I ricercatori dell’Università di Cambridge, Regno Unito e Germania utilizzando tecniche di rete genetica hanno ricostruito i primi “percorsi evolutivi” del coronavirus Covid-19 negli esseri umani, mentre l’infezione si diffondeva da Wuhan in Europa e Nord America. Gli scienziati analizzando i primi 160 genomi virali completi sequenziati da pazienti umani, hanno mappato parte della diffusione originale del nuovo coronavirus Covid-19 attraverso le sue mutazioni, che crea diversi lignaggi virali.
Peter Forster genetista presso l’Università di Cambridge, la sua ricerca riguarda la genetica molecolare della popolazione umana, autore principale dello studio, ha detto:
«Ci sono troppe mutazioni rapide per rintracciare ordinatamente un albero genealogico coronavirus Covid-19. Abbiamo usato un algoritmo di rete matematica per visualizzare contemporaneamente tutti gli alberi plausibili: queste tecniche attraverso il DNA sono per lo più note per mappare i movimenti delle popolazioni umane preistoriche. Pensiamo che questa sia la prima volta che sono state usate per tracciare le vie di infezione di un coronavirus come Covid-19».
Varianti del coronavirus Covid-19
Il team ha utilizzato i dati dei genomi dei virus campionati da tutto il mondo tra il 24 dicembre 2019 e il 4 marzo 2020. La ricerca ha rivelato tre “varianti” distinte di coronavirus Covid-19, costituite da gruppi di lignaggi strettamente correlati, etichettati come “A”, “B” e “C”.
Peter Forster e colleghi hanno scoperto che il tipo di coronavirus Covid-19 più vicino a quello scoperto nei pipistrelli – tipo”A”, il “genoma originale del virus umano” – era presente a Wuhan, ma sorprendentemente non era il tipo di virus predominante nella città.
Versioni mutate di “A” sono state osservate negli americani che, secondo quanto riferito, hanno vissuto a Wuhan, e un gran numero di virus di tipo “A” sono stati trovati in pazienti provenienti dagli Stati Uniti e dall’Australia.
I ricercatori hanno affermato che il principale tipo di virus di Wuhan, “B”, era prevalente nei pazienti provenienti da tutta l’Asia orientale. Tuttavia, la variante non ha viaggiato molto oltre la regione senza ulteriori mutazioni – implicando un “evento fondatore” a Wuhan, o “resistenza” contro questo tipo di coronavirus Covid-19 al di fuori dell’Asia orientale.
La variante “C” è il principale tipo europeo, presente nei primi pazienti in Francia, Italia, Svezia e Inghilterra. Assente dal campione cinese della Cina continentale, ma visto a Singapore, Hong Kong e Corea del Sud. La nuova analisi suggerisce anche che una delle iniziali introduzioni del virus in Italia è avvenuta tramite la prima infezione tedesca documentata il 27 gennaio 2020 e che un’altra prima via di infezione italiana era correlata a un “gruppo genetico di Singapore”.
È importante sottolineare quanto affermato dai ricercatori, le loro tecniche di rete genetica hanno tracciato accuratamente le vie di infezione stabilite: le mutazioni e i lignaggi virali hanno unito i punti tra i casi noti. Gli scienziati, pertanto, sostengono che questi metodi “filogenetici” potrebbero essere applicati all’ultimo sequenziamento del genoma del coronavirus Covid-19 per aiutare a prevedere i futuri punti caldi globali della trasmissione e dell’impennata della malattia.
Peter Forster ha detto:
«L’analisi della rete filogenetica ha il potenziale per aiutare a identificare le fonti di infezione di coronavirus Covid-19 non documentate, che possono quindi essere messe in quarantena per contenere un’ulteriore diffusione della malattia in tutto il mondo».
I risultati dello studio sono stati pubblicati nella rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Il software utilizzato nello studio, così come le classificazioni per oltre 1.000 genomi di coronavirus e il conteggio, è disponibile gratuitamente su Fluxus-technology.
Radice dell’epidemia
La variante “A”, più strettamente correlata al virus trovato sia nei pipistrelli sia nei pangolini, è descritta dai ricercatori come “la radice dell’epidemia”. Il tipo “B” deriva da “A”, separato da due mutazioni, quindi “C” è a sua volta una “figlia” di “B”.
I ricercatori affermano che la localizzazione della variante “B” in Asia orientale potrebbe derivare da un “effetto fondatore”: un collo di bottiglia genetico che si verifica quando, nel caso di un virus, è stabilito un nuovo tipo da un piccolo gruppo isolato di infezioni.
Peter Forster sostiene che c’è un’altra spiegazione che vale la pena considerare:
«Il virus di tipo “B” di Wuhan potrebbe essere immunologicamente o ambientalmente adatto a una larga parte della popolazione dell’Asia orientale. Potrebbe aver bisogno di mutare per superare la resistenza al di fuori dell’Asia orientale; in questa fase iniziale sembra che in Asia orientale il tasso di mutazione sia più lento che altrove. La rete virale che abbiamo dettagliatamente descritto è un’istantanea delle iniziali fasi di un’epidemia, prima che i percorsi evolutivi di coronavirus Covid-19 siano oscurati da un gran numero di mutazioni. È come scoprire il momento dell’esplosione di una supernova».
Il team di ricerca da quando è stato condotto lo studio, ha esteso la sua analisi a 1.001 genomi virali. Peter Forster afferma che l’ultimo lavoro suggerisce che la prima infezione e diffusione di coronavirus Covid-19 tra gli umani, si sia verificata tra la metà di settembre e l’inizio di dicembre.
Rete filogenetica
I metodi di rete filogenetica utilizzati dai ricercatori – che permettono la visualizzazione di centinaia di alberi evolutivi simultaneamente in un unico semplice grafico – sono stati sperimentati in Nuova Zelanda nel 1979, poi sviluppati dai matematici tedeschi negli anni ’90. Tali tecniche nel 1998 sono state portate all’attenzione dell’archeologo Professor Colin Renfrew è il coautore di questo nuovo studio PNAS. Ha istituito uno dei primi gruppi di ricerca archeogenetica al mondo presso l’Università di Cambridge.