I VACCINI anti-COVID si distinguono in due categorie:
1) vaccini ad mRNA (RNA messaggero) NON VIRALI
2) vaccini a vettore virale
ALCUNE RIFLESSIONI SUI VIRUS in generale, senza riferimenti specifici
Virus e cancro
Tutti i virus (alcuni in particolare) rientrano nella lista dei patogeni potenzialmente coinvolti nell’innesco di forme neoplastiche: questi virus hanno conquistato un ruolo di prestigio nella ricerca sulla genetica del cancro nell’uomo. Da ormai molti anni, questi virus sono al centro dell’attenzione scientifica, poiché molti di loro sono considerati virus oncogeni a tutti gli effetti. Inoltre, possono essere sfruttati per introdurre geni in cellule di mammifero, riprogrammandone l’attività.
Entrando in una cellula ospite, questi virus sono in grado di convertire il proprio genoma da RNA a DNA: avvalendosi dell’ausilio dell’enzima trascrittasi inversa, il virus opera la cosiddetta retro-trascrizione trasformante l’RNA virale in DNA. Quest’ultimo si integra nel DNA della cellula ospite che viene sfruttata per la sintesi di genoma e strutture virali.
Oncovirus: causano danno sia in vitro che in vivo. Generalmente, i virus di questa categoria sono coinvolti nell’eziopatogenesi di forme tumorali.
Spumavirus: sebbene siano responsabili di effetti citopatici in vitro (insieme di alterazioni morfologiche assunte dalla cellula infettata da virus), la loro patogenicità non è ancora stata dimostrata in vivo.
Lentivirus: questi retrovirus inducono progressive compromissioni a carico del sistema immunitario e neuronale.
Alcuni virus sono coinvolti nell’innesco di patologie estremamente gravi, quali leucemia acuta a cellule T, leucemia a cellule capellute e mielopatie (malattie a carico del midollo spinale).
Virus a singolo filamento di RNA, dopo essere penetrato nella cellula ospite, il genoma del retrovirus subisce una retro-trascrizione e viene convertito in DNA dall’enzima trascrittasi inversa. La replicazione di questi virus avviene nel citoplasma della cellula infetta. Successivamente il virus, infettando il nucleo, si integra con il genoma della cellula ospite (ad opera dell’enzima integrasi): il virus può rimanere silente per periodi di tempo variabili. Giunti a questo punto, il DNA a doppio filamento viene sfruttato per la trascrizione di RNA messaggero (mRNA), dal quale – a livello ribosomiale – vengono sintetizzate le proteine virali. I virioni neoformati fuoriescono dalla cellula e sono liberi di infettare le cellule vicine, diffondendosi a macchia d’olio.
Alcuni virus presentano un genoma a DNA a doppio filamento: una volta entrato nella cellula bersaglio, il virus procede dal citoplasma verso il nucleo. Giunto in questa sede, il genoma del virus si mescola a quello della cellula ospite e viene replicato: il “nuovo” DNA serve per produrre mRNA, che a sua volta produce proteine virali. L‘RNA pregenomico sarà trasformato in DNA attraverso una trascrizione inversa (operata da enzimi virali neosintetizzati dal virus), che viene incorporato all’interno delle altre strutture virali neosintetizzate: a questo punto, il ciclo di replicazione è terminato.
Esiste un’altra categoria di virus, chiamati endogeni: questi virus sono integrati con il genoma della cellula ospite, e vengono trasmessi geneticamente. In altri termini, i virus endogeni sono in grado di infettare le cellule germinali, pertanto possono essere trasmessi verticalmente attraverso la linea germinale.
Il virione del virus presenta una forma grossolana-sferica, dal diametro variabile dai 100 ai 120 nm. Questi virus presentano un genoma costituito da due molecole di RNA a singolo filamento, con polarità positiva.
Alcuni virus presentano una membrana lipoproteica esterna chiamata pericapside od envelope.
