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Infezioni da COVID-19 a lungo termine e mutazioni virali

Uno studio rivela informazioni sulle mutazioni del SARS-CoV-2 durante infezioni prolungate.

Natalie Rutsinsky, Adi Ben Zvi, Ido Fabian, Shir T. Segev, Bar Jacobi, Sheri Harari, Suzy Meijers, Yael Paran, Adi Stern

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Varianti di COVID-19 da Varianti di COVID-19 da infezioni prolungate durante infezioni prolungate. Nuovo studio sulle mutazioni virali
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COVID-19 ha lanciato una bella sfida al mondo, e il virus che lo causa, SARS-CoV-2, ha avuto dei fratelli interessanti da quando ha iniziato a diffondersi. Mentre si spostava da persona a persona, sono spuntate nuove versioni del virus. Alcune di queste nuove versioni sembrano che il virus abbia fatto un restyling, rendendolo più contagioso degli originali. L'Organizzazione Mondiale della Sanità è intervenuta e ha etichettato queste nuove versioni come Varianti di Preoccupazione, perché potrebbero essere più pericolose per la salute pubblica.

Che Cosa Succede con Queste Varianti?

Gli scienziati pensano che alcune di queste nuove versioni possano arrivare da persone infette per lungo tempo—qualche volta più di 21 giorni! Quando qualcuno ha un'infezione cronica, il virus può restare e cambiare col tempo. Queste infezioni a lungo termine si vedono spesso in persone con il Sistema Immunitario indebolito, come quelli che combattono il cancro o vivono con condizioni come l'AIDS. Ma non preoccuparti troppo! Le Infezioni croniche sono ancora abbastanza rare nella popolazione generale.

È interessante notare che uno studio recente ha trovato che alcune persone senza problemi di salute importanti potrebbero anche avere infezioni prolungate, ma questo è piuttosto raro. Anche in questi casi, i ricercatori hanno scoperto che la maggior parte di queste infezioni croniche non sembra diffondere ulteriormente il virus. Tuttavia, rimane la preoccupazione che se ci sono abbastanza casi a livello globale, una di queste varianti potrebbe essere contagiosa.

Il Mistero dei Cambiamenti Rapidi

C'è molto fermento su quanto velocemente il virus possa cambiare in queste infezioni a lungo termine. Alcuni studi hanno messo in evidenza che i cambiamenti rapidi possono verificarsi, ma non è ancora chiaro se sia la norma o solo un'eccezione rara. Potrebbe essere che il virus sia sotto una grande pressione per cambiare, o potrebbe semplicemente mutare più velocemente in questi pazienti. Per capirlo davvero, i ricercatori devono osservare attentamente come si comportano le diverse versioni del virus nel tempo. Tuttavia, studiare questi cambiamenti non è facile. Quando esaminano campioni di persone malate, i ricercatori spesso si trovano di fronte a tassi di errore elevati nei test, rendendo difficile ottenere risultati accurati.

Per migliorare l'accuratezza, i ricercatori spesso prendono precauzioni extra, come verificare le mutazioni nei campioni più di una volta o concentrarsi su mutazioni che si verificano frequentemente. Tuttavia, usare questi metodi può portare a perdere alcune informazioni importanti, specialmente sulle mutazioni rare.

Il Nostro Studio

In questo studio, abbiamo esaminato un gruppo di nove pazienti infetti da SARS-CoV-2 per un periodo prolungato. Il nostro obiettivo era raccogliere dati genetici affidabili dai loro campioni. Sequenziando ogni campione più di una volta, abbiamo notevolmente migliorato l'accuratezza delle nostre scoperte. Questo ci ha permesso di vedere come il virus è mutato nel tempo in questi pazienti, portando a delle osservazioni affascinanti.

La Montagna Russa delle Mutazioni

All'inizio, abbiamo controllato quante mutazioni si sono verificate in diversi punti del patrimonio genetico del virus. Abbiamo scoperto che a basse frequenze di mutazione, la distribuzione era uniforme. Tuttavia, per frequenze più elevate, le mutazioni apparivano più frequentemente in una posizione specifica. Questo suggeriva che quelle mutazioni fossero rilevanti e non errori casuali del processo di sequenziamento.

Quando abbiamo esaminato la diversità genetica dei campioni provenienti da infezioni croniche e acute, abbiamo trovato che le infezioni croniche mostrano generalmente una diversità significativamente maggiore. Più a lungo l'infezione durava, maggiori erano le possibilità che il virus cambiasse.

Uno Sguardo Più Da Vicino ai Pazienti

Successivamente, abbiamo preso un'occhiata più da vicino a ciascun paziente. Nonostante alcuni pazienti fossero infetti da più tempo, la quantità di cambiamento nel virus era molto diversa tra di loro. Ad esempio, un paziente non ha mostrato alcuna mutazione significativa anche dopo 35 giorni, mentre un altro ha avuto molti cambiamenti in un periodo più breve.

Uno dei pazienti che abbiamo studiato aveva un'infezione prolungata che durava 241 giorni. Nella prima parte della sua infezione, non c'è stato molto cambiamento, ma col passare del tempo, abbiamo notato diverse mutazioni apparire nel suo virus. Molte di queste variazioni potrebbero portare a cambiamenti nel modo in cui il virus si comporta e possibilmente nella sua trasmissibilità.

