Da un paio di mesi non facciamo altro che sentir parlare di virus, in particolare di coronavirus, siamo bombardati con informazioni di ogni tipo, che talvolta ci allarmano e a volte ci rassicurano. Non potrebbe essere altrimenti in considerazione del fatto che questa pandemia ha sconvolto le nostre vite, i nostri rapporti, le nostre abitudini. Avere a che fare con qualcosa di sconosciuto e di infinitamente piccolo che può provocare gravi problemi alla nostra salute, ci crea ansia.
Ma siamo davvero sicuri di sapere di cosa stiamo parlando? I VIRUS: nemici, poco conosciuti.
I VIRUS
In generale i virus abitano una sorta di limbo inserito tra gli esseri viventi e i non viventi, perchè pur essendo capaci di moltiplicarsi e invadere interi organi ed apparati, non sono in grado di farlo autonomamente al di fuori di una cellula ospite.
A differenza dei batteri, organismi anch’essi unicellulari, non possono infatti sopravvivere a lungo (ore/pochi giorni) su una superficie ( maniglie, mobili, posate, ecc…).
Della cellula ospite i virus si impossessano e ne utilizzano le principali strutture e, proprio a causa di questa loro dipendenza, conducono “una sorta di vita in prestito”.
L’interesse dei biologi nei confronti dei virus è legato a due loro aspetti :
- Essere causa di malattie, infatti il termine virus deriva dal latino e vuol dire veleno.
- Essere importanti a livello evolutivo.
STRUTTURA E CARATTERISTICHE dei VIRUS
I virus sono estremamente piccoli, le loro dimensioni variano da poche decine a poche centinaia di nanometri, da 20 a 300, motivo per il quale non sono visibili con il microscopio ottico, (1 nanometro è pari ad 1 milionesimo di millimetro).
Possono in generale infettare cellule batteriche, vegetali, animali, compreso l’uomo, esiste però una elevata specificità in questo, ovvero un certo virus infetta uno o pochi tipi di cellule. Tra le diverse forme di virus ci sono quelle sferiche, quelle a bastoncino, quelle simili ad un veicolo per l’atterraggio lunare, ecc…
La struttura elementare di un virus è costituita da un nucleo, core, racchiuso da un rivestimento proteico detto capside. Il nucleo è formato da materiale genetico, ovvero da un acido nucleico, che può essere DNA o RNA, ma mai da entrambi contemporaneamente.
Alcuni virus oltre al capside hanno un ulteriore rivestimento, chiamato pericapside, formato da un doppio strato lipidico, nel quale sono inserite proteine e glicoproteine, talune delle quali sporgenti. Tali proteine di superficie, che il virus riconosce, hanno un ruolo fondamentale. Questa interazione specifica ricorda quella tra una chiave ed una serratura, infatti tale legame apre la porta al virus che può pertanto penetrare nella cellula ospite.
Una volta all’interno i virus si spogliano del loro rivestimento, iniziano la replicazione del loro acido nucleico e poi la formazione di nuovo materiale per il capside e, qualora ci sia, per il pericapside. Per portare a termine queste importanti azioni i virus bloccano e usano le strutture della cellula ospite, che non funziona più per sé ma per il virus. Segue poi l’assemblaggio e la formazione di tantissime particelle virali che saranno liberate nell’ambiente circostante dalla cellula ospite che muore. Il virus ha raggiunto il suo scopo si è moltiplicato ed ora è infettante.
LA MINACCIA DEI CORONAVIRUS
Da qualche mese i media non parlano d’altro che di covid19, anche se tale è la sigla per indicare l’epidemia in corso, mentre l’agente virale responsabile è indicato, in termini scientifici, come 2019- nCoV.
Fino a meno di vent’anni fa il mondo scientifico si è occupato davvero poco della famiglia dei coronavirus, che comprende ceppi che causano forme morbose estremamente lievi come il comune raffreddore.
L’interesse è cresciuto quando si è scoperto nel 2003 che l’agente patogeno responsabile di una pandemia, nata in Cina e nota con il nome di SARS (sindrome respiratoria acuta) era un coronavirus. Cosi come un coronavirus ha provocato nel 2012 una sindrome respiratoria in Medio Oriente,detta MERS, con esito letale del 34% dei contagiati.
