti versi analoga in termini di ripercussioni sia scientifiche sia pratiche è applicare GOF e LOF a un agente infettivo e trasmissibile per vedere come funzioni un gene responsabile del tropismo cellulare e della specificità d’ospite (vedi capitolo I), identificando con precisione quali loci (regioni) del gene siano coinvolti nel processo. Nel caso di un virus patogeno che infetta solo una determinata specie animale, un esperimento di GOF potrebbe però anche produrre un mutante in grado di infettare e far ammalare animali di specie diversa, tra cui l’uomo. Questi esperimenti dovrebbero quindi essere adeguatamente notificati e controllati, ed effettuati in condizioni di assoluta biosicurezza.

Quando la GOF ha inizio per i virus: come rendere patogeno per l’uomo un virus animale

Sul finire degli anni Novanta, sempre in Cina, compare un virus influenzale molto letale per i polli, l’H5N1. Il reservoir, l’«ospite serbatoio», sono le anatre selvatiche, che sono i portatori sani, ma il virus, quando si diffonde agli animali domestici, è letale. E non solo per gli uccelli, ma anche per l’uomo, che ne può essere colpito se vive a stretto contatto con i polli domestici come si usa fare in Cina e nel Sudest asiatico. La diffusione è sporadica e non c’è trasmissione da uomo a uomo; i primi 18 casi, manifestatisi inizialmente a Hong Kong nel 1997, causano 6 morti, poi il virus si ripresenta con casi sporadici nel 2001, nel 2003-2004 e fino al 2018 in Vietnam, Cambogia, Thailandia, Indonesia, Azerbaijan, Kazakistan, Turchia, Egitto e altri dieci paesi, con 708 casi e 457 decessi (mortalità di circa il 65 per cento).

Altri virus aviari (H7N3, H7N7, H7N9, H6N1, H10N9, H5N6, H7N4), quasi tutti originatisi in Cina, nel contempo si trasmettono all’uomo ma con conseguenze meno gravi, escluso H7N9 che, tra il 2013 e il 2017, infetta 2586 persone con 613 vittime (letalità del 39 per cento). Per la prima volta si scoprono virus influenzali anche nel pipistrello (H17N10, H18N11), a dimostrazione di quanto siano diffusi i virus nel regno animale e di quanto esposta possa essere la nostra specie a contagi anche occasionali.

Yoshihiro Kawaoka (università del Wisconsin-Madison e di Tokyo) e Ron Fouchier (Erasmus Medical Centre di Rotterdam), due virologi veterinari, si interessano del genoma del virus influenzale aviario H5N1 e affrontano il quesito biologico relativo alla possibilità che questo virus acquisisca la capacità di infettare l’uomo e di diffondersi da persona a persona. Partendo da conoscenze sulla struttura e funzione di alcune proteine di H5N1, indagano sui meccanismi che renderebbero possibile un salto di specie in grado di creare una nuova pandemia. Era già noto che l’alta patogenicità di questo virus influenzale era basata su alcune caratteristiche della emoagglutinina (HA), la proteina della superficie esterna dell’involucro virale che lega il virus al recettore cellulare e permette l’avvio del processo infettivo. L’HA di un virus aviario è specifica solo per recettori di varie specie di uccelli ma non per recettori umani, motivo per cui il nostro organismo è naturalmente refrattario all’infezione e solo occasionalmente l’uomo si ammala di influenza aviaria. Inoltre, la temperatura corporea degli uccelli è superiore di alcuni gradi a quella fisiologica dell’uomo, motivo per cui anche le proteine (polimerasi) deputate a replicare l’acido nucleico virale (RNA) di un virus aviario sono naturalmente in grado di funzionare a 41 °C, temperatura del tratto intestinale di un uccello, sito principale di replicazione del virus dell’influenza aviaria.

Kawaoka e Fouchier cercano dunque di capire cosa manchi al virus aviario per compiere il salto di specie e passare stabilmente e non occasionalmente all’uomo, trasmettendosi poi da individuo a individuo. Il ceppo aviario, nei rarissimi casi di trasmissione interumana avvenuta per stretto contatto tra un soggetto infettato e uno sano, presenta una particolare sostituzione amminoacidica sul gene PB2 della polimerasi virale (E627K, vale a dire un acido glutammico sostituito con una lisina). Questa mutazione sembra favorire la crescita del virus alla temperatura di 33 °C, più simile a quella che si riscontra nelle vie aeree superiori dell’uomo, sito di replicazione principale del virus dell’influenza umana.

Spinti da curiosità scientifica, i due ricercatori decidono di verificare quali siano le mutazioni necessarie perché l’HA del virus aviario sia in grado di attaccarsi al recettore delle cellule umane. Questo, come quello aviario, è costituito da acido sialico, uno zucchero componente di tutte le membrane cellulari, che presenta una diversa conformazione spaziale tra il recettore per il virus umano e quello per il virus aviario. L’approccio metodologico che perseguono i due ricercatori è classicamente quello di una ricerca GOF.

