Varianti virali di Sars-Cov-2: attraverso gli occhi del virus di Ilaria Bellini

1. Varianti virali di Sars-Cov-2:
attraverso gli occhi del virus.
Ilaria Bellini
V per Virus: Varianti e Vaccini

2. 31 DICEMBRE 2019
Le autorità cinesi notificano
all’OMS dei casi di una
misteriosa polmonite con
epicentro a Wuhan
7 FEBBRAIO 2020
Muore il medico Li Wenliang
31 GENNAIO 2020
Il presidente Conte conferma la
presenza di 2 casi positivi in
Italia, due turisti cinesi.
9 MARZO 2020
Tutta l’Italia è in lockdown
18 MARZO 2020
Come siamo arrivati fin qui?

3. Ieri ed oggi…

4. Identikit del virus
Famiglia: Coronaviridae
Sottofamiglia: Orthocoronavirinae
Diametro: 80–120 nm
Genoma: Rna a singolo filamento positivo, tra
26 e 32 kilobasi
Struttura: dotato di capside e 4 proteine
strutturali: proteina S (spike), E (involucro), M
(membrana) e N (nucleocapside); la proteina N
contiene il genoma mentre le proteine S, E e M
creano insieme il capside virale.
Segni particolari: affinità, tramite la proteina
di superifice S, per il recettore ACE2 presente
su diverse tipologie di cellule umane.
SARS-CoV-2 mostra un’identità di
sequenza del 79.0% e 51.8% con
SARS-CoV e MERS-CoV,
rispettivamente. Presenta inoltre
similarità del 87.6-89% con
coronavirus SARS-like dei pipistrelli.

5. Come è arrivato a noi?
SPILLOVER:
O salto di specie. fuoriuscita di un virus da una specie “serbatoio”, in cui esso abitualmente circola,
verso una nuova specie “ospite” in cui esso può morire oppure adattarsi fino ad innescare epidemie.
Alcuni eventi possono portare all'adattamento finale del patogeno agli umani, che quindi divengono il
nuovo serbatoio stabile.
Nel caso dei virus, il salto di specie segue
ad un cambiamento nel loro corredo
genetico. I virus mutati possono
acquisire nuove capacità, tra cui produrre
differenti versioni delle proteine del
capside in grado di riconoscere le cellule
umane, penetrare in esse e replicarsi
efficacemente
Se il periodo di adattamento reciproco è
abbastanza lungo, è possibile stabilire
associazioni permanenti tra microbi e
ospiti, risultanti in una coevoluzione, e
persino in una integrazione permanente
del genoma del microbo nel genoma
umano, come nel caso ad esempio dei virus
endogeni.

6. Il ciclo biologico
“The
Natural
History,
Pathobiology,
and
Clinical
Manifestations
of
SARS-CoV-2
Infections”,
Jatin
Machhi
et
al
2020.
Journal
of
Neuroimmune
Pharmacology
.

7. Sintomatologia nell’uomo
“The Natural History, Pathobiology, and Clinical Manifestations of SARS-CoV-2 Infections”, Jatin
Machhi et al 2020. Journal of Neuroimmune Pharmacology.

8. Cambiare il punto di vista…
DEFINIZIONE: Parassiti intracellulari obbligati.
Cosa significa?
Non sanno come vivere se non all’interno di cellule di altri organismi. Sono esseri molto
intelligenti, ma purtroppo madre natura non ha fornito loro tutti gli strumenti necessari per
un’autonoma sopravvivenza. Per questo motivo quello che non hanno lo prendono dagli altri.
Come lo prendono? Infettano.

9. Virus e capacità di
adattamento
Dopo aver osservato per anni il loro nemico, i virus hanno compreso che la metodologia migliore per
approcciare ad esso e sopravvivere, fosse abbracciare completamente il principio di
SELEZIONE NATURALE.
I nostri meccanismi di difesa hanno costretto i virus ad essere più plastici e continuamente in grado di adattarsi
all’ambiente circostante. In questo modo, hanno «deciso» di utilizzare le mutazioni come strategia principale,
ed ecco le VARIANTI.
COME CI SONO RIUSCITI?
1. Meccanismo di correzione (proof-reading) poco efficiente
2. Alto Tasso di replicazione

10. I VIRUS MUTANO
Non tutte le mutazioni vanno a buon fine. Alcune possono non apportare nessun vantaggio al microrganismo,
altre possono rivelarsi addirittura svantaggiose ed in terza battuta, altre possono apportare miglioramenti.
Ne deriva che più i virus interagiscono/infettano un nemico, più replicano, più sono in grado di studiarne i
meccanismi e trovare la falla nel suo sistema di difesa e divenire più furbi.
1. Apportare un miglioramento dell’affinità del recettore virale che si riflette in un
meccanismo di infezione più efficiente.
2. Conferire maggiore stabilità della particella virale nell’ambiente esterno, in modo
tale da allungare la sua emivita e rendere la trasmissione più efficiente.
3. Sviluppare resistenza ai farmaci antivirali.
4. Apportare modifiche a livello di strutture che fungono da bersaglio per gli
anticorpi, in modo tale da non essere attaccati e distrutti.
5. Conferire maggiore efficienza nella fitness: diffusione e replicazione virale.
Le varianti che più frequentemente possono
rivelarsi positive sono quelle con mutazioni
in grado di:

11. Tutti mutano allo stesso
modo?
I virus ad RNA tendono ad accumulare più mutazioni di quelli a
DNA ed, al tempo stesso, tra i virus ad RNA alcuni mutano molto
più frequentemente di altri.