L’enzima trascrittasi inversa è indispensabile per trasformare il genoma da RNA in DNA
Il genoma di questi virus contiene almeno tre geni indispensabili per la replicazione del virus:
GAG (group specific antigen), la cui funzione è codificare per le proteine strutturali. I GAG sono i principali componenti del capside virale (2.000-4.000 copie per virione).
POL (sta per polymerase), la cui funzione è codificare per gli enzimi trascrittasi inversa, proteasi ed integrasi, utili per la replicazione del virus.
ENV (diminutivo di envelope), la cui funzione è codificare per le proteine di membrana (pericapside).
A monte e a valle di questi geni troviamo due sequenze LTR, acronimo di Long Terminal Repeat, (situate al 5′ e al 3′ del genoma provirale): queste sequenze fungono da promotore e da segnale di poliadenilazione, dato che contengono al loro interno alcune regioni coinvolte nella trascrizione inversa, nell’integrazione e nel controllo dell’espressione del genoma virale.
Oltre ai geni appena descritti, il genoma di questi virus contiene ulteriori geni detti accessori, indispensabili per aumentare la virulenza e la patogenicità del virus.
Un virus è un parassita intracellulare obbligato, cioè capace di vivere e riprodursi solo all’interno di cellule viventi. Si tratta, infatti, dell’entità biologica più diffusa sulla Terra.
I virus non sono in grado di effettuare in autonomia nessun processo metabolico: contengono solo parte dell’informazione genetica necessaria per la loro moltiplicazione. Il loro acido nucleico – il DNA o l’RNA virale – codifica solo le proteine strutturali (che costituiscono il rivestimento del virus) e alcuni enzimi necessari per la replicazione del materiale genetico. Tutte le altre funzioni (sintesi proteica, produzione di energia ecc.) sono fornite dalla cellula infettata.
Un virus è una particella infettiva formata da acido nucleico (materiale genetico) e da un rivestimento proteico (capside).
Per virione s’intende una particella virale completa.
Possono adattarsi all’ospite
Inoltre, i virus evolvono mutando e presentano le stesse macromolecole biologiche (proteine e DNA o RNA) delle cellule viventi, ma necessitano di quest’ultime per replicarsi e diffondersi.
I virus potrebbero essere considerati, quindi, una forma ibrida tra il vivente e il non-vivente.
I virus sono una forma di vita?
La domanda è da molto tempo oggetto di dibattito nella comunità scientifica. Partiamo dal presupposto che la definizione di “essere vivente” deve rispettare i seguenti criteri: è in grado di riprodursi, cresce e si sviluppa, si adatta all’ambiente, reagisce agli stimoli esterni ed è capace di trasformare l’energia
I virus:
Non crescono e non si dividono – si assemblano da componenti preformate
Non reagiscono all’ambiente (fuori dalle cellule sono metabolicamente inerti)
Non respirano
Non si muovono
Non producono energia
MA:
Si riproducono
Possono adattarsi all’ospite
Biologia e Caratteristiche dei Virus
Un singolo virus (virione) è circa 100 volte più piccolo di una cellula: le dimensioni possono variare dai 20 ai 300 nanometri (miliardesimi di metro).
Per questo motivo, i virus non sono visibili al microscopio ottico, ma solamente a quello elettronico, dove mostrano ampie escursioni non solo nelle dimensioni, ma anche nella forma, che può essere sferica, simile ad un “veicolo per l’atterraggio lunare”, a bastoncino ecc.
In natura, esistono moltissimi virus: se ne stimano oltre 100 milioni di tipologie differenti. Nel complesso, i virus infettano qualsiasi tipo di cellula e ogni organismo vivente (uomini, piante, animali, funghi e microrganismi, batteri inclusi), provocando una notevole varietà di malattie, come il raffreddore, l’influenza e la poliomielite; altre specie sono, invece, prive di potere patogeno e non causano alcuna malattia.
