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MUTAZIONI NELLA PROTEINA SPIKE

Mutazioni nella proteina Spike

Il nostro sistema immunitario è in grado di generare una vasta gamma di anticorpi specifici per combattere un virus. Nel caso in cui una mutazione rendesse inefficace uno di questi anticorpi, ci sarebbero ancora molti altri anticorpi pronti a riconoscere il virus.

Alla fine del 2019 è emerso il virus SARS-CoV-2, causa della pandemia COVID-19 che colpì milioni di persone in tutto il mondo. La sua origine è ancora poco chiara, ma si pensa che i pipistrelli possano essere stata una fonte di origine, aumentando i timori che gli animali domestici e selvatici possano essere serbatoi del virus.

La Proteina Spike di SARS-CoV-2

Nel vasto mondo della ricerca su SARS-CoV-2 (virus a RNA che può mutare nel tempo, appartenente alla famiglia dei Coronaviridae), c’è una proteina particolarmente significativa: la proteina spike (S). Questa proteina è fondamentale perchè il virus possa infettare le cellule ospiti.

Ma cosa la rende così speciale?

La proteina Spike, la cui struttura è stata già descritta nell’articolo precedente, è una sorta di “chiave” utilizzata dal virus usa per entrare nelle nostre cellule attraverso un recettore specifico chiamato ACE2, che funge da serratura. Questa proteina induce la produzione di anticorpi e diventa quindi il bersaglio principale, quando si tratta di sviluppare trattamenti efficaci contro il COVID 19.

Proteina Spike

Le Mutazioni

Virus come il SARS-CoV-2, l’HIV (il virus dell’AIDS) e i virus dell’influenza hanno un genoma basato sull’RNA anziché sul DNA, il che li rende inclini a subire frequenti mutazioni. Durante il processo di copiatura della sequenza di nucleotidi che costituiscono il codice dell’RNA all’interno delle nostre cellule, gli enzimi spesso commettono errori, inserendo un nucleotide al posto di un altro. Questa instabilità nel processo di replicazione è la ragione per cui, sin dall’inizio della pandemia, sono state scoperte migliaia di mutazioni nel virus responsabile del COVID-19.

La maggior parte di queste modifiche casuali sono svantaggiose per il virus, che non sopravvive. In altri casi una di queste mutazioni può conferire al virus un vantaggio competitivo. Ad esempio può renderlo resistente ai farmaci. In queste circostanze il ceppo originale del virus (noto come “ceppo selvaggio”) viene bloccato dal farmaco, mentre il ceppo mutato, resistente, continua a propagarsi e diffondersi più efficacemente.

Sebbene il tasso di mutazione dei coronavirus sia inferiore a quello di molti altri virus a RNA, è soggetto a elevati tassi di mutazione che danno origine a nuove varianti.

Quasi il 96,5% dei residui di amminoacidi nella proteina spike del SARS-CoV-2 umano ha subito mutazioni dalla comparsa della pandemia da COVID-19.

Alcune di queste mutazioni si verificano nella proteina Spike, cambiando il comportamento del virus e portando alla formazioni di varianti genetiche; un esempio noto è la mutazione chiamata D614G, scoperta nel 2020. Questa mutazione ha reso il virus più contagioso ed è ora presente in quasi tutte le varianti di SARS-CoV-2.

Il Centers for Disease Control and Prevention degli Stati Uniti, in collaborazione con il SARS-CoV-2 Interagency Group, istituito sotto il Dipartimento della Salute e dei Servizi Umani degli Stati Uniti, ha creato uno schema di classificazione che è stato recentemente aggiornato per includere una quarta classe di varianti chiamata “Variante in Monitoraggio” (VBM), insieme alle tre classi precedentemente definite di varianti del SARS-CoV-2, cioè “Varianti di Interesse” (VOI), “Varianti di Preoccupazione” (VOC) e “Varianti di Alta Conseguenza” (VOHC).