Comprendere le Mutazioni Sinonime e Non Sinonime

Le mutazioni che abbiamo monitorato possono essere divise in due categorie: sinonime e non sinonime. Le mutazioni sinonime sono come alterazioni innocue che non cambiano il funzionamento delle proteine. Le Mutazioni non sinonime, d'altra parte, possono cambiare il modo in cui il virus interagisce con il sistema immunitario del corpo.

Abbiamo scoperto che il tasso di mutazioni sinonime tra tutti i pazienti corrispondeva a stime precedenti del tasso di mutazione virale da altri studi. Tuttavia, i tassi di mutazioni non sinonime variavano molto! Questo suggerisce che mentre alcuni pazienti hanno visto cambiamenti drammatici nel virus, altri non hanno sperimentato molta evoluzione.

Il Mistero dei Virus Difettosi

Alcune mutazioni che abbiamo monitorato sono state trovate a basse frequenze e sembravano non aiutare affatto il virus. In un particolare paziente, abbiamo notato molte mutazioni che sembrano essere "difettose." Questo significa che quelle mutazioni potrebbero non aiutare il virus a sopravvivere o diffondersi. Potrebbe essere che questo paziente avesse più virus che lo infettavano simultaneamente, il che ha portato a queste mutazioni di bassa qualità.

In netto contrasto, c'era un altro paziente che aveva mutazioni notevoli che aiutavano il virus a evitare il sistema immunitario. Questi cambiamenti erano legati alla capacità del virus di sopravvivere e adattarsi durante l'infezione.

Cosa Impariamo da Tutto Questo?

Dal nostro studio, abbiamo raccolto diversi importanti approfondimenti su SARS-CoV-2. Prima di tutto, abbiamo scoperto che mentre le infezioni croniche possono portare a mutazioni significative, tali casi sono ancora piuttosto rari. Il numero limitato di pazienti nel nostro studio significa che non possiamo presumere che questo si applichi a tutti coloro che hanno infezioni prolungate.

È interessante notare che i modelli di mutazione che abbiamo osservato suggeriscono che non tutte le infezioni croniche sono uguali. Fattori come la salute generale del paziente, la loro risposta immunitaria e i trattamenti ricevuti hanno giocato un ruolo importante nella rapidità con cui il virus è cambiato. Alcuni pazienti hanno avuto molto poca evoluzione, mentre altri hanno mostrato molti cambiamenti che potrebbero portare a nuove varianti.

La Sintesi

L'emergere di nuove varianti di SARS-CoV-2 potrebbe spesso dipendere da queste rare istanze di infezioni a lungo termine. Più comprensiamo questi processi, meglio possiamo prepararci per eventuali sfide future che potrebbero derivare da queste varianti.

Il viaggio di studio di questi virus è appena iniziato, e mentre abbiamo ancora molte domande, le risposte aiuteranno a plasmare la nostra risposta a COVID-19 e alle sue sfide in corso. Inoltre, è un promemoria di quanto possano essere subdoli questi piccoli virus! Quindi, mentre cerchiamo di mantenere il virus a distanza, è anche una buona idea tenere d'occhio ciò che sta combinando—perché non si sa mai quando potrebbe sorprenderci di nuovo!

Fonte originale

Titolo: Diverse patterns of intra-host genetic diversity in chronically infected SARS-CoV-2 patients

Estratto: In rare individuals with a severely immunocompromised system, chronic infections of SARS-CoV-2 may develop, where the virus replicates in the body for months. Sequencing of some chronic infections has uncovered dramatic adaptive evolution and fixation of mutations reminiscent of lineage-defining mutations of variants of concern (VOCs). This has led to the prevailing hypothesis that VOCs emerged from chronic infections. To examine the mutation dynamics and intra-host genomic diversity of SARS-CoV-2 during chronic infections, we focused on a cohort of nine immunocompromised individuals with chronic infections and performed longitudinal sequencing of viral genomes. We show that sequencing errors may cause erroneous inference of high genetic diversity, and to overcome this we used duplicate sequencing across patients and time-points, allowing us to distinguish errors from low frequency mutations. We further find recurrent low frequency mutations that we flag as most likely sequencing errors. This stringent approach allowed us to reliably infer low frequency mutations and their dynamics across time. We inferred a synonymous divergence rate of the virus of [~]2x10-6 mutations/base/day, consistent with the SARS-CoV-2 mutation rate estimated in tissue culture. The rate of non-synonymous divergence varied widely among the different patients. We highlight two patients with opposing patterns: in one patient the rate of divergence was zero, yet this patient harbored multiple presumably defective viruses at low frequencies throughout the infection. Another patient exhibited dramatic adaptive evolution, including clonal competition. Overall, our results suggest that the emergence of highly divergent variants from chronic infections is likely a very rare event and this emphasizes the need to better understand the conditions that allow such emergence events.

Autori: Natalie Rutsinsky, Adi Ben Zvi, Ido Fabian, Shir T. Segev, Bar Jacobi, Sheri Harari, Suzy Meijers, Yael Paran, Adi Stern

Ultimo aggiornamento: 2024-12-16 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.23.624482

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.23.624482.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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