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I VIRUS: qualche orientamento

Aggiornato il: gen 18

Di Aurora Licaj

*note tra parentesi a piè pagina


In questo ultimo periodo il flagello COVID-19 ci ha aperto gli occhi davanti a una delle minacce in natura più compromettenti per la salute dell’uomo, quella operata dai virus. Si parla spesso in modo molto generico di questi “esseri maligni”, conoscendo poco o nulla della loro letteratura biologica.

Per questo ho creato un dialogo informativo sull'argomento, per chi è curioso di sapere qualcosa in più sulla loro natura.

- Che cosa sono i virus?


Struttura di un virus
  • Forse questa è una delle domande più complesse a cui rispondere. Infatti la classificazione tipica tra organismi procarioti ed eucarioti(1) non si può applicare con precisione ai virus ed è dunque aperto un dibattito riguardante la loro natura da pseudo-esseri viventi. Infatti essi vengono definiti parassiti intracellulari obbligati, proprio perché hanno bisogno di sfruttare i meccanismi vitali (detti pathway cellulari) di un organismo vivente per poter sopravvivere. Possiedono dimensioni molto ridotte (dai 20 ai 300 nm circa), un solo tipo di acido nucleico, DNA o RNA (contenente le informazioni per le sue funzioni vitali) e un involucro proteico chiamato capside, avente diverse forme, che ne protegge il contenuto interno e ne facilita l’ingresso negli ospiti da infettare. Una volta entrati nelle cellule, possono compiere due tipi di cicli replicativi: il ciclo litico, in cui si moltiplicano in gran numero fino a far esplodere la cellula ospite per poterne infettare altre, e il ciclo lisogeno, in cui si integrano nel genoma dell’ospite operando una fase di latenza che può durare diverse generazioni, finché stimoli esterni non lo portano ad attivarsi e procedere così con il ciclo litico. I virus hanno un raggio di infezione molto elevato, arrivando ad attaccare cellule batteriche, funghi, animali, vegetali e altri virus stessi: questo perché possiedono dei meccanismi di protezione che li rende “invisibili” al sistema immunitario dell’ospite, permettendone la proliferazione. Possono interferire con alcuni processi cellulari a seconda della necessità (sabotandoli o modulandoli), inoltre sono in grado di accumulare un gran numero di mutazioni e, grazie alla selezione naturale, mantengono solo quelle che li rendono ogni volta capaci di evolversi per far fronte ai processi di immunizzazione del bersaglio. C’è anche da considerare che i virus sono le entità biologiche più abbondanti e comuni sulla Terra, tanto che gli organismi vengono classificati in due principali “imperi”, quelli che codificano per proteine cellulari e quelli che codificano per le proteine del capside (virus). Che dire, oltre ad essere in netto svantaggio numerico, siamo costantemente minacciati da esseri coi “super-poteri”!


- Da dove vengono?


  • Un’altra domanda enigmatica che mette gli esperti virologi in difficolt: infatti non si hanno informazioni chiare sull’origine dei virus, ma ci sono tre principali ipotesi. 1. Quella progressiva, o di fuga, afferma che i virus derivino da elementi genetici che hanno acquisito l’abilità di muoversi tra le cellule, diventando così “autonomi”. 2. Quella regressiva, o di riduzione, afferma che essi siano forme di vita degenerate, che hanno perso la maggior parte delle loro funzioni conservando solo l’informazione genetica essenziale e sufficiente a garantirne la vita come parassiti. 3. Quella indipendente afferma che si siano evoluti in parallelo alle entità ospite più complesse. Tutte queste ipotesi ci portano ad intuire un loro possibile ruolo nell'evoluzione della vita sul nostro pianeta. Per capire meglio il perché di questa intuizione bisogna introdurre la spiegazione di una particolare famiglia, quella dei retrovirus. Ad essi appartiene per esempio il virus dell’HIV (agente eziologico dell’AIDS), e questo può rendere l’idea di quanto siano importanti: la capacità di trascrivere il DNA(2) a partire dall’RNA(3) è il loro punto di forza, perché riescono così a creare una struttura complessa partendo da una più semplice e versatile(4). Quest’ultimo, l’RNA, è infatti considerato il primo acido nucleico della vita durante la fase di sintesi prebiotica, che, con una replicazione del tutto autonoma, ha ante-ceduto la trascrizione inversa e la replicazione basata sul DNA. Per questo i retrovirus sono potenzialmente i diretti discendenti degli abitanti del mondo a RNA, quindi i più antichi, tanto che si trovano addirittura integrati nel genoma umano. Eh sì, che ci piaccia o meno abbiamo dentro di noi dei virus, detti retrovirus endogeni umani, i quali hanno perso nel tempo la loro capacità di sintetizzare particelle retro virali mature a causa dell’accumulo di mutazioni, diventando silenti. Nonostante ciò, si sono propagati con successo attraverso ereditarietà, raggiungendo le circa 203 mila copie: questo porta gli studiosi a vedere in loro anche una possibile chiave dell’evoluzione umana.