Quasi certamente, la SARS, la MERS e il nuovo coronavirus hanno tutti origine nei pipistrelli, dove sono stati probabilmente a lungo senza far ammalare gli animali.
I coronavirus hanno quindi fatto il cosiddetto salto di specie passando dagli animali all’uomo, tendenza caratteristica comune a tutti i coronavirus.
A Wuhan, in Cina, al mercato animale dove si ritiene abbia avuto origine l’attuale pandemia, non erano in vendita pipistrelli, suggerendo che nel contagio sia coinvolta una specie animale intermedia. Gli ospiti intermedi hanno consentito e facilitato le mutazioni genetiche che hanno portato alla nascita del nuovo coronavirus, il cui acido nucleico ha una somiglianza con quello del coronavirus della SARS del 76 %.
Possiamo quindi concludere che i due virus sono diversi, ma alquanto simili.
ANATOMIA DI UN CORONAVIRUS
I coronavirus in grado di infettare l’uomo sono sette e possiedono una forma tondeggiante, dalla loro superficie sporge una proteina a forma di clava, spike, che fa somigliare il rivestimento virale ad una corona, da cui il nome.
Ogni particella virale è formata da un filamento di RNA, rivestito da un involucro proteico. I coronavirus hanno il genoma più lungo di qualsiasi altro virus a RNA , contenente 30.000 lettere o basi. E’ fondamentale sottolineare che quanto più materiale viene copiato da un virus, tante più possibilità ci sono di commettere errori. Questi errori portano alla nascita di virus nuovi, talvolta più aggressivi e contagiosi, che possono infettare nuovi tipi di cellule e nuove specie. E’ in pratica quello che sembra essere successo attualmente con 2019- nCoV.
Il contagio avviene grazie all’invasione di più cellule e all’utilizzo di alcuni componenti cellulari per fare molte copie dei virus, che poi infettano altre cellule.
Solitamente quando un organismo viene infettato scatta la risposta del sistema immunitario. Una caratteristica del virus della SARS e, in particolare del nuovo coronavirus, è quella di bloccare la risposta immunitaria difensiva dell’ospite che consiste nel produrre proteine, gli interferoni, che impediscono o riducono la moltiplicazione virale. Il 2019- nCoV, in particolare, potenzia invece la risposta distruttiva con la produzione elevata di infiammazione.
Sia il coronavirus responsabile della SARS che l’attuale nuovo coronavirus utilizzano la stessa serratura per entrare nella cellula ospite, il recettore ACE2.
IL CORONAVIRUS RESPONSABILE DELL’ATTUALE PANDEMIA
Il 2019- nCoV è sferico e di piccolissime dimensioni, ce ne possiamo rendere conto se pensiamo che il suo diametro è 600 volte inferiore al diametro di un capello.
L’aspetto di questo coronavirus ricorda molto quello dei suoi parenti stretti, l’acido nucleico, è un singolo filamento di RNA.
Oltre al rivestimento proteico ne ha uno lipidico, a doppio strato, in cui sono inserite diverse proteine e glicoproteine.
Una delle mutazioni che rendono questo virus particolarmente aggressivo è quella riguardante la proteina S di superficie, quella sporgente, detta spike, che consente al virus un ingresso facilitato.
I ricercatori dell’University del Texas ad Austin sono riusciti, grazie alla cristallografia ai raggi X, ad ottenere un modello tridimensionale della proteina S, che evidenzia come il suo legame con la cellula ospite è quattro volte più forte di quello degli altri Coronavirus. Questo è uno dei motivi della sua elevata virulenza.
Conoscere la struttura molecolare della proteina spike permette ai ricercatori di lavorare per la messa a punto di un vaccino e di terapie adeguate.
La serratura che la proteina S trova sulla cellula ospite si chiama ACE2 e, dato molto importante, non è espressa soltanto nei polmoni ma anche nel cuore, fegato, intestino tenue e in minor misura nel cervello. Questo attacco pluriorgano del nuovo coronavirus spiega i molteplici disturbi accusati dai pazienti gravi di COVID 19.
