IL VIRUS E LE SUE MUTAZIONI
Biologia,  SCIENZA

Il virus e le sue mutazioni: evoluzione e cammino dei virus.

L’emergere di super batteri, o batteri resistenti a più farmaci, è diventata una grande sfida per le aziende farmaceutiche. E un serio problema di assistenza sanitaria. Secondo un rapporto del 2018 dei Centri Statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie. Oltre 2 milioni di persone vengono infettate ogni anno negli States da batteri e virus resistenti ai farmaci. Causando almeno 23.000 decessi. L’uso continuato e l’abuso eccessivo di antibiotici porterà probabilmente all’evoluzione e mutazioni di ceppi ancora più resistenti ai farmaci.  (Il Virus e le sue mutazioni).

Una potenziale soluzione è l’uso della terapia dei ‘fagi’ una procedura che utilizza virus che uccidono i batteri ( batteriofagi). Per trattare le infezioni batteriche. La terapia dei fagi non è una nuova idea. La scoperta dei batteriofagi risale agli inizi del XX secolo. E  la terapia fu usata per la prima volta in Europa nel 1915 dal batteriologo inglese Frederick Twort. Tuttavia, la successiva scoperta di penicillina e altri antibiotici ha portato al quasi abbandono di questa forma di terapia. Tranne che nell’ex Unione Sovietica e in alcuni paesi dell’Europa orientale. L’interesse per la terapia dei fagi al di fuori dei paesi dell’ex Unione Sovietica sta riemergendo solo di recente. A causa dell’aumento dei batteri resistenti agli antibiotici.

(Il virus e le sue mutazioni).

LA TERAPIA DEI FAGI.

La terapia dei fagi presenta alcuni vantaggi rispetto agli antibiotici in quanto i fagi uccidono solo un batterio specifico. Mentre gli antibiotici uccidono non solo l’agente patogeno ma anche i BATTERI BENEFICI del normale microbiota. Lo sviluppo di nuovi antibiotici è anche costoso per le case farmaceutiche e per i pazienti. In particolare per coloro che vivono in paesi con alti tassi di povertà.

I fagi sono stati anche usati per prevenire il deterioramento del cibo. Alcuni consumatori nutrono preoccupazione sull’uso dei fagi negli alimenti.  Soprattutto in considerazione della crescente popolarità dei prodotti biologici. Gli alimenti che sono stati trattati con i fagi devono dichiarare la ” preparazione di batteriofagi” nell’elenco degli ingredienti. O includere un’etichetta che dichiari che la carne è stata trattata con una soluzione antimicrobica per ridurre i microrganismi.

EVOLUZIONE DEI VIRUS.

Non solo i virus si evolvono, ma tendono anche mutare ad evolversi più velocemente dei loro ospiti, come gli umani. Ciò rende l’evoluzione dei virus un argomento importante. Non solo per i biologi che li studiano, ma anche per i medici, gli infermieri e gli operatori sanitari pubblici. Nonchè per chiunque sia esposto a un virus…. cioè tutti.

La selezione naturale può avvenire solo quando ha il giusto materiale di partenza: la variazione genetica. Il che significa che ci sono alcune differenze genetiche (ereditarie) in una popolazione. Nei virus, la variazione proviene da due fonti principali.

Ricombinazione: i virus scambiano pezzi di materiale genetico DNA o RNA.

Mutazione casuale: si verifica un cambiamento nella sequenza del DNA o RNA di un virus.

Un esempio è nei nuovi ceppi di influenza che compaiono ogni anno.

LA RICOMBINAZIONE. IL DNA E L’RNA.

Di solito si verifica quando due virus hanno infettato la stessa cellula contemporaneamente. Poichè entrambi i virus stanno utilizzando la cellula per estrarre più particelle di virus, ci saranno molte parti del virus – compresi i genomi di nuova fabbricazione – che fluttuano contemporaneamente nella cellula. In queste circostanze, la ricombinazione può avvenire in due modi diversi. In primo luogo, regioni simili di genomi virali possono accoppiare e scambiare pezzi. Rompendo fisicamente e ricollegando il DNA e l’RNA. In secondo luogo, i virus con segmenti diversi ( un po’ come i piccoli cromosomi) possono scambiare alcuni di quei segmenti, In un processo chiamato ‘ Riassorbimento‘.