Essi verificano cioè se una o più specifiche mutazioni artificialmente indotte comportino l’acquisizione di una particolare nuova funzione quale, per esempio, il riconoscimento del recettore umano e quindi la capacità di infettare le cellule umane. Si tratta pertanto di creare geneticamente un virus capace di trasmettersi da uomo a uomo. Kawaoka e Fouchier, dopo aver mutagenizzato il gene HA del ceppo aviario H5N1, ricostruiscono un virus completo e infettante. I virus così prodotti vengono poi testati nel furetto, la specie animale usata per la prima volta da Wilson Smith, Christopher Andrewes e Patrick Laidlaw nei laboratori del Medical Research Council di Mill Hill, nel 1933, per isolare il virus dell’influenza nel corso di un’epidemia stagionale a Londra.

Da allora, il furetto è considerato l’animale da esperimento che meglio riproduce le condizioni di suscettibilità dell’uomo all’infezione influenzale: un virus che infetta il furetto è quindi trasmissibile all’uomo e pertanto il virus influenzale, tra i pochi virus animali, dispone di un modello idoneo per studiare gli effetti dell’infezione sulla nostra specie.

L’obiettivo delle ricerche di Kawaoka e Fouchier è duplice: capire i meccanismi intimi di patogenicità dei virus dissezionandone il genoma e predire quando delle mutazioni occasionali che avvenissero in natura potrebbero costituire un pericolo per l’uomo.

La ricaduta di tutto ciò è quindi quella di promuovere il sequenziamento del genoma virale sul campo (analizzando animali e ospiti suscettibili) alla ricerca di mutazioni pericolose e prodromiche di un salto di specie. Seguendo questa impostazione metodologica, si potrebbero allestire per tempo sistemi di allerta (preparedness) di rischi pandemici oltre ad approntare nuovi vaccini o farmaci (responsiveness) per i virus emergenti. L’intento della scienza è certo quello di perseguire la conoscenza e aprire i confini del mondo che ci circonda. Esiste però un limite, che preclude di valicare quei valori etico-sociali fondamento delle condizioni di vita e di sopravvivenza della specie umana che vengono, anche in termini biologici, prima della conoscenza stessa, per quanto questa sia l’intento più nobile dell’uomo.

Kawaoka e Fouchier, in maniera del tutto indipendente, alterando specificamente il gene HA di H5N1 e sottoponendo i virus così prodotti a selezione per infettività nel furetto, riescono a dimostrare quali mutazioni (si tratta di 4-5 amminoacidi) sono necessarie per legare il recettore umano e attuare così il salto di specie (passaggio del virus dagli uccelli all’uomo). Cosa interessante è il fatto che alcune di queste mutazioni erano già avvenute in natura e si erano selezionate in vivo con il passaggio occasionale del virus all’uomo. La scoperta è di straordinaria importanza per la virologia e per il mondo scientifico, poiché risponde a precisi obiettivi e quesiti scientifici, ponendo le basi per la comprensione in termini evoluzionistici di come i virus si siano adattati alle migliaia di specie viventi nel pianeta acquisendo tropismo selettivo. Per esemplificare, citando un virus diverso da quello influenzale, come possano esistere herpesvirus dell’uomo, della scimmia, del cavallo, del bovino, del serpente con stretta specie-specificità senza possibilità di infezioni crociate.

Kawaoka sottopose nel 2011 il lavoro a «Nature» (rivista pubblicata in Inghilterra) e Fouchier a «Science» (pubblicata negli USA). Si tratta di due tra le più prestigiose riviste scientifiche al mondo, che spesso, al pari dei più popolari mezzi di comunicazione, sono in competizione tra loro per annunciare scoperte rivoluzionarie. Entrambi i lavori vennero però bloccati per circa un anno sulla base del dual use research of concern (DURC) per le implicazioni che le scoperte in oggetto avrebbero potuto avere se utilizzate a scopi malevoli (per esempio, bioterrorismo). Dual use research significa infatti ricerca con duplice impiego. Nel caso di Fouchier, si era fatto appello all’«EU Code of Conduct on Arms Exports», recepito da molte nazioni del mondo sul finire degli anni Novanta, tra l’altro allo scopo di contrastare la diffusione di informazioni sensibili e tecnologie critiche utilizzabili anche per atti di terrorismo o di biological warfare, guerra biologica.

Ovviamente, queste scoperte non potevano rimanere nascoste perché i virologi, come tutti gli scienziati, hanno l’opportunità di informare i loro pari delle ricerche in corso in occasioni congressuali. La notizia cominciò a diffondersi e a suscitare polemiche per una censura che sembrava assolutamente impropria a fronte della possibilità di div...

Indice dei contenuti

• Copertina
• Frontespizio
• All’origine
• Prefazione
• I. I virus tra storia e scienza
• II. La comunicazione al tempo del Covid-19
• III. Antefatti all’origine di SARS-CoV-2: i virus creati in provetta
• IV. La saga dei «virologi»
• V. La lezione che dovremmo aver appreso
• VI. L’impatto dei vaccini anti-Covid-19 e le nuove prospettive terapeutiche
• VII. A quali principi si dovrebbe ispirare il lavoro di un virologo?
• Conclusione
• Ringraziamenti
• Copyright