La nuova ricerca del Wellcome Sanger Institute, dell’University College di Londra e dei loro collaboratori, ha evidenziato che differenze fondamentali nella risposta immunitaria di adulti e bambini possono aiutare a spiegare perché i bambini hanno molte meno probabilità di ammalarsi gravemente di SARS-CoV-2.
Lo studio, pubblicato nella rivista Nature, è lo studio unicellulare più completo per confrontare l’infezione da SARS-CoV-2 negli adulti e nei bambini attraverso più organi. I ricercatori hanno scoperto che una risposta immunitaria “innata” più forte nelle vie aeree dei bambini, caratterizzata dal rapido dispiegamento di interferoni, ha contribuito a limitare precocemente la replicazione virale, mentre negli adulti, una risposta immunitaria meno rapida significava che il virus era più in grado di invadere altre parti del corpo dove l’infezione era più difficile da controllare.
I risultati come parte dell’iniziativa Atlante delle cellule umane (HCA) per mappare ogni tipo di cellula nel corpo umano, saranno un prezioso contributo per prevedere il rischio personale da SARS-CoV-2. Il tampone nasale per misurare la risposta immunitaria negli adulti appena infetti, potrebbe essere utilizzato per identificare quelli a rischio più elevato che potrebbero essere candidati al trattamento preventivo con anticorpi monoclonali. Ricerche recenti hanno anche suggerito che l’inalazione di interferoni potrebbe essere una terapia praticabile.
Sistema immunitario “innato” e “adattivo”
Il sistema immunitario con cui nasciamo non è lo stesso che abbiamo da adulti. Il sistema immunitario “innato” dei bambini è più capace di riconoscere automaticamente i virus o i batteri pericolosi, innescando cellule B e T “ingenue” che possono adattarsi alla minaccia. Gli adulti hanno un sistema immunitario più “adattativo” che contiene un enorme repertorio di cellule B e T “di memoria”, sono state addestrate attraverso l’esposizione passata a rispondere a una particolare minaccia. Il sistema immunitario adulto sebbene abbia anche una risposta innata, è più attivo nei bambini.
I ricercatori hanno evidenziato che uno dei meccanismi chiave di entrambi i sistemi immunitari è un gruppo di proteine chiamate interferoni, che vengono rilasciate in presenza di minacce virali o batteriche e dicono alle cellule vicine di rafforzare le proprie difese. Gli interferoni sono proteine con una forte attività antivirale, la loro produzione porta tipicamente all’attivazione delle cellule B e T, che uccidono le cellule infette e impediscono al patogeno di diffondersi ulteriormente.
I ricercatori dell’University College London (UCL) e degli ospedali affiliati, per questo studio hanno raccolto ed elaborato campioni abbinati di vie aeree e di sangue da 19 pazienti pediatrici e 18 adulti Covid-19 con sintomi che vanno da asintomatici a gravi, nonché campioni di controllo da 41 bambini e adulti sani.
Il sequenziamento di singole cellule dei campioni è stato effettuato presso il Wellcome Sanger Institute per generare un set di dati di 659.217 singole cellule, queste cellule sono state quindi analizzate, rivelando 59 diversi tipi di cellule nelle vie aeree e 34 tipi di cellule nel sangue, inclusi alcuni mai descritti in precedenza.
Il team di ricercatori ha detto che l’analisi ha mostrato che gli interferoni erano espressi più fortemente nei bambini sani rispetto agli adulti, con una più rapida risposta immunitaria all’infezione nelle vie aeree dei bambini. Ciò contribuirebbe a limitare precocemente la replicazione virale e offrire ai bambini un vantaggio immediato nell’impedire al virus di infettare il sangue e altri organi.
Masahiro Yoshida dell’University College di Londra ha detto:
«SARS-CoV-2 poiché è un nuovo virus, non è qualcosa a cui il sistema immunitario adattativo degli adulti ha imparato a rispondere. Il sistema immunitario innato dei bambini è più flessibile e in grado di rispondere meglio a nuove minacce. Ciò che vediamo a livello molecolare sono alti livelli di interferoni e una risposta immunitaria molto rapida nei bambini, ciò aiuta a spiegare perché sono meno gravemente colpiti da Covid-19 rispetto agli adulti».
Lo studio ha anche descritto in dettaglio come il sistema immunitario degli adulti, con il suo elevato numero di cellule immunitarie “killer” come le cellule B e T, può agire contro l’organismo una volta che SARS-CoV-2 si è diffuso ad altre parti del corpo di un paziente.
Marko Nikolić dell’University College di Londra, ha detto:
«Rispetto ai bambini, il sangue degli adulti ha un numero e una varietà maggiori di cellule immunitarie citotossiche, progettate per uccidere le cellule infette per prevenire la diffusione di un’infezione, ma è una linea sottile tra aiutare e ostacolare. Il virus una volta che si è diffuso in diverse aree del corpo, il danno d’organo può essere causato dal sistema immunitario che cerca e non riesce a controllare l’infezione. Il nostro studio mostra che non solo i bambini rispondono meglio inizialmente, ma se il virus entra nel sangue la risposta citotossica è meno forte».
Perché alcuni individui possono essere maggiormente a rischio di malattie gravi?
Sapere esattamente come e perché la risposta immunitaria alla SARS-CoV-2 può non riuscire a controllare l’infezione o iniziare a danneggiare il corpo, fornisce agli scienziati i mezzi per iniziare a chiedersi perché alcuni individui possono essere maggiormente a rischio di malattie gravi.
I dati suggeriscono che gli adulti di nuova diagnosi potrebbero essere testati per controllare i livelli di interferone nelle vie aeree. Livelli di interferone più elevati, simili a quelli riscontrati nei bambini, suggerirebbero un minor rischio di malattia grave, mentre bassi livelli di interferone suggerirebbero un rischio più elevato. I pazienti a rischio più elevato potrebbero quindi essere presi in considerazione per trattamenti preventivi come gli anticorpi monoclonali, che sono costosi e possono essere in quantità limitata.
Kerstin Meyer scienziata del gruppo Teichmann, per l’Atlante delle cellule umane (HCA) presso il Sanger Institute, conduce progetti che caratterizzano il panorama cellulare del polmone e del sistema respiratorio nello sviluppo umano e nel corso della vita, e in malattie come l’asma e il Covid-19, ha detto:
«La risposta immunitaria innata è migliore nel combattere il Covid-19 e i bambini hanno un’immunità innata più forte, ma l’immunità è anche un balletto complesso che coinvolge molti tipi di cellule. I tempi e i tipi di cellule che vengono attivate influenzeranno il modo in cui si sviluppa un’infezione, questo varierà da individuo a individuo per tutti i tipi di motivi oltre all’età, alcune delle differenze che osserviamo tra bambini e adulti possono aiutarci a pensare a come valutiamo il rischio personale per gli adulti come un modo per mitigare malattie gravi e la morte».
Inoltre, vi sono prove crescenti dei benefici terapeutici dell’interferone beta-1a per via inalatoria, sulla base dei risultati dello studio, questo dovrebbe essere particolarmente vero per i pazienti con attivazione dell’interferone debole o assente.
Giona Cool responsabile del programma scientifico della Chan Zuckerberg Initiative ha detto:
«I risultati sono utili non solo per affrontare il Covid-19, ma più in generale per comprendere i cambiamenti nelle vie aeree e nel sangue durante l’infanzia. Dimostrano il potere della risoluzione di una singola cellula di rivelare le differenze nella biologia dei bambini e degli adulti, mentre indicano considerazioni molto diverse quando si pensa a come una specifica malattia nasce e può essere trattata».