VIRUS DELL’INFLUENZA E RIASSORBIMENTO.

I virus dell’influenza sono maestri del riassorbimento. Hanno otto segmenti di RNA ciascuno con uno o pochi geni.

Quando due virus influenzali infettano la stessa cellula contemporaneamente. Alcuni dei nuovi virus prodotti all’interno della cellula possono avere una combinazione di segmenti. I maiali, in particolare, sono noti ‘vasi di miscelazione‘. per i virus dell’influenza. Le cellule del maiale possono essere riconosciute, e quindi infettate, da virus dell’influenza sia umana che aviaria. Se una cellula del maiale è infettata da due tipi di virus contemporaneamente può rilasciare nuovi virus. Che contengono una miscela di materiale genetico da virus umani e di uccelli.

Questo tipo di scambio è comune per i virus dell’influenza in natura. Ad esempio il ceppo influenzale H1N1 Influenza suina che ha causato la pandemia nel 2009.  H1N1 presentava un segmento RNA da virus umani e di uccelli. Nonchè da virus suini provenienti sia dal Sud America che dall’Asia.

(Il virus e le sue mutazioni)

CAMBIAMENTO DEL MATERIALE GENETICO DNA O RNA.

Abbiamo visto come la ricombinazione può influenzare l’evoluzione del virus, ma per quanto riguarda la mutazione? Una mutazione è un cambiamento permanente nel materiale genetico (DNA o RNA) di un virus. Una mutazione può verificarsi se si verifica un errore durante la copia del DNA o dell’RNA del virus.

Alcuni virus hanno tassi di mutazione molto elevati. Ma questo non è universalmente il caso. In generale, i virus dell’RNA tendono ad avere alti tassi di mutazione. Mentre i virus del DNA tendono ad avere bassi tassi di mutazione. Perchè è così? La differenza fondamentale risiede nel macchinario per le copie. La maggior parte dei virus del DNA copia il loro materiale genetico usando enzimi dalla cellula ospite, chiamati DNA polimerasi. Che =correggono ( catturano e correggono gli errori in atto). I virus RNA usano invece enzimi chiamati RNA polimerasi, che non correggono e quindi fanno molti più errori.

Un alto tasso di mutazione è nell’HIV in cui ci sono molte variazioni genetiche nella popolazione dei virus HIV nel corpo di un paziente. Molte delle mutazioni saranno dannose e i virus mutanti semplicemente “moriranno” ( non riescono a riprodursi). Tuttavia, alcune mutazioni aiutano i virus a riprodursi in condizioni specifiche. Ad esempio, una mutazione può fornire resistenza a un farmaco.

PERCHE’ I VIRUS SI EVOLVONO COSI’  RAPIDAMENTE?

Come abbiamo visto, nel caso HIV, alcuni virus hanno un alto tasso di mutazione che li aiuta ad evolversi rapidamente fornendo più variazioni come materiale di partenza. Altri due fattori che contribuiscono alla rapida evoluzione dei virus, sono l’ampia popolazione e il rapido ciclo di vita.

Maggiore è la popolazione, maggiori sono le probabilità che avrà un virus con una particolare mutazione casuale ( ad esempio, una per resistenza ai farmaci o alta infettività) su cui la relazione naturale può agire. Inoltre, i virus si riproducono rapidamente, quindi le loro popolazioni si evolvono su scale temporali più brevi rispetto a quelle dei loro host. Ad esempio, il virus HIV attraversa il suo ciclo di vita in appena 52 ore, rispetto a circa 20 anni per il ciclo di vita umano.

Quali strumenti ci sono per combattere i virus in rapida evoluzione? Adottare misure per prevenire la trasmissione, identificare nuovi farmaci per il trattamento e sviluppare e utilizzare i vaccini sono tutte strategie importanti.

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