Come i virus si diffondono, mutano e diventano nuove varianti

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.

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.