Versioni sintetiche del mortale virus cinese potrebbero aiutare a testare i nuovi trattamenti, ma quali rischi si corrono nel sintetizzare virus?
di Antonio Regalado
Il mondo sta seguendo con crescente allarme la lotta della Cina per contenere il pericoloso virus, ora chiamato SARS-CoV-2. Il governo cinese ha messo in quarantena intere città, mentre i viaggiatori che hanno fatto visita alla Cina sono stati messi al bando da paesi come gli Stati Uniti. I funzionari sanitari stanno facendo di tutto per capire come viene trasmesso il virus e come trattare i pazienti, m a in un laboratorio della University of North Carolina, è incorso una gara contro il tempo completamente diversa: i ricercatori stanno cercando di ricreare il virus dal nulla.
Sotto la direzione di Ralph Baric, un esperto di coronavirus (virus che prendono il nome dalla punta a forma di corona che usano per penetrare nelle cellule umane), i ricercatori della Carolina del Nord si aspettano di poter ricreare il virus unicamente a partire da letture al computer della sua sequenza genetica, pubblicata online lo scorso mese dai laboratori cinesi.
La straordinaria capacità di ricreare un virus a partire dalle sole istruzioni genetiche è resa possibile dalle aziende che producono molecole di DNA personalizzate, come la Integrated DNA Technology, Twist Bioscience e Atum. Ordinando i geni giusti, che costano qualche migliaio di dollari, e rimodellandoli per creare una copia del genoma del coronavirus, è possibile iniettare il materiale genetico nelle cellule e dare vita al virus.
La capacità di produrre un virus letale a partire dal suo DNA, ricevendone la formula per corrispondenza, è stata dimostrata per la prima volta 20 anni fa. È abbastanza preoccupante dal punto di vista di chi si occupa di prevenire il bioterrorismo e richiede che le aziende monitorino attentamente chi sta ordinando quali geni. È però anche un importante strumento per rispondere a un’improvvisa epidemia, poiché le ricette dei virus sintetici offrono ai ricercatori potenti modi per studiare trattamenti, vaccini e in che modo le mutazioni potrebbero renderlo più pericoloso.
Quando il formato sintetico è meglio del virus vero e proprio
Il laboratorio di Baric nella Carolina del Nord, specializzato nella progettazione di virus, ha già avuto scontri con le agenzie governative di Washington sul proprio lavoro, che include ha visto anche la sintesi di nuovi coronavirus mai visti prima, dotati della capacità di infettare i topi. Nel 2014, il National Institutes of Health ha congelato i finanziamenti a diversi laboratori, tra cui quello di Baric, per timore che le ricerche condotte fossero fosse troppo pericolose. I finanziamenti sono stati ripristinati successivamente.
Per quanto riguarda il virus cinese, Baric ha dichiarato in un’intervista telefonica che la sua squadra ha avviato i lavori il mese scorso. Sono partiti dalla selezione online e della sequenza genetica del virus più accreditata. Riprodurre il virus potrebbe richiedere anche un mese, dopo di che dovrà essere iniettato in cellule che dovrebbero iniziare a produrre effettive particelle virali infettive.
Ricreare il virus permette ai ricercatori di studiarlo e cercare una cura anche quando non si riesce ad ottenerne un campione direttamente da un paese, in particolare durante il corso di un’epidemia. Secondo Baric, infatti, la Cina non si è dimostrata particolarmente disponibile a condividere campioni viventi del virus. Il vero virus e quello sintetico dovrebbero essere sostanzialmente identici. A partire dalle copie del virus, gli scienziati possono rimuovere i geni, aggiungerne altri e studiare come si diffonde e come ottiene accesso alle cellule umane. Timothy Sheahan, ricercatore dell’UNC che lavora con Baric, si occuperà di infettare con il virus degli esemplari di topo per testare vari farmaci alla ricerca di quello più efficace.
Le copie artificiali del virus possono anche aiutare gli scienziati a tenere il passo con l’imprevedibile percorso dell’epidemia. “Temo che questo virus muterà nel corso dell’epidemia, e la versione sintetica mi permetterà di studiare quali effetti possano avere queste mutazioni”, spiega Stanley Perlman, un microbiologo che lavora sui coronavirus alla University of Iowa.
