Questo articoloè apparso per la prima volta su “The New York Times” come editoriale. Inside Overs ringrazia vivamente il New York Times e il professor Quamenn per averci dato l’opportunità di pubblicarlo.

La pandemia di Covid-19 è stata una lezione di velocità: ci ha permesso di studiare la velocità con cui un nuovo virus tra gli esseri umani può diffondersi, la velocità con cui può accumulare vittime e paralizzare le economie, la velocità con cui i vaccini possono essere progettati e prodotti, la velocità con cui la disinformazione può minare la salute pubblica. In mezzo a tutta quella rapidità c’è un diverso tipo di velocità, che guida il resto, come un motore che fa girare le auto in una nauseante giostra di carnevale: la velocità dell’evoluzione virale.

Il coronavirus, come molti altri virus del suo genere (virus a RNA con genomi altamente mutevoli), si evolve rapidamente. Si è adattato rapidamente a noi. Ora sorge la questione cruciale se gli esseri umani e l’ingegno umano possano adattarsi più velocemente.

A meno che la risposta non sia sì, ci troviamo di fronte a un lungo, doloroso futuro di continua sofferenza. Alcuni esperti ritengono che il bilancio del Covid endemicopotrebbe essere da qualche parte da 100.000 a 250.000 morti ogni anno, solo negli Stati Uniti. Milioni di vite dipendono dal fatto che la scienza umana, la governance umana e la saggezza umana possano superare l’ingegnosità di SARS-CoV-2, un agente relativamente semplice ma intraprendente costituito da quattro proteine strutturali più un genoma di RNA.

Charles Darwin disse che i meccanismi dell’evoluzione non si muovono mai rapidamente, ma Darwin non conosceva i virus. “Quella selezione naturale agirà sempre con estrema lentezza, lo ammetto pienamente”, scrisse in “Sull’origine delle specie“, pubblicato nel 1859. Il primo virus scoperto, il virus del mosaico del tabacco, non è venuto all’attenzione scientifica fino a decenni dopo. Mentre la teoria evolutiva si sviluppava dal lavoro di Darwin e per gran parte del 20° secolo, ha attinto principalmente a prove da campi come paleontologia, biogeografia, embriologia e anatomia comparata – modelli visibili che possono rivelare cambiamenti lenti per lunghi periodi di tempo. Questi dati sono generalmente molto meno utili per misurare l’evoluzione quando avviene velocemente.

Ma abbiamo una nuova forma di prova per l’evoluzione: il sequenziamento e il confronto dei genomi. Le macchine whiz-bang fanno il sequenziamento – leggendo il codice genetico, lettera per lettera – e potenti computer aiutano a fare il confronto, ed è tutto molto più veloce ed economico.

Gli scienziati possono ora tracciare i cambiamenti, mutazione per mutazione, nel DNA o nell’RNA che codifica le istruzioni genetiche di ogni creatura, osservando e misurando come alcune di quelle mutazioni, le poche che sono utili, si diffondono attraverso una popolazione. Possono assemblare un ritratto in movimento anche delle creature in più rapida evoluzione, come batteri e virus. Quando i batteri o i virus sono agenti patogeni che possono infettare gli esseri umani, questa disciplina è chiamata epidemiologia genomica.

Tra i pionieri dell’epidemiologia genomica c’è Sharon Peacock, professore di salute pubblica e microbiologia presso l’Università di Cambridge e direttore esecutivo del Covid-19 Genomics UK Consortium. È un gruppo di agenzie di sanità pubblica e istituti di ricerca fondati nell’aprile 2020 per sequenziare e analizzare i genomi del nuovo coronavirus. A questo punto, il contributo dei laboratori in Gran Bretagna rappresenta quasi 2,8 milioni delle sequenze SARS-CoV-2 riportate a livello globale, circa il 23% del totale mondiale.

