Ricerca sul guadagno di funzione sul coronavirus e altri virus

In laboratorio, i virus possono essere manipolati geneticamente per renderli più pericolosi. È così che i ricercatori identificano le mutazioni che rappresentano un rischio: è necessario prevedere l’evoluzione naturale degli agenti patogeni per fermarli. Nel caso del virus dell’influenza aviaria H5N1, ad esempio, si stanno ricercando mutazioni mirate che consentirebbero al virus di diffondersi tra gli esseri umani ad un ritmo simile a quello tra gli uccelli.

Ma quanto è utile la cosiddetta ricerca con guadagno di funzione quando si tratta di prevenzione della pandemia? Cosa accadrebbe se un virus pericoloso fuoriuscisse dal laboratorio? Gli esperimenti dovrebbero essere vietati? O regolamentato in modo più rigoroso? Quali alternative ci sono?

Per i germi più pericolosi è necessario un livello di protezione biologica più elevato: S3 è il secondo livello più alto. Quattro biolaboratori in Germania soddisfano i più alti livelli di sicurezza: i cosiddetti laboratori BSL-4. Qui gli esperimenti vengono condotti principalmente sui filovirus: i virus Ebola e Marburg, che causano febbre grave e spesso fatale con emorragia interna. I laboratori BSL-4 sono presenti solo in 27 paesi in tutto il mondo.

Martin Schwemli dell’Istituto di virologia dell’Ospedale universitario di Friburgo si concentra principalmente sui virus che provengono dal regno animale. Ad esempio, i virus dell’influenza, che infettano principalmente pipistrelli o uccelli, ma a volte si diffondono anche all’uomo, con conseguenze mortali. “Abbiamo il virus H5N1 proveniente dall’Indonesia”, spiega il ricercatore, “è stato isolato da un bambino che è morto a causa di esso. E ovviamente sono molto patogeni. Se lo prendi, puoi ammalarti così gravemente da non poter salvare la persona.

Nei laboratori di sicurezza è possibile modificare in modo specifico gli agenti patogeni e conferire loro nuove proprietà. I virus dell’influenza, ad esempio, possono essere ingegnerizzati specificamente in colture cellulari – secondo un principio modulare. Quindi, questi virus hanno nuove proprietà che prima non esistevano. “In realtà, ciascuna di queste esperienze è un’esperienza di guadagno di funzione, a seconda di come si definisce guadagno di funzione”, afferma Schoemmel.

Lo scopo principale della ricerca sul guadagno di funzione è quello di essere meglio preparati per una potenziale pandemia, afferma il ricercatore sull’influenza Martin Schwemli. I virus in natura mutano costantemente. Per quanto riguarda il virus dell’influenza aviaria H5N1, Schwemel è preoccupato, perché attualmente il virus H5N1 si sta facendo strada attraverso gli stormi di uccelli in tutto il mondo come una pandemia.

“È importante sapere come questi virus possono cambiare – spiega lo scienziato – I virus dell’influenza si diffondono sul virus H5N1: se infettano un mammifero e sfortunatamente ritornano nel mondo degli uccelli e lì si moltiplicano di nuovo, è possibile che esistano” firme dei mammiferi nel virus che rendono più facile infettare gli esseri umani in seguito.

L’obiettivo degli esperimenti di guadagno di funzione non è solo quello di rilevare tempestivamente cambiamenti pericolosi nell’agente patogeno. Si tratta anche di comprendere l’agente patogeno stesso: come funziona e come si riproduce. Con questa conoscenza è possibile sviluppare vaccini o farmaci antivirali efficaci.

Uno scenario è che il virus non faccia il salto in natura per caso, ma in laboratorio attraverso la ricerca con guadagno di funzione: in altre parole, attraverso la stessa procedura che in realtà avrebbe dovuto prevenire una pandemia. Questo scenario è chiamato “lab leak”: un disastro proveniente dal laboratorio.

