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Secondo una nuova ricerca, il DNA virale nei genomi umani, incorporato lì da antiche infezioni, funge da antivirali che proteggono le cellule umane da alcuni virus odierni.

Il documento, “Evolution and Antiviral Activity of a Human Protein of Retroviral Origin“, pubblicato il 28 ottobre su Science, fornisce una prova del principio di questo effetto.

Precedenti studi hanno dimostrato che frammenti di antico DNA virale – chiamati retrovirus endogeni – nei genomi di topi, polli, gatti e pecore forniscono immunità contro i virus moderni che hanno origine al di fuori del corpo, impedendo loro di entrare nelle cellule ospiti. Sebbene questo studio sia stato condotto con cellule umane in coltura in laboratorio, mostra che l’effetto antivirale dei retrovirus endogeni probabilmente esiste anche per l’uomo.

La ricerca è importante perché ulteriori indagini potrebbero svelare un pool di proteine ​​antivirali naturali che portano a trattamenti senza effetti collaterali autoimmuni. Il lavoro rivela la possibilità di un sistema di difesa del genoma che non è stato caratterizzato, ma potrebbe essere piuttosto esteso.

“I risultati mostrano che nel genoma umano abbiamo un serbatoio di proteine ​​che hanno il potenziale per bloccare un’ampia gamma di virus”,

ha affermato Cedric Feschotte, professore di biologia molecolare e genetica al College of Agriculture and Life Sciences.

John Frank, Ph.D. ’20, un ex studente laureato nel laboratorio di Feschotte e ora ricercatore post-dottorato all’Università di Yale, è il primo autore dello studio.

I retrovirus endogeni rappresentano circa l’8% del genoma umano, almeno quattro volte la quantità di DNA che costituisce i geni che codificano per le proteine. I retrovirus introducono il loro RNA in una cellula ospite, che viene convertita in DNA e integrata nel genoma dell’ospite. La cellula segue quindi le istruzioni genetiche e produce più virus.

In questo modo, il virus dirotta il meccanismo trascrizionale della cellula per replicarsi. Tipicamente, i retrovirus infettano le cellule che non passano da una generazione all’altra, ma alcune infettano le cellule germinali, come un uovo o uno spermatozoo, che apre la porta al DNA retrovirale per passare dal genitore alla prole e alla fine diventare un elemento permanente nel genoma ospite.

Affinché i retrovirus entrino in una cellula, una proteina dell’involucro virale si lega a un recettore sulla superficie della cellula, proprio come una chiave in una serratura. L’involucro è anche noto come proteina spike per alcuni virus, come SARS-CoV-2.

Nello studio, Frank, Feschotte e colleghi hanno utilizzato la genomica computazionale per scansionare il genoma umano e catalogare tutte le potenziali sequenze codificanti proteine ​​​​dell’involucro retrovirale che potrebbero aver mantenuto l’attività di legame del recettore. Quindi hanno eseguito più test per rilevare quale di questi geni fosse attivo, ovvero esprimendo i prodotti del gene dell’involucro retrovirale in specifici tipi di cellule umane.

“Abbiamo trovato chiare prove di espressione”, ha detto Feschotte, “e molti di essi sono espressi nell’embrione precoce e nelle cellule germinali, e un sottoinsieme è espresso nelle cellule immunitarie dopo l’infezione”.

Una volta che i ricercatori hanno identificato le proteine ​​dell’involucro antivirali espresse in diversi contesti, si sono concentrati su una, Suppressyn, perché era nota per legare un recettore chiamato ASCT2, il punto di ingresso cellulare per un gruppo eterogeneo di virus chiamati retrovirus di tipo D. Suppressyn ha mostrato un alto livello di espressione nella placenta e nello sviluppo embrionale umano molto precoce.

Hanno quindi condotto esperimenti su cellule simili alla placenta umana, poiché la placenta è un bersaglio comune per i virus.

Le cellule sono state esposte a un retrovirus di tipo D chiamato RD114, noto per infettare naturalmente specie feline, come il gatto domestico. Mentre altri tipi di cellule umane che non esprimono Suppressyn potrebbero essere facilmente infettati, le cellule staminali placentari ed embrionali non sono state infettate. Quando i ricercatori hanno esaurito sperimentalmente le cellule placentari di Suppressyn, sono diventate suscettibili all’infezione da RD114; quando Suppressyn è stato restituito alle cellule, hanno riguadagnato resistenza.