La dottoressa Peacock e coloro che l’hanno aiutata a stabilire e finanziare questo sforzo hanno riconosciuto presto che le informazioni genomiche potrebbero essere cruciali per la risposta alla pandemia. Ma raccogliere sequenze e renderle disponibili ad altri scienziati non è sufficiente. Questa è genomica senza epidemiologia – l’applicazione della conoscenza a livello di popolazione alla salute pubblica.

“Se stai parlando di velocità”, mi ha detto di recente Peacock, “la cosa fondamentale è pensare all’intero gasdotto dall’inizio alla fine”. Ciò che intendeva per “pipeline” è una catena di passaggi fisici (come il campionamento di un paziente), processi di laboratorio (come l’estrazione di materiale genetico virale e il sequenziamento del genoma di quel virus) e analisi (interpretazione delle differenze tra un genoma e l’altro). Forniscono intuizioni che possono informare sia il trattamento clinico degli individui che la protezione della popolazione.

Gli strumenti hardware sono importanti per tale lavoro. Anche il software è fondamentale. Durante il primo anno della pandemia di Covid-19, una giovane studentessa laureata di nome Áine O’Toole, insieme ad altri membri del laboratorio di Andrew Rambaut presso l’Università di Edimburgo, ha sviluppato uno strumento chiamato PANGOLIN (Phylogenetic Assignment of Named Global Outbreak Lineages). È diventato uno dei sistemi di riferimento per posizionare nuovi genomi nell’albero genealogico di SARS-CoV-2, assegnando loro etichette razionali anche se non memorabili (come B.1.1.7) e contestualizzando nuove varianti del virus quando sono emerse.

Sono stati il Dr. Rambaut, il Dr. O’Toole e i loro colleghi di laboratorio che hanno aiutato a individuare e tracciare la prima variante principale, ora chiamata Alpha, quando è apparsa nel sud-est dell’Inghilterra, spostandosi verso Londra, nell’autunno del 2020. Un anno dopo, gli scienziati in Sud Africa e Botswana, sequenziando campioni di viaggiatori, hanno rilevato un’altra variante in aumento, chiamata Omicron.

Tale rilevamento rapido delle varianti è estremamente prezioso, ma solo se i dati vengono trasformati tempestivamente in una guida chiara e attuabile. “Abbiamo ancora le lacune importanti nel portarlo in clinica”, ha detto il dottor Peacock. Queste lacune includono rendere facile per la sanità pubblica e il personale medico non addestrato nel sequenziamento utilizzare i dati e la volontà degli operatori sanitari come gli ospedali di finanziare tale lavoro. “Al momento, la maggior parte del sequenziamento oltre Covid-19 è finanziato da agenzie sanitarie pubbliche e finanziamenti per la ricerca”, ha affermato.

Questo non è cambiato dal 2014, quando Pardis Sabeti, genetista computazionale dell’Università di Harvard, ha guidato un team di scienziati genomici in risposta alla terribile epidemia di virus Ebola in Africa occidentale. Hanno sequenziato 99 genomi del virus, campionati da pazienti in un ospedale in Sierra Leone. Il confronto delle sequenze ha rivelato che tutti questi casi molto probabilmente derivavano dalla trasmissione da uomo a uomo, piuttosto che da ricadute di un ospite della fauna selvatica.

L’epidemia in Africa occidentale si è conclusa dopo oltre 28.000 casi di Ebola e 11.000 morti, a quel punto l’epidemiologia genomica aveva dimostrato il suo valore rivelando come il virus si stava diffondendo. Con Covid-19, ci sono stati finora 589 milioni di casi noti e oltre sei milioni di morti. La nuova disciplina è a malapena in grado di tenere il passo, figuriamoci di anticipare il virus. Sarah Cobey, biologa evoluzionista dell’Università di Chicago che lavora all’incrocio tra immunologia, evoluzione virale ed epidemiologia, vede “buchi spalancati” nella sorveglianza genetica di Covid-19.

