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Quali conseguenze può avere lo “spillback” di un virus come SARS-CoV-2?

Cattivi scienziati

Il processo si riferisce al trasferimento di un’infezione dalla nostra specie ad una diversa. Quando gli agenti patogeni si replicano negli animali, la loro traiettoria evolutiva può ramificarsi creando potenzialmente nuove varianti in grado di eludere l’immunità se reintrodotte nell’uomo

Durante la pandemia corrente, tutti abbiamo sentito parlare degli eventi di spillover di un patogeno da una specie animale all’uomo: una zoonosi, cioè l’infezione occasionale di una persona a partire da un animale, può dare origine a virus in grado di trasmettersi da uomo a uomo, completando così il passaggio da una specie diversa alla nostra.

Tuttavia, credo si sia poco riflettuto sul processo inverso, che pure abbiamo visto con i nostri occhi durante gli anni in cui SARS-CoV-2 ha circolato sinora nella nostra specie. Gli esseri umani hanno introdotto il virus che causa il COVID-19 in popolazioni di cervi selvatici, visoni, gorilla in cattività, cani e gatti domestici e una grande varietà di altre specie. Questo trasferimento di un’infezione dalla nostra specie ad una diversa viene colloquialmente chiamato “spillback”.


Quali conseguenze può avere lo “spillback” di un virus come SARS-CoV-2?

Per capirlo, dobbiamo pensare all’invasione di specie diverse da parte di un patogeno come al suo muoversi su un panorama adattativo molto variegato: le condizioni di migliore proliferazione in un certo animale non sono le stesse rispetto a quelle di un altro animale, perché a cominciare dai meccanismi di risposta immune, e considerando anche i meccanismi di invasione cellulare e di trasmissione da un ospite ad un altro, il virus deve adattarsi ad una varietà di diversi meccanismi molecolari in gioco, ciascuno dei quali è un fattore di selezione in una determinata specie, ma non necessariamente in altre. Il recettore ACE-2, per esempio, è diverso in diverse specie di mammiferi: adattamenti utili ad aumentare l’invasione delle cellule umane possono essere controselezionati quando il virus accidentalmente contagi una specie diversa, e viceversa. Vi sono però casi particolari: mutazioni che non hanno significato adattativo in una specie, prodotte solo dalla semplice deriva genetica, possono invece rivelarsi molto favorevoli quando il virus entra in un animale diverso: questo è il motivo principale per cui gli eventi di spillover e di spillback avvengono, e questo meccanismo di “preadattamento neutrale” in una specie riserva, che permette il salto ad altre specie, rappresenta un’importante maniera per il virus di sopravvivere, quando la pressione dovuta all’immunità di popolazione in una certa specie diventi molto alta.


Quando gli agenti patogeni si replicano in diverse specie animali, la loro traiettoria evolutiva può ramificarsi diversamente da una specie all’altra, creando potenzialmente nuove varianti che in grado di eludere l’immunità se reintrodotte nell’uomo. 

Questo meccanismo potrebbe aver già prodotto conseguenze importanti durante l’attuale pandemia, ovvero potremmo già aver assistito ad uno spillover secondario di SARS-CoV-2, successivo ad un evento di spillback in una specie diversa da quella umana. Molte delle mutazioni di omicron sono state infatti osservate precedentemente all’emersione di questa variante in ceppi di coronavirus adattati ai roditori. Potrebbe darsi che una popolazione di roditori, come i ratti urbani, sia stata esposta a virus umani attraverso liquami carichi di virus, consentendo al virus di evolversi in una variante pre-omicron o nella stessa omicron, che poi potrebbe aver ottenuto un forte vantaggio selettivo, tornando a diffondersi nuovamente nella popolazione umana attraverso il contatto con i ratti.


Questo tipo di meccanismi non è certo stato osservato per la prima volta, né solo per i virus: si consideri per esempio il batterio Staphylococcus aureus, un batterio che può causare infezioni anche molto gravi, per esempio a livello polmonare. S. aureus ha una vasta gamma di specie ospiti, dai delfini ad alcuni ungulati, pesci ed uccelli. Numerosi studi che hanno utilizzato il sequenziamento genomico hanno ricostruito diversi salti di specie dall’uomo agli animali e di nuovo all’uomo. Con un particolare importante: negli animali, S. aureus può evolvere più agevolmente la resistenza ai principali antibiotici usati per trattarlo, perché la proliferazione incontrollata e l’esposizione in ambiente ad antibiotici di fonte sia umana che naturale selezionano ceppi con queste proprietà. Quando il batterio ritorna agli esseri umani attraverso uno spillover secondario, la malattia quindi può essere più difficile da trattare. La continua disponibilità di specie rifugio, colonizzabili attraverso eventi di spillback, consente quindi ad una grande varietà di patogeni, incluso SARS-CoV-2, di avere una sorta di “santuario evolutivo” in cui evolvere più al riparo dai rimedi che produciamo per liberarcene; questo consente il ritorno di varianti più aggressive, che possono costituire un problema grave.

Sempre più è necessario, proprio per meccanismi come questi, di capire che la nostra salute è legata ad un panorama darwiniano complesso, in cui coevolviamo con molte specie di patogeni e di ospiti: è questo il vero significato dell’approccio “one health” di cui gli scienziati cominciano oggi a tenere sempre maggior conto.

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