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Come i virus si diffondono, mutano e diventano nuove varianti
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In breve
I virus si diffondono tra le persone principalmente attraverso il contatto stretto, le goccioline respiratorie o le particelle aerotrasportate, e gli errori di copia durante la replicazione creano mutazioni. La maggior parte delle mutazioni sono innocue, ma alcune aiutano un virus a diffondersi più facilmente o a eludere l'immunità, e la selezione naturale favorisce quindi queste versioni – producendo quello che le agenzie sanitarie chiamano una "variante".
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Un virus ha bisogno di una cellula ospite per fare copie di se stesso. Ogni volta che questa copia avviene, c'è la possibilità che la nuova copia differisca leggermente dall'originale – un cambiamento chiamato mutazione. Sufficienti mutazioni accumulate in un lignaggio, e le agenzie sanitarie iniziano a chiamarlo variante. Ripetuto attraverso milioni di infezioni, questo è il modo in cui i virus respiratori come l'influenza o il SARS-CoV-2 continuano a cambiare nel tempo.
Come un virus si trasmette da persona a persona
L'Organizzazione mondiale della sanità raggruppa i modi in cui i virus respiratori si muovono tra le persone in trasmissione per contatto, goccioline e aerea. La trasmissione per contatto avviene quando le secrezioni cariche di virus passano direttamente tra le persone o indirettamente attraverso una superficie contaminata. La trasmissione per goccioline coinvolge particelle respiratorie più grandi – oltre 5-10 micrometri di diametro – che cadono a terra o si depositano sulla bocca, il naso o gli occhi di un'altra persona entro approssimativamente un metro. La trasmissione aerea coinvolge particelle più piccole che rimangono sospese nell'aria e possono viaggiare più lontano; l'OMS dice che questa rotta è più chiaramente documentata durante le procedure mediche che generano aerosol.
Nel suo commento su SARS-CoV-2, l'OMS nota che sono stati segnalati cluster di casi in spazi interni affollati e scarsamente ventilati – ristoranti, palestre, luoghi di culto – specialmente dopo contatti ravvicinati che durano approssimativamente un'ora o più. La ventilazione, la distanza fisica e il tempo trascorso insieme influenzano tutti come un virus respiratorio si diffonde facilmente attraverso un gruppo.
Misurare la diffusione: il numero di riproduzione
Gli epidemiologi riassumono la velocità di diffusione di un'infezione con il numero di riproduzione di base, R0 – il numero atteso di nuove infezioni causate da una persona infetta in una popolazione completamente suscettibile, secondo una revisione pubblicata sulla piattaforma PubMed Central (PMC) dei National Institutes of Health degli Stati Uniti. Se R0 è superiore a 1, una persona infetta tipica trasmette il virus a più di una persona in media e l'epidemia cresce; se rimane inferiore a 1, l'epidemia si riduce. La revisione nota che R0 dipende dal tasso di contatto tra le persone, dalla probabilità di trasmissione per contatto e dalla durata della contagiosità – non solo dall'agente patogeno.
| Via | Dimensione della particella | Intervallo tipico | Esempio di ambiente |
|---|---|---|---|
| Contatto | Diretto o attraverso una superficie contaminata | Tocco | Stretta di mano, toccaggio di una maniglia della porta |
| Goccioline | Più grandi di 5-10 micrometri | All'incirca fino a 1 metro | Tosse o conversazione a distanza ravvicinata |
| Aerea/aerosol | Particelle più piccole e fini che rimangono sospese | Può estendersi oltre 1 metro, specialmente al chiuso | Procedure mediche che generano aerosol; stanze scarsamente ventilate |
Dall'errore di copia alla mutazione
Le mutazioni non sono qualcosa che un virus fa deliberatamente. Secondo l'OMS, le mutazioni sono semplicemente i cambiamenti che si verificano quando il materiale genetico di un virus viene copiato; l'agenzia nota che più un virus si diffonde e si replica, più opportunità ha di acquisire tali cambiamenti. I virus RNA come i coronavirus e l'influenza tendono ad accumulare questi errori di copia particolarmente spesso, secondo un articolo pubblicato da Science News Explores, una pubblicazione della Society for Science.
I Centers for Disease Control and Prevention (CDC) degli Stati Uniti affermano che SARS-CoV-2 continua ad accumulare mutazioni nella sua sequenza genetica mentre continua a circolare. La maggior parte di questi cambiamenti non fa alcuna differenza apprezzabile nel comportamento del virus.