“Anche se abbiamo un sacco di sequenze, sono sproporzionate da alcune posizioni”, mi ha detto il dottor Cobey. Durante il primo anno della pandemia, Gran Bretagna, Nuova Zelanda, Australia e Islanda sono stati tra i paesi chehanno sequenziato un’alta percentuale di casi. Anche i Paesi Bassi e la Repubblica Democratica del Congo si sono distinti per la rapida sequenziazione. Con il progredire della pandemia, gli scienziati in Sud Africa hanno messo in atto un importante sforzo di sequenziamento (come si evince dal rilevamento prima della variante Beta, poi dell’Omicron), e la copertura è migliorata anche in Canada e Scandinavia. Altre parti del mondo rimangono “punti ciechi”, ha detto il dottor Cobey.

Il fatto triste ma non sorprendente è che i paesi ad alto reddito hanno sequenziato 16 volte più genomi di coronavirus rispetto ai paesi a basso e medio reddito. Il denaro è un fattore limitante, ma non solo il denaro. “Penso che il problema fondamentale sia davvero la mancanza di leadership scientifica per coordinare questo tipo di raccolta di dati”, ha detto il dottor Cobey. Pochi paesi hanno avuto il loro Sharon Peacock o la loro leadership politica per ascoltare e sostenere i leader scientifici.

Il mondo ha bisogno di quella leadership, ampliando e pagando per la sorveglianza sequenziale di questo coronavirus e dei suoi cambiamenti, ovunque vada il virus. Ma abbiamo bisogno di molto di più, come avvertono il Dr. Cobey e il Dr. Peacock e altri scienziati.

Abbiamo bisogno di studi di sieroprevalenza ambiziosi (screening di campioni di sangue per prove di infezioni passate) che aiuteranno gli scienziati a capire quante infezioni non rilevatesi sono verificate. Qual è il totale dei casi realiin ogni paese e in tutto il mondo? Abbiamo bisogno di una ricerca lungimirante e ben finanziata su piattaforme vaccinali che possano essere rapidamente adattate per l’uso contro intere classi di agenti patogeni appena emersi, non solo sforzi affrettati per creare un richiamo per l’ultima variante. Abbiamo bisogno di un vaccino universale contro il coronavirus e di un vaccino universale contro l’influenza, anche se nessuno dei due – data la formidabile capacità di questi virus di evolversi – può essere realizzabile.

Più semplicemente, abbiamo bisogno di vaccini stabili alla temperatura e senza ago che possano ridurre i problemi del rifiuto del vaccino nei paesi ad alto reddito e l’indisponibilità del vaccino nei paesi a basso reddito che sono caldi. Abbiamo bisogno di farmaci antivirali migliori, anche per virus rari ma pericolosi (come il virus Nipah), che comportano sforzi di sviluppo che potrebbero non essere mai redditizi per le aziende farmaceutiche.

Ancora più semplicemente, come ha osservato il Dr. Cobey, abbiamo bisogno di investimenti per una migliore ventilazione e filtrazione dell’aria nei nostri edifici pubblici, riducendo la diffusione del coronavirus e di altri agenti patogeni presenti nell’aria. Non è scientificamente eccitante, ha ammesso; È solo importante ed economico.

Il viaggio evolutivo di questo coronavirus è stato cupo e fantastico. Probabilmente, le trasformazioni misurate di SARS-CoV-2 negli ultimi 31 mesi, dal ceppo originale alle sottovarianti di Omicron, forniscono una delle immagini più precise della rapida evoluzione su scala globale in natura, cioè non in beakers e flask, non nei laboratori, ma in noi. Negazionisti dell’evoluzione, prendete nota.

Tutti noi dovremmo prenderne atto. Abbiamo 12 milioni di istantanee di questa cosa in movimento – che è sufficiente, alla velocità di proiezione cinematografica standard di 24 fotogrammi al secondo, per realizzare un film dell’evoluzione di SARS-CoV-2 lungo 138 ore. Ma poiché la biologia evolutiva è una scienza descrittiva, non predittiva, non sappiamo ancora come potrebbe finire la storia. Probabilmente non finisce affatto. E gli epidemiologi genomici, per quanto intelligenti, non possono salvarci da ciò che sta ancora arrivando. Dobbiamo salvare noi stessi.

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