Ciclo replicativo retrovirus

- Come si trasmettono?


  • Essendo elementi mobili, i virus hanno bisogno di venire a contatto con tutto ciò che può circondare o passare attraverso i sistemi aperti(5) quali sono gli organismi viventi. Per questo motivo i vettori principali si trovano nei fluidi o superfici corporee, nell’aria, in beni di prima necessità (cibo o acqua) infetti. Più dei due terzi dei virus umani si trasmettono per via zoonotica (animale), e sono capaci di infettare anche altri ospiti vertebrati al di fuori di Homo sapiens, come i roditori e gli Ungulati(6), seguiti dai primati, gli animali carnivori, i pipistrelli e in bassa percentuale gli uccelli(7). I rimanenti, per quanto ne sappiamo, ci infettano naturalmente: alcuni potrebbero essersi co-evoluti con noi (come i retrovirus di cui parlavamo prima) in un arco di tempo molto lungo, altri hanno origini più recenti: probabilmente trasmessi via zoonotica all’inizio, si sono poi specializzati solo per la specie umana. Possiamo senza dubbio affermare che non si hanno conoscenze sull’origine di molte forme virali e per questo il campo di studio riguardante questa problematica è particolarmente attivo. Spesso siamo esposti a bacini virali animali a causa dell’improvviso loro avvicinamento al nostro habitat, spinto per esempio dai fenomeni di disboscamento o da improvvisi cambiamenti climatici che li portano a migrare in zone insolite. Una lunga esposizione ad essi (coronata anche da scarse condizioni igieniche) potrebbe scaturire quello che viene chiamato il salto di specie: in particolare, vista l’alta mutabilità, i virus animali possono accomodarsi ripetutamente nell’ospite umano, finché non si adattano, riuscendo a sviluppare gli strumenti necessari (principalmente la capacità di usare recettori cellulari per poter entrare e riprodursi) diventando, anche in questo, dannosi e trasmissibili(8). Come si può agire nel prevenire un infezione virale? Principalmente facendo attenzione all'igiene personale, che comprende l’utilizzo di saponi (rimuovono lo strato di grasso sulla pelle portandosi via anche il virus(9)) o disinfettanti(10) (l’alcol etilico, a patto che abbia una concentrazione della soluzione finale tra il 60% e 80%, agisce sul capside, disabilitando il virus); per quanto riguarda le malattie sessualmente trasmissibili, come ben sappiamo, è fondamentale l’uso dei profilattici per evitare il contatto diretto con fluidi corporei (sangue, sperma).


Piramide di diffusione di un virus

- Sono solo nostri nemici?


  • Nonostante ci sembrino solo degli acerrimi nemici, i virus possono diventare anche nostri alleati in diversi modi. Infatti, una volta esaminati e conosciuti i meccanismi di patogenesi e i processi cellulari fondamentali (fase in realtà determinante e piuttosto impegnativa), possono essere utilizzati, per esempio, a scopo terapeutico, come nel caso dei virus oncolitici: essi vengono manipolati in modo da infettare e uccidere le cellule tumorali specificatamente, lasciando intatte quelle sane, per indurre così una risposta immunitaria contro i tumori e contribuire alla loro eradicazione. In questo modo si possono creare delle terapie mirate, il cui successo purtroppo non è mai garantito, poiché le neoplasie sono imprevedibili e potrebbero sviluppare una resistenza contrastante il trattamento col virus (si dovrebbe agire a livello dei geni, individuando e disattivando quelli per la resistenza...Un lavoro piuttosto complesso, ma che porterebbe a grandi risultati!).

Virus oncolitici infettano e si replicano selettivamente nelle cellule tumorali ma non nelle cellule normali
  • Nel campo delle biotecnologie i virus si possono considerare come vettori naturali altamente evoluti per il trasferimento di materiale genetico estraneo in una cellula bersaglio: vengono, per esempio, svuotati del loro contenuto interno, mantenendo solo l’involucro esterno, e riempiti con la sostanza d’interesse, per poi essere inoculati nell’organismo in cui devono agire. Questo diventa molto utile in quelle che vengono definite terapie geniche, che consistono nell’impiego di materiale genetico o cellule modificate geneticamente per la cura o la prevenzione di molte malattie, non solo genetiche ma anche acquisite, come quelle cardiovascolari, degenerative, autoimmuni, disordini neurovascolari, cancro e malattie infettive. Allo stesso modo i virus si possono impiegare nella ricerca e sviluppo di vaccini: infatti, una volta identificate le proteine virali importanti per la stimolazione di una risposta immunitaria efficace, si può procedere con una serie di strategie per creare un vaccino in grado di contrastare il virus stesso in questione. Un chiaro esempio si ha con il vaccino per il virus dell’epatite B, il quale all’inizio era stato creato semplicemente utilizzando plasma di pazienti infetti in cui il virus era stato inattivato col calore(11) (funzionava ma non era molto sicuro); in seguito, con l’introduzione dei così detti vaccini ricombinanti, si è potuto manipolare il genoma del virus, estraendo solo il gene che produce l’antigene (sostanza che viene riconosciuta come estranea dagli anticorpi, i quali si attivano per distruggerla), per poi introdurlo in un altro organismo, come in una comune cellula di lievito, che iniettata nel bersaglio, stimola il sistema immunitario in tutta sicurezza. Questo è uno dei meccanismi di creazione di molti vaccini, e, più le tecnologie di manipolazione del genoma evolvono, più le tecniche si affinano e diventano efficaci, abbattendo costi di produzione e tempi, alcune delle principali problematiche che la ricerca deve affrontare.