Coronavirus infetta una cellula umana - 3D

Per entrare in una di queste categorie, la variante deve presentare degli attributi definiti:

• Gli attributi delle Varianti di Interesse (VOI) comprendono modifiche nella capacità del virus di legarsi ai recettori, una minore efficacia nella neutralizzazione da parte degli anticorpi prodotti in seguito a infezioni precedenti o vaccinazioni, una minore efficacia dei trattamenti, possibili problemi diagnostici e una prevista aumentata capacità di trasmissione o gravità della malattia.

• Le Varianti di Interesse (VOI) sono identificate quando emergono prove di un aumento nella trasmissibilità del virus, una maggiore gravità della malattia che porta a un numero significativo di ospedalizzazioni o decessi, una notevole diminuzione nella capacità degli anticorpi generati da infezioni precedenti o vaccinazioni di neutralizzarla, una minore efficacia dei trattamenti o dei vaccini, o problemi nella diagnosi.

• Una Variante di Alta Conseguenza,è definita quando ci sono chiare evidenze che misure preventive o interventi medici abbiano notevolmente ridotto la loro efficacia rispetto alle varianti del virus precedentemente circolanti.

• La categoria di Variante di Maggiore Preoccupazione (VBM), comprende varianti con sostituzioni genetiche preoccupanti, oltre alle Varianti di Interesse (VOI) e alle Varianti di Preoccupazione Clinica (VOC) precedentemente identificate.

Le cinque principali varianti (VOC) di SARS-CoV-2 che hanno maggiormente destato preoccupazione all’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) sono Alpha, Beta, Gamma, Delta e Omicron. Ognuna di queste varianti ha avuto delle mutazioni specifiche nella proteina Spike che hanno portato a un aumento nella trasmissibilità, cioè sono più contagiose, e alcuni possono causare sintomi diversi nella presentazione della malattia.

Nel dicembre 2021, è emersa l’ultima variante “preoccupante” di SARS-CoV-2 chiamata Omicron. Questa variante presenta ben 34 mutazioni nella proteina Spike, il che la rende molto diversa dalla forma originale del virus. In particolare Omicron ha dimostrato una maggiore contagiosità, una maggiore capacità di sfuggire al sistema immunitario e una maggiore resistenza agli anticorpi. Alcune mutazioni cambiano anche la proteina Spike in modo che sia difficile per gli anticorpi riconoscerla. Questo ha reso Omicron molto diversa dalle varianti precedenti.

Studiando queste mutazioni, gli scienziati possono capire come il virus sta cambiando e sviluppando nuove varianti. Ciò è fondamentale per creare nuovi trattamenti e strategie efficaci per affrontare e proteggerci meglio dal COVID-19.

Referenze

• Viruses 2022 - Mutations and Evolution of the SARS-CoV-2 Spike Protein
https://doi.org/10.3390/v14030640
Nicholas Magazine, Tianyi Zhang, Yingying Wu, Michael C. McGee, Gianluca Veggiani and Weishan Huang

• Effects of Spike Mutations in SARS-CoV-2 Variants of Concern on Human or Animal ACE2-Mediated Virus Entry and Neutralization
Yunjeong Kim, Natasha N. Gaudreault, David A. Meekins, Krishani D. Perera, Dashzeveg Bold, Jessie D. Trujillo, Igor Morozov, Chester D. McDowell, Kyeong-Ok Chang, Juergen A. Richt
DOI: https://doi.org/10.1128/spectrum.01789-21

• Mutations in human SARS-CoV-2 spike proteins, potential drug binding and epitope sites for COVID-19 therapeutics development – Current Research in Structural Biology, Volume 4, 2022, Pages 41-50
Kunchur Guruprasad
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2665928X22000022
https://doi.org/10.1016/j.crstbi.2022.01.002

• Nuovo Coronavirus: le mutazioni e la “variante inglese”
Guido Castelli Gattinara - Istituto Bambino Gesù per la Salute del Bambino e dell'Adolescente
https://www.ospedalebambinogesu.it/nuovo-coronavirus-le-mutazioni-e-la-variante-inglese--111511/#:~:text=Ecco%20perch%C3%A9%2C%20dall'inizio%20della,il%20virus%20che%20non%20sopravvive.

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