I virus si trovano praticamente ovunque: nelle zone più inospitali del nostro pianeta, nelle profondità dell’oceano, nei ghiacci del Polo ecc.
Pur essendo incapaci di riprodursi, i virus possono comunque sopravvivere nell’ambiente esterno, anche se possono conservarsi per un tempo limitato; il virus dell’influenza, per esempio, può persistere per ore al di fuori del corpo, specialmente in condizioni di freddo e bassa umidità.
I virus sono, invece, dei parassiti veri e propri: non hanno un metabolismo autonomo e hanno come unico compito quello di trasferire il loro patrimonio genetico da una cellula all’altra di un organismo ospite, trasmettendo così l’infezione.
I virus sono microrganismi acellulari, poiché privo delle tipiche strutture cellulari; per questo motivo, non possono riprodursi da soli e per replicarsi devono invadere una cellula vivente e sfruttare intermedi metabolici, enzimi e organelli di quest’ultima.
La struttura elementare di un virus è semplice: la particelle infettiva è composta da un core interno, contenente il genoma virale (cioè RNA o DNA), racchiuso da un rivestimento proteico, detto capside.
Alcuni agenti virali possiedono anche un involucro lipidico e glicoproteico più esterno al capside (pericapside o envelope) in cui sono presenti proteine, lipidi, carboidrati e tracce di metalli; altri ne sono sprovvisti (virus nudi). Fra capside e pericapside si può avere il tegumento.
L’envelope è costituito da un doppio strato lipidico derivante dalle membrane cellulari (es. ribovirus) o nucleari (es. herpes) modificate durante l’infezione con l’inserimento di glicoproteine virali. Le glicoproteine che si proiettano verso l’esterno (spike) sono la maggior sorgente antigenica dei virus con envelope e riconoscono i recettori cellulari.
I virus sono costituiti da:
Proteine: è la componente maggiore (fino ad oltre il 90%). Le proteine virali svolgono ruoli funzionali (ad esempio, permettono la replicazione dell’acido nucleico) e strutturali; alcune alterano alcune funzioni delle cellule ospite, altre sono strettamente associate agli acidi nucleici.
Acido nucleico: DNA o RNA (1-15%).
I virus dotati di pericapside (o envelope) hanno anche lipidi (10-30%) e carboidrati (glicoproteine).
In base alla natura del rivestimento, sono da distinguersi:
Virus nudi: possiedono unicamente il capside, il rivestimento proteico del genoma che lo protegge dall’ambiente esterno;
Virus rivestiti: sono dotati di capside e pericapside. Di solito, i virus con envelope sono meno stabili nell’ambiente di quelli a capside nudo.
Il capside è una struttura rigida e resistente, caratterizzato dalla ripetizioni di poche specie differenti di capsomeri (subunità proteiche) disposti con simmetria elicoidale, icosaedrica, binaria oppure complessa.
Il capside ha la funzione di proteggere il materiale genetico virale e riconoscere i recettori della cellula ospite, per consentire l’ingresso all’interno della cellula ospite la penetrazione.
Il meccanismo con cui il virus agisce prevede, infatti, che esso penetri e si “svesta” del capside (uncoating), liberando il proprio acido nucleico (DNA o RNA). Il materiale genetico virale potrà essere così copiato utilizzando gli enzimi della cellula ospite.
Le nuove particelle virali formatesi all’interno della cellula fuoriescono per infettare altre cellule:
Alcuni virus vengono eradicati dal sistema immunitario dopo la fase acuta dell’infezione (come accade, per esempio, nel caso del raffreddore);
Altri virus danno luogo, invece, ad infezioni persistenti:
Latenti: l’agente virale in alcuni momenti replica, mentre in altri si sposta in altri distretti della cellula o dell’organismo dove rimane silente fino a quando, in seguito ad opportuni stimoli, ritorna a moltiplicarsi (es. herpes virus);
Croniche: l’agente virale rimane nella cellula per un lungo periodo, dove rilascia in modo lento e continuo nuovi virus, portando alla cronicizzazione della malattia (es. HIV).