Creazione di vaccini ricombinanti

Ogni anno si manifesta un nuovo nemico, che stende un velo di terrore e ci fa vivere in un costante stato d’allerta controllata… Per avere un minimo di sano controllo, è nostro dovere informarci in modo corretto su chi ci troviamo di fronte, facendo delle considerazioni supportate da un pensiero critico, evitando di rimanere abbagliati dagli “specchietti per allodole” a cui i media ci sottopongono costantemente, che siano dettati dalla politica o da quella che si pensa essere la scienza ufficiale.

Evidentemente in questo caso particolare si sta combattendo contro un nemico per la prima volta invisibile, ma, ricordiamoci, prevedibile dato che fa parte da sempre della nostra vita; inoltre la storia ha visto diverse volte casi di pandemie anche più gravi, in assenza di cure.

Oggi invece il tenore di vita è di gran lunga migliore, abbiamo strumenti in continua evoluzione che ci permettono di combattere e di proteggerci. Quindi dobbiamo viverla con un po’ di fiducia, ma essere anche previdenti e prudenti di fronte a queste che, come nei miglior film di fantascienza, forse saranno le nostre future (e ormai attuali) guerre.



NOTE


1. Procarioti: organismi che non hanno un nucleo ben definito, sono i più semplici sia come struttura che come funzionalità (es. batteri).

Eucarioti: organismi con nucleo ben definito, i più complessi.

2. DNA: acido desossiribonucleico, contiene il patrimonio di informazioni genetiche che permette la produzione di tutte quelle molecole (come le proteine) utili alle funzioni vitali delle cellule di molti organismi.

3. RNA: acido ribonucleico, molto simile al DNA, più flessibile, versatile e reattivo, svolge numerosi compiti biologici, i più importanti dei quali riguardano la trascrizione dell'informazione genetica contenuta nel DNA, che viene successivamente tradotta nella sintesi di proteine.

4. Questo processo viene mediato da un enzima, la trascrittasi inversa, in grado di compiere il passaggio inverso rispetto agli altri enzimi responsabili della trascrizione, che cioè sintetizzano RNA a partire da DNA, costituendo così un’eccezione al dogma centrale della biologia molecolare. Oltre che in questi virus si ha un evento simile negli eucarioti con la telomerasi, che ha il compito di allungare le sequenze terminali dei cromosomi in cui si compatta il DNA, contrastando i processi di degradazione a cui vengono sottoposte.

5. Sistema aperto: ogni sistema che interagisce con l’ambiente esterno con uno scambio di energia e materia.

6. Gruppo indefinito di mammiferi che hanno sviluppato i zoccoli per proteggersi dall'usura, ne fanno parte per esempio i cavalli, i cervi, i cinghiali.

7. Qui mi sono focalizzata sui virus del regno animale; vi ricordo però che ne esistono molte varietà anche in quello vegetale. Il virus del mosaico del tabacco (MTV), che colpisce molte specie vegetali tra cui la barbabietola da zucchero, il cetriolo, il mais, la patata, il pisello, il pomodoro e il tabacco, è stato il primo ad essere osservato dall'uomo nel 1892, ad opera dello scienziato russo Dmitrij Iosifovič Ivanovskij.

8. Interessante articolo sull’origine di SARS-CoV-2 con esempio di mutazione dei recettori e di possibili scenari di trasferimento zoonotico:

https://www.nature.com/articles/s41591-020-0820-9?fbclid=IwAR3TiQ3hR2rYTfXPrwYylr3dTrCq83hxaVWNofbInap9Pk4xCKbQN1d0Lnw

9. Una buona spiegazione la trovate qui:

http://mautino-lescienze.blogautore.espresso.repubblica.it/2020/03/15/coronavirus-e-sapone-perche-lavarsi-le-mani-serve/

10. Disinfettante fai-da-te approvato da WHO:

https://www.who.int/gpsc/5may/Guide_to_Local_Production.pdf

11. Blumberg e Millman, 1969.



FONTI

Origins and evolution of viruses of eukaryotes: the ultimate modularity

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5898234/

Human viruses: discovery and emergence →https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3427559/

Transmission of Influenza A Viruses

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4424116/

Inactivation of human and avian influenza viruses by potassium oleate of natural soap component through exothermic interaction

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6160177/

Vettori per la terapia genica

http://www.biotecnologiesicurezza.it/biotecnologia/vettori-per-terapia-genica/

Synthesis and assembly of hepatitis B virus surface antigen particles in yeast

https://www.nature.com/articles/298347a0

CULTURA

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