AGGRESSIVITA’ DEL CONTAGIO
La trasmissione del virus avviene principalmente attraverso le goccioline che un individuo emette quando tossisce o starnutisce e che successivamente vengono a contaminare attraverso bocca, naso e occhi un soggetto sano che si trova nelle vicinanze. Nel caso del nuovo coronavirus il contagio può avvenire anche attraverso oggetti e superfici infettate e toccandosi poi con le mani bocca, naso e occhi.
La trasmissione sembra avvenire proprio secondo questo ordine e coinvolgere in primo luogo la bocca, poi il naso e, in minima parte gli occhi. La spiegazione sembra essere che i recettori per il virus sono distribuiti in maggior quantità nella bocca, soprattutto sulla lingua. Recentemente è stato ipotizzato che il contagio non necessiti di tosse e/o starnuti ma possa avvenire anche solo parlando o semplicemente respirando.
Il virus 2019- nCoV possiede un’altra caratteristica peculiare che è quella di bloccare la risposta “protettiva” del sistema immunitario di fronte al segnale d’allarme rappresentato dall’invasione virale. Tutto questo consente al virus, pressoché indisturbato, di diffondersi nell’organismo prima che compaiono i primi sintomi (febbre, tosse e talvolta congiuntivite) e coincide con il periodo in cui si parla di individuo asintomatico che va da 2 a 14 giorni.
Solitamente i virus respiratori sono contagiosi nell’individuo sintomatico ma, per quanta riguarda 2019- nCoV, è ormai noto che anche i soggetti privi di sintomatologia sono infettanti e rappresentano pertanto un serbatoio inquietante e pericoloso di contagio.
Le modalità con le quali esso avviene sono molto importanti. Tutti ci siamo infatti domandati come mai alcune persone si ammalano in forma lieve ed altre in forma cosi grave da rendere necessaria la terapia intensiva e l’intubazione. Inizialmente si riteneva ciò fosse dovuto all’età e alle malattie pregresse, poi si è visto che non è sempre così. Quali possono essere allora i motivi? Sicuramente il ruolo svolto dal sistema immunitario è importante ma è fondamentale anche la modalità del contagio. Se infatti avviene direttamente da un altro individuo infetto la carica e l’aggressività virale sono probabilmente maggiori di un contagio che avviene attraverso una superficie contaminata.
RICERCHE RECENTI
La ricerca scientifica sta lavorando febbrilmente in tutto il mondo perché è da lì che avremo una risposta in termini di terapie e di vaccino. Recentemente è stato provato che il nuovo coronavirus, una volta penetrato nella cellula, usa per moltiplicarsi alcune proteine e, una decina di queste, sono quelle già usate dall’HIV, il virus che causa l’AIDS. E’ un dato molto importante per le terapie perchè indica, tra gli antivirali già usati per l’AIDS, quali potrebbero essere efficaci anche per 2019-nCoV.
Una ricerca italiana di una settimana fa, alla quale ha partecipato la Sapienza di Roma indica che ACE2 non è l’unico recettore a cui si lega il nuovo coronavirus, che sembrerebbe utilizzare anche un secondo recettore, presente nelle alte vie respiratorie, composto da acido sialico. Tale ricerca deve essere ancora validata, qualora lo fosse, aggiungerebbe un importante tassello per quanto riguarda la conoscenza del nuovo coronavirus e le armi per combatterlo e sconfiggerlo.
Giulia Maria Fornaciari
BIBLIOGRAFIA:
- Wu, S. Zhao, B. Yu, Y.M. Chen e altri…., A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. Nature (2020).
- Li, Structure, function and evolution of coronavirus spike proteins. Annu. Rev. Virology (2016).
- Daniel Wrapp, Nianshuang Wang, Kizzmekia S. Corbett e altri…., Structure of the 2019- nCoV spike in the prefusion conformation. Scienze (2020).
- Hoffmann, H. Kleine Weber, N. Kruger e altri…, The novel coronavirus uses the SARS-coronavirus receptor Ace2 for entry in the cells. BioRxiv (Gennaio 2020).
- Simon Makin, La minaccia dei coronavirus dal raffreddore alla polmonite. Dai quaderni de Le Scienze (Marzo 2020).