Quasispecie virali

Oggigiorno si sente parlare molto spesso se non quotidianamente di infezioni virali, di virus (un po’ buoni e un po’ cattivi) in quanto tali e delle fatidiche varianti, tanto attese quanto temute.

Proprio a partire da queste ultime in questo articolo affronteremo il fenomeno delle quasispecie virali. Nel corso della pandemia da SARS-CoV2 abbiamo appreso tutti il concetto di base secondo cui determinati virus, in particolari quelli con genoma a RNA, mutino con una frequenza maggiore rispetto ad altri.

Ciò è essenzialmente dovuto ad una propensione maggiore a compiere errori in fase di replicazione a seguito di meccanismi molecolari evoluti nel corso dei millenni. Ma come può l’evoluzione aver selezionato la capacità di compiere errori?

Mutazioni genomiche virali

Secondo l’accezione comune l’errore è associato a qualcosa di negativo e la stessa biologia umana associa a specifici “errori” l’insorgenza di particolari condizioni patologiche.

Nel caso dei virus però così non è, soprattutto quando si parla di virus a RNA. La capacità intrinseca di compiere errori in fase replicativa garantisce la giusta variabilità, la quale rappresenta un vantaggio evolutivo non indifferente.

La comparsa delle varianti virali

Da qui la comparsa di varianti virali le quali si generano quando un virus, moltiplicandosi nell’organismo ospite, subisce una o più variazioni (mutazioni) nel suo patrimonio genetico (o genoma) che lo rendono in qualche modo diverso dal virus originario.

Tenuto conto che in media in un virus a RNA ogni 100 replicazioni si hanno 76 mutazioni, in un virus a DNA se ne hanno 0.34 e in un retrovirus se ne hanno 20, si comprende come tra i primi e tra gli ultimi (ma soprattutto tra i primi) quando si parla di popolazione virale si debba intendere non una entità omogenea, ma piuttosto una distribuzione di genomi mutanti che va a formare una popolazione complessa e dinamica conosciuta proprio come “quasispecie“.

Figura 1 - Tasso di mutazione virale — *Figura 1 – Tasso di mutazione virale*

Caratteristiche delle quasispecie

Le quasispecie virali rappresentano un sistema complesso adattativo, le cui caratteristiche sono che può mutare, che ha continuità nella forma di alcuni componenti ereditati o incorporati, che è dotato di meccanismi di risposta agli stimoli esterni.

Così come il sistema immunitario dei vertebrati sfrutta una memoria in forma di espansione clonale di cellule, in risposta a stimoli antigenici, anche le quasispecie virali sfruttano una “memoria molecolare” contenuta nei componenti degli spettri mutanti. Una quasispecie virale è definita da una sequenza master e da uno spettro mutante.

La sequenza master è la sequenza nucleotidica dominante nella distribuzione genomica; lo spettro mutante è l’insieme di errori di copia valutati in accordo alle relative capacità replicative, nel contesto dell’insieme dei mutanti.

Lo spettro mutante è il “deposito” delle varianti genetiche e fenotipiche, che potenzialmente può diventare dominante in risposta a stimoli ambientali. Nel corso di infezioni naturali da virus a RNA, sia le sequenze master che gli spettri mutanti spesso hanno una esistenza molto breve, poiché l’equilibrio di popolazione dei genomi virali è frequentemente perturbato da modificazioni ambientali.

Prove sempre più numerose indicano che l’evoluzione di quasispecie può portare alla selezione di varianti virulente ed all’emergenza di nuovi virus patogeni (esempi sono lo shift del virus influenzale, la variabilità del virus HIV, il virus della malattia vescicolare del suino).

Ovviamente tutto ciò è associato a studi di sequenza e metodi di sequenziamento avanzati.

Approfondire questo fenomeno darà la possibilità di comprendere più nello specifico i fenomeni di patogenesi virale e identificare percorsi preventivi e terapeutici più efficaci ed efficienti.

Si ringrazia il dott. Domenico Corasiniti per l’articolo “Quasispecie virali”