L’acido nucleico – che può essere DNA oppure RNA – va a determinare la complessità del virus, poiché ne costituisce il genoma: alcune particelle virali hanno genomi che codificano per poche proteine, altri che codificano per moltissime (da 3-4 fino a circa 100).
Da questo punto di vista, esistono molte classi di virus:
I virus a DNA, chiamati desossiribovirus, vengono classificati in:
Virus a DNA a doppia elica lineare;
Virus a DNA a doppia elica circolare (es. papovavirus);
Virus a DNA a singola elica (es. parvovirus).
I virus a RNA, detti ribovirus, vengono classificati in:
Virus a RNA a singola elica lineare;
Virus a RNA a doppia elica;
Virus a RNA frammentato (es. ortomixovirus);
Durante il loro ciclo replicativo, alcuni virus presentano anche forme ibride DNA-RNA (virus a RNA a singola elica con intermedio a DNA). Questa notevole varietà nel genoma virale impone l’esistenza di strategie replicative piuttosto diversificate, spesso lontane dall’assioma “dal DNA all’RNA, dall’RNA alle proteine” che vige per le cellule procariotiche ed eucariotiche (in cui il genoma è costituito solo da DNA).
Fra i ribovirus, ad esempio, occorre distinguere fra quelli a polarità positiva e quelli a polarità negativa: i primi hanno un RNA che non funge da messaggero, ma da stampo per gli RNA messaggeri (mRNA); i secondi danno un RNA che funziona direttamente come messaggero.
A volte, come anticipato, l’acido nucleico può associarsi a proteine di natura enzimatica, importanti per la replicazione del virus.
I virus sono in continua evoluzione, con l’emergenza di nuove caratteristiche genetiche (mutazioni, ma non solo) e la loro stabilizzazione negli ospiti infettati.
Le nuove caratteristiche sorgono casualmente, durante la replicazione del genoma; se il cambiamento non altera le capacità replicative del virus, si potrà trasmettere alla progenie virale.
Tracce di Virus nel Genoma Umano
I virus sono da sempre, e lo saranno anche in futuro, tra i principali protagonisti dell’evoluzione delle specie (uomo incluso): causando malattie, epidemie e, talvolta pandemie, influenzano la selezione naturale, in modo più o meno favorevole dal punto di vista biologico. Il tasso di mutazione virale produce nuovi geni che, talvolta, possono essere incorporati nel genoma di una cellula ospite e diventarne parte integrante. Lo stesso genoma umano possiede sequenze e frammenti di origine virale, accumulatesi nel corso di milioni di anni di storia evolutiva.
Mutazioni Virus a DNA e Virus a RNA
La distinzione tra i virus a DNA e virus a RNA è molto importante: l’RNA è una molecola molto più instabile del DNA e consente ai virus di mutare più facilmente, quindi evolvono ad una velocità decisamente maggiore rispetto a quelli a DNA. Di conseguenza, i virus a RNA riescono ad eludere più facilmente la difesa del sistema immunitario, delle terapie e dei vaccini.
Occorre osservare che le mutazioni raramente sono vantaggiose: spesso, infatti, sono letali, deleterie o indifferenti per il virus.
Anche i virus a DNA manifestano una certa capacità di generare varianti diverse, subendo limitate modificazioni a livello di siti specifici (hot spot). Il tasso di mutazione dei virus a DNA sono simili a quelli della cellula eucariote, in quanto le DNA polimerasi hanno attività di proof-reading (correzione).
Oltre alle mutazioni sono possibili ricombinazioni (scambio di materiale genetico fra virus diversi e correlati che si trovano nella stessa cellula) e riassortimento (nei virus con genoma segmentato).
Infezioni da Virus
I virus possono causare sintomi e disturbi:
Locali a carico di diversi apparati (es. respiratorio, digerente o urogenitale)
o
Generali (sistemici) qualora si diffondano in tutto l’organismo.