Inoltre, i ricercatori hanno condotto esperimenti inversi, utilizzando una linea cellulare renale embrionale normalmente suscettibile a RD114. Le cellule sono diventate resistenti quando i ricercatori hanno introdotto sperimentalmente Suppressyn in queste cellule.

Lo studio mostra come una proteina umana di origine retrovirale blocca un recettore cellulare che consente l’ingresso e l’infezione virale da parte di un’ampia gamma di retrovirus circolanti in molte specie non umane. In questo modo, ha detto Feschotte, gli antichi retrovirus integrati nel genoma umano forniscono un meccanismo per proteggere l’embrione in via di sviluppo dall’infezione da virus correlati.

Il lavoro futuro esplorerà l’attività antivirale di altre proteine ​​derivate dall’involucro codificate nel genoma umano, ha affermato.

I coautori includono Carolyn Coyne, virologa presso la Duke University’s School of Medicine, e Jose Garcia-Perez, biologo molecolare presso l’Università di Granada, in Spagna.

Lo studio è stato finanziato da Cornell, National Institutes of Health, Wellcome Trust-University of Edinburgh Institutional Strategic Support Fund, European Research Council e Howard Hughes Medical Institute.

Source:
Cornell University
Sciencedaily

La variante Omicron del coronavirus a rapida diffusione rappresenta una minaccia per l’efficacia dei vaccini COVID.

Questo i ricercatori vogliono determinare.

I ricercatori in Sudafrica stanno correndo per monitorare l’aumento preoccupante di una nuova variante del coronavirus SARS-CoV-2 che causa il COVID-19.

La variante ospita un gran numero delle mutazioni trovate in altre varianti, inclusa la Delta, e sembra diffondersi rapidamente in tutto il Sudafrica.

Una priorità assoluta è seguire più da vicino la variante man mano che si diffonde: è stata identificata per la prima volta in Botswana all’inizio di questo mese e da allora è apparsa in un viaggiatore che arriva a Hong Kong dal Sud Africa.

Gli scienziati stanno anche cercando di capire le proprietà della variante, ad esempio se possono eludere le risposte immunitarie innescate dai vaccini e se provoca malattie più o meno gravi rispetto ad altre varianti.

“Stiamo volando a velocità di curvatura”, afferma Penny Moore, virologa dell’Università del Witwatersrand a Johannesburg, in Sudafrica, il cui laboratorio sta valutando il potenziale della variante per schivare l’immunità da vaccini e infezioni precedenti.

Ci sono segnalazioni aneddotiche di reinfezione e di casi in individui vaccinati, ma “in questa fase è troppo presto per dire qualcosa”, aggiunge Moore.

“Ci sono molte cose che non capiamo su questa variante”, ha detto Richard Lessells, un medico di malattie infettive presso l’Università di KwaZulu-Natal a Durban, in Sudafrica, in una conferenza stampa organizzata dal dipartimento della salute del Sudafrica il 25 novembre.

“Il profilo della mutazione ci preoccupa, ma ora dobbiamo fare il lavoro per capire il significato di questa variante e cosa significa per la risposta alla pandemia”.

Il 26 novembre, l’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) ha designato il ceppo, noto come B.1.1.529, come una variante preoccupante e lo ha chiamato Omicron, su consiglio di scienziati che fanno parte del gruppo consultivo tecnico dell’OMS sulla SARS- Evoluzione del virus CoV-2. Omicron si unisce a Delta, Alpha, Beta e Gamma nell’attuale elenco delle varianti di interesse dell’OMS.

I ricercatori vogliono anche misurare il potenziale della variante nel diffondersi a livello globale, possibilmente innescando nuove ondate di infezione o esacerbando gli aumenti in corso guidati da Delta.

Modifiche allo Spike

I ricercatori hanno individuato B.1.1.529 nei dati di sequenziamento del genoma dal Botswana. La variante si è distinta perché contiene più di 30 modifiche alla proteina spike, la proteina SARS-CoV-2 che riconosce le cellule ospiti ed è l’obiettivo principale delle risposte immunitarie del corpo.