Quando una mutazione diventa una variante – e forse un ceppo
L'OMS definisce una variante come un virus con una o più nuove mutazioni rispetto alla versione da cui discende. Science News Explores traccia un'ulteriore distinzione: una variante diventa un ceppo solo una volta che i ricercatori possono dimostrare che ha una genuina nuova capacità biologica, come la diffusione più facile, causare malattia più grave, o eludere parzialmente l'immunità costruita dall'infezione precedente o dalla vaccinazione. Con questa logica, ogni ceppo è una variante, ma non ogni variante si qualifica come ceppo.
Se una nuova variante si diffonde dipende dalla selezione naturale. I cambiamenti che rendono una copia del virus meno in grado di infettare le cellule tendono a scomparire rapidamente, mentre i cambiamenti che rendono il virus più adatto al suo ambiente attuale – più trasmissibile, migliore nel eludere le difese immunitarie, o entrambi – tendono a diventare più comuni nel tempo, secondo Science News Explores. Poiché i focolai di grandi dimensioni generano più infezioni, e quindi più eventi di replicazione, una trasmissione sostenuta alta dà a un virus più opportunità di generare il tipo di mutazione che si trasforma in una nuova variante riuscita.
Come le agenzie tracciano le nuove varianti
Per stare al passo con i cambiamenti virali, i CDC conducono la sorveglianza genomica: i laboratori sequenziano il codice genetico dei campioni di virus dei pazienti e caricano le sequenze in database condivisi in modo che i ricercatori possono confrontarli. L'agenzia raggruppa le sequenze correlate in lignaggi utilizzando il sistema di nomenclatura Pango, un quadro di denominazione utilizzato a livello internazionale da organismi di sanità pubblica e ricercatori per tracciare come i lignaggi si relazionano tra loro e si diffondono nel tempo, secondo i CDC.
La sorveglianza combina questi dati genetici con dati fenotipici – osservazioni dirette di laboratorio o cliniche di come una variante si comporta effettivamente – per valutare se i test, i trattamenti e i vaccini esistenti funzionano ancora contro di essa, dicono i CDC. L'OMS aggiunge che i vaccini COVID-19 sono stati progettati per innescare una risposta immunitaria ampia che coinvolge più tipi di anticorpi e cellule immunitarie, per questo motivo le singole mutazioni è improbabile che da sole rendano un vaccino completamente inefficace; se una variante riduce significativamente la protezione, l'OMS dice che la composizione del vaccino può essere aggiornata in risposta.
Più opportunità ha un virus di diffondersi, più si replica – e più opportunità ha di subire cambiamenti.
Domande
- Qual è la differenza tra una mutazione, una variante e un ceppo?
- Una mutazione è un singolo cambiamento genetico che si verifica quando un virus si copia. Una variante è un virus che porta una o più nuove mutazioni rispetto al suo antenato, secondo l'OMS. Un ceppo è una variante che i ricercatori hanno dimostrato avere una genuina nuova caratteristica biologica, come una trasmissibilità più elevata, secondo Science News Explores – quindi ogni ceppo è una variante, ma non ogni variante diventa un ceppo.
- Perché alcuni virus mutano più velocemente di altri?
- I virus RNA, inclusi l'influenza e i coronavirus, tendono ad accumulare errori di copia particolarmente spesso durante la replicazione, secondo Science News Explores. Più un virus circola e infetta le persone, più eventi di copia totali si verificano, dandogli più opportunità di acquisire mutazioni, secondo l'OMS.
- Una nuova variante significa sempre un virus più pericoloso?
- No. L'OMS afferma che la maggior parte delle mutazioni hanno poco o nessun effetto sul comportamento di un virus; solo alcuni cambiamenti influenzano proprietà come la trasmissibilità o la gravità della malattia, e questi possono rendere un virus più o meno pericoloso.
- Cosa significa se R0 è sopra o sotto 1?
- R0 stima quante nuove infezioni una persona infetta causa in media in una popolazione completamente suscettibile, secondo una revisione pubblicata su PMC. Un R0 superiore a 1 significa che un focolaio tende a crescere, mentre al di sotto di 1 tende a diminuire, sebbene la revisione sottolinei che R0 dipende dai tassi di contatto e dal comportamento, non solo dall'agente patogeno.
- Come le agenzie sanitarie rilevano una nuova variante?
- I CDC utilizzano la sorveglianza genomica – sequenziamento dei campioni di virus dei pazienti e confronto dei codici genetici nei database condivisi – combinati con test fenotipici per vedere se i trattamenti, i test e i vaccini funzionano ancora contro i lignaggi emergenti.
Fonti
- World Health Organization — The effects of virus variants on COVID-19 vaccines
- World Health Organization — Transmission of SARS-CoV-2: implications for infection prevention precautions
- CDC — Variants and Genomic Surveillance
- Science News Explores — Explainer: Virus variants and strains
- PMC (NIH) — Complexity of the Basic Reproduction Number (R0)
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