Come si Trasmettono i Virus?
Le modalità di trasmissione sono svariate: i virus possono infettare per via aerea, alimentare, attraverso rapporti sessuali o attraverso vettori (soprattutto insetti come le zanzare).
I virus respiratori, come ad esempio l’influenza o il raffreddore, si diffondono attraverso le goccioline di saliva o di secrezioni, prodotte con tosse e starnuti (droplets) di persone con l’infezione in corso. Altri virus sono in grado di contagiare per via parenterale o attraverso contatti tra le mucose o con sangue e altri fluidi corporei, come ad esempio epatite B, C e HIV.
I virus a trasmissione oro-fecale si contraggono con l’ingestione di cibo, acqua o altro contaminato da materiale fecale (es. poliomielite o rotavirus). Esistono agenti virali, poi, di provenienza quasi prettamente alimentare, come epatite A e epatite E.
Anche gli animali domestici possono trasmettere virus: il caso più famoso è probabilmente quello della rabbia.
In ogni caso, la presenza di un indebolimento generale dell’organismo o un’immunodepressione può facilitare le infezioni da virus e peggiorarne il decorso.
VIRUS NEL DNA UMANO
Si sapeva che il patrimonio genetico di ogni animale o pianta contiene molti elementi provenienti da altre specie, in particolare virus, che sono stati in grado di inserirsi all’interno del Dna. Per esempio, nelle nostre cellule circa l’8% del materiale genetico proviene da virus che ci hanno attaccato milioni di anni fa.
Il Dna estraneo, entrato nel genoma nel corso dell’evoluzione, rimane integrato nel patrimonio genetico in cui è entrato e, si pensava perdesse la capacità di infettare l’ospite. Si riteneva quindi che questi frammenti fossero solo avanzi senza significato, e rientrassero in quello che era definito “Dna spazzatura”, cioè pezzetti di materiale genetico che avevano perso la loro funzione, un residuo di quanto era accaduto nella storia della specie.
A CHE SERVONO. Con l’andare degli anni le ricerche hanno però scoperto che alcuni di questi trasposoni (ecco il nome dato ai frammenti, anche perché alcuni sono anche in grado di spostarsi da una parte all’altra del genoma) sono in grado di modificare anche il funzionamento dei geni. In particolare possono regolare le funzioni delle cosiddette reti di regolazione genica. Le reti stesse sono raccolte di geni che interagiscono tra di loro e altre molecole che entrano nella cellula per modulare la produzione dei geni.
I “VIRUS” CHE AIUTANO IL SISTEMA IMMUNITARIO. Ebbene, una ricerca di alcuni genetisti dell’università dello Utah guidati da Edward Chuong ha scoperto che alcuni trasposoni, incorporati nel nostro patrimonio genetico circa 40-60 milioni di anni fa, sono capaci nel riconfigurare e attivare le reti di regolazione genica implicate nel sistema immunitario. Le reti stesse sono raccolte di geni che interagiscono tra di loro e altre molecole che entrano nella cellula per regolare la produzione dei geni.
Alcuni esperti ipotizzano che alcuni disturbi di eziologia incerta, come la sclerosi multipla, alcune malattie autoimmuni, e vari tipi di cancro, possano essere causati da retrovirus endogeni.
Molte infezioni virali vengono controllate dalle difese del sistema immunitario, alcune permangono in uno stato di latenza mentre altre causano malattie croniche.
Nell’infezione latente, l’RNA o il DNA virale restano nella cellula ospite senza replicarsi e senza causare la patologia, possono permanere in tale stato per molto tempo, a volte anche per anni. Tuttavia, durante la fase di latenza, l’infezione può essere trasmessa durante il periodo asintomatico, facilitando la diffusione da persona a persona. A volte uno stimolo (in particolare l‘immunosoppressione) ne provoca la riattivazione.