Durante le epidemie del passato, gli scienziati dovevano aspettare mesi o anni prima di poter dare un’occhiata al germe responsabile di un’epidemia. Nel caso del SARS-CoV-2 ci sono volute solo poche settimane perchè la sua sequenza genetica fosse pubblicata online. Dai primi studi, è risultato che il virus potrebbe essere in circolazione dallo scorso novembre.
Come evitare che un virus letale cada nelle mani sbagliate
Gli scienziati dimostrarono per la prima volta nei primi anni 2000 che i filamenti di DNA sintetico potevano essere utilizzati per “resuscitare” i virus a partire dal solo codice genetico. Ricercatori dello Stato di New York ci riuscirono con la poliomielite, producendo materiale infettivo da DNA ordinato online.
La nuova tecnologia creò immediatamente allarme sul fronte della prevenzione delle armi biologiche. I ricercatori dell’ente governativo statunitense CDC, diedero dimostrazione del problema nel 2005, quando resuscitarono il virus dell’influenza responsabile della morte di decine di milioni id paziente negli anni 1918-1919. Per tenere la tecnologia fuori della portata dei malintenzionati, alcune aziende produttrici di DNA si sono accordate alcuni anni fa per limitare l’accesso a geni pericolosi. I grandi enti statunitensi hanno concordato di confrontare gli ordini di DNA in arrivo con un database di circa 60 germi e tossine letali chiamati “agenti selezionati” in modo che solo i laboratori autorizzati possano ottenere il DNA necessario per resuscitarli.
Battelle, una società scientifica di ricerca e sviluppo, il cui software ThreatSEQ è in grado di fare questi confronti, ha contrassegnato sia l’intero virus, sia la maggior parte dei suoi geni individuali, “con il più alto codice d’allarme”. Secondo Craig Bartling, ricercatore senior della Battelle, la somiglianza del nuovo virus con l’originale della SARS ha scatenato l’allarme. Ciò significa che chiunque desideri una copia sintetica completa del SARS-CoV-2 deve sottoporsi a “controlli specifici e dettagliati” e dimostrare di avere l’approvazione dei CDC per lavorare con la SARS.
Tuttavia, le aziende che producono DNA hanno ancora la possibilità di scegliere cosa vendere e a chi, e non tutti pensano di dover creare l’intero genoma di questo virus per studiare una cura. Claes Gustaffson, fondatore della Atum, società fornitrice di DNA, dichiara di aver personalmente approvato gli ordini di otto società private ed una governativa interessate nella creazione di una versione parziale (cioè innocua).
Non tutti credono che sintetizzare il nuovo coronavirus sia necessariamente pericoloso. “Non vedo davvero tutto questo rischio”, spiega Nicholas G. Evans, che studia biotest presso l’Università del Massachusetts, Lowell. ” Credo che i rischi siano compensati dai benefici”. L’epidemia, che sembra essere iniziata in un mercato per animali vivi della città di Wuhan, ha già causato più di 64.000 casi e 1.350 morti in Cina, dimostrandosi peggiore della SARS, a cui si devono 774 decessi.
Il pubblico è in allarme
Per ora, solo pochi centri sofisticati possono effettivamente riprodurre un virus; non c’è alcuna possibilità che un folle in un garage possa fare altrettanto. Come spiega Evans. “Fortunatamente, siamo ancora lontani da uno scenario in cui più persone possono sintetizzare qualsiasi cosa.”
Lo stato avanzato della ricerca sui virus sintetici e la capacità di modellare geneticamente i germi è inevitabilmente fonte di paura e complottismi. Social media e blog sono pieni di ipotesi infondate sul fatto che il nuovo virus sia stato rilasciato accidentalmente da un laboratorio cinese specializzato in armi biologiche sito a Wuhan. Non ci sono prove in merito, ma i sospetti hanno provocato una frattura diplomatica con la Cina, dopo che un senatore statunitense, Tom Cotton dell’Arkansas, ne ha parlato al Congresso degli Stati Uniti.
Secondo Baric, non c’è pericolo nella riproduzione sintetica del virus in questa fase dell’epidemia, in particolare perché il virus sta ancora circolando in natura. L’importante è capire come si comporta e fermarlo. “Che lo si ottenga da una cellula infettata o sintetizzandolo, poco cambia”, afferma Baric.
Immagine: Un’immagine di cornavirus rilevato in cellule. CDC
(lo)