Molti dei cambiamenti sono stati trovati in varianti come Delta e Alpha e sono collegati a una maggiore infettività e alla capacità di eludere gli anticorpi che bloccano l’infezione.

Anche l’apparente forte aumento dei casi della variante nella provincia sudafricana di Gauteng, sede di Johannesburg, sta facendo scattare campanelli d’allarme.

I casi sono aumentati rapidamente nella provincia a novembre, in particolare nelle scuole e tra i giovani, secondo Lessells.

Il sequenziamento del genoma e altre analisi genetiche da un team guidato da Tulio de Oliveira, un bioinformatico dell’Università di KwaZulu-Natal, hanno scoperto che la variante B.1.1.529 era responsabile di tutti i 77 campioni di virus analizzati da Gauteng, raccolti tra 12 e 20 novembre. L’analisi di altre centinaia di campioni è in corso.

La variante ospita una mutazione spike che consente di essere rilevata da test di genotipizzazione che forniscono risultati molto più rapidamente rispetto al sequenziamento del genoma, ha detto Lessells. Le prove preliminari di questi test suggeriscono che B.1.1.529 si è diffuso notevolmente oltre Gauteng.

“Ci preoccupa che questa variante possa già circolare abbastanza ampiamente nel paese”, ha detto Lessells.

Efficacia del vaccino

Per comprendere la minaccia rappresentata da B.1.1.529, i ricercatori seguiranno da vicino la sua diffusione in Sud Africa e oltre.

I ricercatori in Sud Africa hanno mobilitato gli sforzi per studiare rapidamente la variante Beta, identificata lì alla fine del 2020, e uno sforzo simile sta iniziando a studiare B.1.1.529.

Il team di Moore, che ha fornito alcuni dei primi dati sulla capacità di Beta di evitare l’immunità, ha già iniziato a lavorare su B.1.1.529. Hanno in programma di testare la capacità del virus di eludere gli anticorpi che bloccano l’infezione, così come altre risposte immunitarie.

La variante ospita un numero elevato di mutazioni nelle regioni della proteina spike che gli anticorpi riconoscono, potenzialmente smorzando la loro potenza.

“Molte mutazioni che conosciamo sono problematiche, ma molte altre sembrano contribuire a un’ulteriore elusione”, afferma Moore.

Ci sono anche suggerimenti dalla modellazione al computer che B.1.1.529 potrebbe eludere l’immunità conferita da un altro componente del sistema immunitario chiamato cellule T, afferma Moore.

La sua squadra spera di avere i suoi primi risultati in due settimane.

“Una domanda scottante è ‘riduce l’efficacia del vaccino, perché ha così tanti cambiamenti?'”

afferma Aris Katzourakis, che studia l’evoluzione del virus all’Università di Oxford, nel Regno Unito.

Moore afferma che in Sud Africa sono state segnalate infezioni rivoluzionarie tra le persone che hanno ricevuto uno dei tre tipi di vaccini in uso lì, da Johnson & Johnson, Pfizer-BioNTech e Oxford-AstraZeneca.

Secondo le notizie, due viaggiatori in quarantena a Hong Kong che sono risultati positivi alla variante sono stati vaccinati con il vaccino Pfizer. Un individuo aveva viaggiato dal Sud Africa; l’altro è stato contagiato durante la quarantena dell’hotel.

I ricercatori in Sud Africa studieranno anche se B.1.1.529 causa malattie più gravi o più lievi di quelle prodotte da altre varianti, ha detto Lessells.

“La vera domanda chiave riguarda la gravità della malattia”.

Finora, la minaccia che B.1.1.529 rappresenta oltre il Sudafrica è tutt’altro che chiara, affermano i ricercatori.

Inoltre, non è chiaro se la variante sia più trasmissibile di Delta, afferma Moore, perché attualmente ci sono un numero basso di casi COVID-19 in Sudafrica.

“Siamo in una pausa”, dice Katzourakis afferma che i paesi in cui il delta è molto diffuso dovrebbero prestare attenzione ai segnali di B.1.1.529.

“Dobbiamo vedere cosa fa questo virus in termini di successo competitivo e se aumenterà in prevalenza”.

Fonte: Nature