L’origine animale del coronavirus continua a sfuggire agli scienziati

Come un numero crescente di paesi spinge per un’indagine indipendente sull’origine della pandemia COVID-19, molti scienziati in tutto il mondo stanno già cercando di scoprire quando, dove e come il nuovo coronavirus è arrivato nelle persone.

Trovare la fonte è importante per prevenire ulteriori reinfezioni, ma le indagini degli scienziati – che includono modelli, studi cellulari ed esperimenti sugli animali – stanno rivelando quanto possa essere difficile individuare la fonte.

“È molto probabile che non la troveremo. Infatti, sarebbe eccezionalmente fortunato se atterriamo su qualcosa”, dice Lucy van Dorp, un genetista dell’University College London (UCL).

C’è una forte evidenza che il virus ha avuto origine nei pipistrelli. Il più grande mistero rimane come è arrivato dai pipistrelli alle persone. I ricercatori pensano in modo schiacciante che si tratti di un virus selvaggio, che probabilmente è passato alle persone attraverso una specie intermedia. Ma nessuno ha ancora trovato il virus in natura, quindi altre spiegazioni non possono essere escluse del tutto.

Il presidente americano Donald Trump ha alimentato i suggerimenti che il virus potrebbe essere trapelato da un laboratorio a Wuhan, dove l’epidemia è iniziata. Non ci sono prove per questa affermazione.

Ancora, altri leader mondiali hanno chiesto indagini sull’origine dell’epidemia. L’Unione Europea e decine di nazioni stanno sostenendo una bozza di proposta presentata all’Assemblea Mondiale della Sanità, l’organo decisionale chiave dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, che sta tenendo una riunione virtuale con gli stati membri oggi e domani. La proposta richiede “missioni scientifiche e collaborative sul campo” per “identificare la fonte zoonotica del virus e il percorso di introduzione nella popolazione umana, compreso il possibile ruolo degli ospiti intermedi”.

L’unico modo per dire con sicurezza da quale animale proviene il virus è trovarlo in quella specie in natura, dice Arinjay Banerjee, un ricercatore di coronavirus alla McMaster University di Hamilton, Ontario. “Altri approcci ti daranno solo prove aneddotiche”, dice.

Ma dato che il virus si è diffuso così ampiamente tra le persone, anche rilevando il virus negli animali non confermerà necessariamente il loro ruolo di ospiti intermedi, poiché potrebbero essere stati infettati dalle persone, dice Li Xingguang, che studia l’evoluzione virale all’Università di bioingegneria di Wuhan. “La situazione è molto complessa ora.”

L’origine dei pipistrelli

I ricercatori hanno iniziato a guardare il genoma del virus per vedere se potevano abbinarlo a patogeni trovati in altri animali. Alla fine di gennaio, poche settimane dopo che i ricercatori hanno sequenziato il genoma della SARS-CoV-2, gli scienziati dell’Istituto di virologia di Wuhan hanno pubblicato online l’intera sequenza di un coronavirus che era stato conservato nel loro laboratorio da quando è stato scoperto nei pipistrelli a ferro di cavallo intermedi (Rhinolophus affinis) nella provincia di Yunnan nel 2013. Quel genoma, chiamato RATG13, era identico al 96% al SARS-CoV-2, rendendolo il parente più vicino conosciuto e suggerendo fortemente che il nuovo virus ha avuto origine nei pipistrelli.

Il biologo computazionale Francois Balloux e il suo team all’UCL, incluso il collega van Dorp, e altri team stanno cercando nei database genomici degli animali i coronavirus che sono una corrispondenza ancora più stretta.

Anche se il 4% di differenza tra i genomi di SARS-CoV-2 e RATG13 rappresenta ancora circa 50 anni dall’ultima volta che hanno condiviso un antenato comune, dice van Dorp. La divergenza è un’altra prova che suggerisce che la SARS-CoV-2 potrebbe essere passata alle persone attraverso una specie intermedia.

Ospite intermedio

I pangolini sono stati tra i primi animali sospettati di essere l’intermedio. Due squadre in Cina hanno riferito di aver trovato somiglianze tra la SARS-CoV-2 e i coronavirus isolati da tessuti di pangolini malesi (Manis javanica) che erano stati confiscati. Il commercio di pangolini è illegale in Cina.

I coronavirus dei pangolini si sono rivelati troppo distanti per essere antenati diretti della SARS-CoV-2, ma il fatto che siano gli unici mammiferi selvatici oltre ai pipistrelli conosciuti finora a vivere con coronavirus simili alla SARS-CoV-2 suggerisce che non possono essere esclusi come fonte intermedia.

Gli scienziati stanno cercando coronavirus simili anche in altri animali. L’antenato della SARS-CoV-2 potrebbe essere in agguato in campioni di tessuto che sono conservati in un laboratorio, dice Aaron Irving, un ricercatore di malattie infettive alla Duke-NUS Medical School di Singapore. “Molti laboratori hanno campioni nei loro congelatori”, dice.