12. E Sars-Cov-2?
https://www.sciencenews.org/article/coronaviru
s-covid19-mutations-strains-variants

13. Mutazioni a livello della proteina
Spike
Spike è formata da due subunità: S1 (14-685) e S2 (686-
1.273):
• S1 ospita una sequenza di aminoacidi nota
come RBD ("Receptor Binding Domain", dominio di legame al
recettore) ed è fondamentale per legare il virus
alle cellule dell'ospite.
• S2 è la sede di sequenze aminoacidiche la cui funzione finale è
favorire la fusione e l'ingresso del virus nelle cellule dell'ospite.
La maggior parte delle mutazioni riguardano la subunità S1,
dove risiede anche RBD, ossia il tratto di aminoacidi
fondamentale per il legame del virus alle cellule dell'ospite.

14. Come vengono scoperte le
varianti?
SITUAZIONI ANOMALE COME:
- Focolai in reparti bianchi
- Aumento della contagiosità o variazione dell’età media
- Reinfezioni
- Infezioni in vaccinati
- Test non rilevano il gene S
Si inviano i campioni sospetti
SEQUENZIAMENTO
I test diagnostici attualmente in uso funzionano correttamente. Il Ministero della Salute
raccomanda l’uso di test molecolari non esclusivamente basati sul gene S.
Si può ricorrere ai test antigenici, ma per le eventuali conferme sono necessari i test antigenici
non rapidi (di laboratorio) o quelli rapidi con lettura in fluorescenza (cioé letti con apposite
apparecchiature), che garantiscano alta specificità e sensibilità.
Per potere distinguere se un'infezione è determinata da una variante, è necessario un test
specifico altamente specialistico che è detto “sequenziamento”, tramite il quale si determina la
composizione esatta del genoma del virus. Il sequenziamento non è un'analisi a disposizione del
pubblico, ma è un tipo di test che viene effettuato solo in centri specializzati per motivi di sanità
pubblica.
FONTE ISS:

15. Ci sono varianti… e varianti…
Variants of Concern (VOC)
Varianti di cui è stata dimostrata una
maggiore infettività o che siano in grado
di causare forme più gravi della Covid-
19, rispetto ad altre.
Variants of interest (VO
Varianti con mutazioni che potrebbero aiutare il
virus ad eludere le difese immunitarie o a legare
con maggior affinità le cellule umane, ma che non
hanno mostrato ancora una infettività maggiore.
1. VARIANTE INGLESE (ALPHA)
2. VARIANTE SUD-AFRICANA (BETA)
3. VARIANTE BRASILIANA (GAMMA)
4. VARIANTE CALIFORNIANA
5. VARIANTE INDIANA (DELTA)
1. B.1.427 (EPSILON)
2. P2 (ZETA)
3. P3 (THETA)
4. B.1.526 (IOTA)

16. Quando è giusto
preoccuparsi?
Quando queste mutazioni risultano
vantaggiose e quindi il virus potrà:
1.Rivelarsi più contagioso
2.Dare forme più gravi della patologia
3.Non essere neutralizzato dagli
anticorpi
4.Diventare resistente alle terapie
5.Diventare resistente ai vaccini

17. Interferenza con i vaccini
https://www.astrazeneca.com/what-science-can-do/topics/disease-understanding/the-natural-
evolution-of-sars-cov-2.html

18. Se io non mi vaccino a te cosa
cambia?
Al-Betar MA, Alyasseri ZAA, Awadallah MA, Abu Doush I. Coronavirus herd immunity optimizer
(CHIO) [published online ahead of print, 2020 Aug 27]. Neural Comput Appl. 2020;1-32.
doi:10.1007/s00521-020-05296-6

19. CAMBIA.
CAMBIA CHE
FORSE, ANCHE PER
TE, E’ ARRIVATO IL
MOMENTO DI
CAMBIARE PUNTO
DI VISTA

20. Fonti:
Al-Betar MA, Alyasseri ZAA, Awadallah MA, Abu Doush I. Coronavirus herd immunity optimizer (CHIO) [published online ahead of print,
2020 Aug 27]. Neural Comput Appl. 2020;1-32. doi:10.1007/s00521-020-05296-6
The Natural History, Pathobiology, and Clinical Manifestations of SARS-CoV-2 Infections”, Jatin Machhi et al 2020.
Journal of Neuroimmune Pharmacology.
Pathways to zoonotic spillover Raina K. Plowright et al 2017. Nature. Vol.15
Viral, host and environmental factors that favor anthropozoonotic spillover of coronaviruses: An opinionated review, focusing on SARS-CoV, MERS-
CoV and SARS-CoV-2 Priscilla Gomes da Silva et al. Science of the Total Environment 750 (2021)
Effects of SARS-CoV-2 variants on vaccine efficacy and response strategies Lianlian Bian et al. 2021. EXPERT REVIEW OF VACCINES.
https://www.iss.it/cov19-varianti-del-virus
https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/cases-updates/variant-surveillance/variant-info.html
https://www.astrazeneca.com/what-science-can-do/topics/disease-understanding/the-natural-evolution-of-sars-cov-2.html
https://www.microbiologiaitalia.it/virologia/il-caso-delle-varianti-virali-quando-e-giusto-preoccuparsi/
https://www.microbiologiaitalia.it/virologia/sars-cov-2-risposta-immunitaria/
https://www.microbiologiaitalia.it/virologia/variante-inglese-cosa-sappiamo-della-mutazione-di-sars-cov-2/
https://www.sciencenews.org/article/coronavirus-covid19-mutations-strains-variants
«The proximal origin of SARS-CoV-2» Kristian G. Andersen, et al. Nature.2020.

21. Contatti:
info@microbiologiaitalia.it
ilaria.bellini@uniroma1.it
Grazie per l'attenzione!