Irving ha in programma di collaborare con i ricercatori dell’Accademia cinese delle scienze (CAS) Xishuangbanna Tropical Botanical Garden nello Yunnan per testare i campioni di tessuto dei mammiferi selvatici raccolti dai programmi di sorveglianza della fauna selvatica per i coronavirus che potrebbero essere strettamente correlati al SARS-CoV-2. Sta anche per iniziare un nuovo laboratorio presso l’Istituto Zhejiang University-University of Edinburgh a Haining, e prevede di cercare i coronavirus nei pipistrelli, toporagni, zibetti e altri mammiferi, dove consentito. Ma a febbraio, la Cina ha introdotto un divieto sugli allevamenti di animali selvatici e molti stanno lottando per mantenere in vita i loro zibetti, dice. “Potrebbe essere troppo tardi quando arrivo sul posto”, dice Irving.

Indicazioni sul genoma

Esaminare il genoma della SARS-CoV-2 potrebbe anche rivelare indizi su possibili ospiti intermedi. Nel corso del tempo, i virus spesso iniziano a codificare le loro proteine utilizzando modelli di nucleotidi simili a quelli del loro ospite, il che aiuta il virus ad adattarsi al loro nuovo ambiente. I ricercatori dell’UCL stanno usando l’apprendimento automatico per distinguere i modelli nel codice genetico della SARS-CoV-2 che potrebbero predire a quali animali potrebbe essersi adattato. Nei primi giorni della pandemia, gli scienziati della Peking University Health Science Center hanno notato somiglianze tra i modelli di codifica delle proteine della SARS-CoV-2 con quelli preferiti da due specie di serpenti. La teoria che un serpente potesse essere un ospite intermedio è stata rapidamente confutata da altri ricercatori che hanno detto che la piccola dimensione del campione e i dati limitati significavano che i modelli osservati erano probabilmente dovuti al caso.

Crescere il virus in cellule animali è un modo per verificare se il patogeno si è adattato a un nuovo ospite. Shi Yi, un microbiologo dell’Istituto di microbiologia del CAS a Pechino, ha in programma di introdurre una versione inattivata di RATG13, in vari animali, come pipistrelli, gatti, scimmie e maiali, e vedere se il virus sviluppa un modello di mutazioni simile al SARS-CoV-2 nel tempo. Se emergono somiglianze, questo potrebbe rivelare a quali animali il virus si è adattato prima di saltare alle persone.

Lista dei sospetti

Determinare quali animali la SARS-CoV-2 può infettare è un altro modo per restringere le possibili fonti intermedie. “La conoscenza della suscettibilità delle diverse specie e delle potenziali vie di trasmissione tra gli animali potrebbe darci indizi sul probabile candidato ospite o ospite intermedio in Cina”, dice Bart Haagmans, un virologo dell’Erasmus MC di Rotterdam.

La ricerca finora suggerisce che molte specie possono essere infettate. In esperimenti di laboratorio, gatti, pipistrelli della frutta (Rousettus aegyptiacus), furetti, macachi rhesus e criceti hanno dimostrato di essere suscettibili alla SARS-CoV-2. Fuori dal laboratorio, anche animali come cani e gatti domestici, tigri e leoni degli zoo e visoni d’allevamento hanno preso il virus – probabilmente dalle persone.

I ricercatori stanno anche usando modelli computazionali e biologia cellulare per studiare la suscettibilità degli animali. Il SARS-CoV-2 tipicamente entra nelle cellule attraverso una proteina recettore chiamata ACE2. Uno studio non revisionato,1 condotto da Christine Orengo, una bioinformatica dell’UCL, ha modellato la struttura di ACE2 da più di 215 vertebrati e ha scoperto che il recettore in molti mammiferi, tra cui pecore, scimpanzé e gorilla, si aggancia bene alla proteina spike sulla superficie del virus, il che suggerisce che questi animali potrebbero essere suscettibili all’infezione.

Ma la modellazione non è sempre correlata alle prove sperimentali. Per esempio, la modellizzazione di Orengo suggerisce che i pipistrelli a ferro di cavallo hanno un basso rischio di infezione nonostante le prove di laboratorio che possono essere infettati. Un altro gruppo, guidato da Yuen Kwok-yung, un microbiologo dell’Università di Hong Kong, ha scoperto2 che il virus si replica bene in piccoli organoidi cresciuti da cellule staminali intestinali di pipistrelli a ferro di cavallo cinesi (R. sinicus).

È utile sapere quali animali sono suscettibili, per gestire il rischio che possano diventare serbatoi di virus e possibili fonti di infezione nelle persone, dice Michelle Baker, un immunologo comparativo presso il Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation di Geelong, Australia. Ma quando si cerca di restringere il colpevole, sembra ragionevole concentrarsi su quegli animali a stretto contatto con i pipistrelli, dice.

Gli animali nelle fattorie della fauna selvatica in Cina sono uno dei primi posti da guardare, dice Peter Daszak, presidente dell’associazione non-profit EcoHealth Alliance a New York City. Le fattorie hanno molti animali allevati in cattività, da zibetti a cani procioni e coypu, un grande roditore, che spesso vive vicino al bestiame come maiali, polli e anatre. “Queste fattorie sono di solito molto aperte ai pipistrelli, che si nutrono di notte sopra i recinti, e alcuni dei quali si appollaiano negli edifici. Di solito sono anche collegate alle case della gente, così che intere famiglie sono potenzialmente esposte”, dice Daszak, che ha visitato molti villaggi, mercati della fauna selvatica, grotte di pipistrelli e fattorie nella Cina meridionale negli ultimi 15 anni.

“Le opportunità per questi virus di diffondersi attraverso un’interfaccia molto attiva tra fauna selvatica, bestiame e uomo sono chiare ed evidenti”, dice.