Il virus dell’influenza che ha ucciso almeno 500.000 persone potrebbe essere fuggito da un laboratorio di vaccini. I primi casi furono segnalati in Russia nel 1977. Il genoma dell’agente patogeno presentava numerose somiglianze con il virus dell’influenza prevalente vent’anni prima. Quindi sembra probabile che sia sopravvissuto a tutti questi anni in laboratorio.

Ma attenzione: nessuno dei virus influenzali è stato creato mediante la ricerca sul guadagno di funzione. Questo dubbio è stato espresso solo in relazione al SARS-CoV-2.

La pandemia di coronavirus ha riacceso il dibattito sull’acquisizione della ricerca funzionale. Alcuni critici ne chiedono il divieto. Uno di loro è Günter Thyssen, genetista dell’Università Friedrich Schiller di Jena. Sostiene che il rischio è troppo grande se un virus grave fuoriesce dal laboratorio.

“Quanto è pericoloso quando i virus patogeni per l’uomo diventano ancora più pericolosi per scopi di ricerca”, sottolinea Thiessen. Un’altra critica da parte di Thiessen: “Non è chiaro se questi esperimenti prima o poi riusciranno a catturare ciò che accade in natura”.

I critici vedono anche il rischio di un uso improprio dei risultati della ricerca. Ad esempio, i bioterroristi possono trarre vantaggio dalle scoperte e dai metodi che i ricercatori pubblicano su riviste professionali.

Nel 2009 si è verificato un incidente nel laboratorio tedesco BSL-4 presso l’Istituto Bernhard Nocht: un dipendente è rimasto leggermente ferito da un ago attraverso tre paia di guanti. La cannula era vuota, ma in precedenza conteneva virus Ebola. Ma la donna non si è infettata.

Per quanto riguarda il dibattito sul Corona virus e sulla ricerca sul guadagno di funzione, Stefan Becker dell’Istituto di virologia della Philips University di Marburg afferma: “Supponiamo che questo agente patogeno Sars-CoV-2 non provenga dal laboratorio, ma sia stato effettivamente trasmesso all’uomo attraverso gli animali e poi si potrà… Dice che sarebbe irresponsabile non lavorare con l’agente patogeno SARS-CoV-1 in laboratorio e capire come si trasmette questo virus, quali proteine ​​di questo virus colpiscono un vaccino e quali Ci sono opzioni per sviluppare farmaci antivirali. Se non avessimo saputo tutto questo, i vaccini, che sono stati realizzati in tempi molto rapidi, avrebbero potuto essere sviluppati in modo molto più breve. Sicuramente avremmo avuto bisogno di molto più tempo. A questo proposito, penso che sia già chiara la necessità di lavorare su tali virus.

Quindi anche non fare ricerca comporta dei rischi. “Il virus H5N1, ad esempio, necessita di un monitoraggio molto attento”, conclude Becker. Ciò a cui stiamo assistendo ora è la più grande epidemia del virus H5N1 a livello mondiale.

Questo è il dilemma della ricerca sul guadagno di funzione: senza di essa saremmo ciechi di fronte alla minaccia di una pandemia. Tuttavia, aumentiamo il rischio della sua epidemia.

La Germania ha molte leggi e regolamenti riguardanti gli esperimenti con virus e batteri. Inoltre la Fondazione tedesca per la ricerca e la Leopoldina hanno formato un proprio comitato: il Comitato congiunto per occuparsi della ricerca legata alla sicurezza.

Inoltre sono stati istituiti i cosiddetti comitati etici della ricerca (KEF). Ora ci sono KEF in quasi tutte le università tedesche. Serve come punto di contatto per i ricercatori che stanno pianificando un progetto potenzialmente rischioso e non sono sicuri se debba essere portato avanti per ragioni etiche o meno.

In Europa, solo un piccolo gruppo di scienziati chiede il divieto della ricerca sull’acquisizione di funzioni. Negli Stati Uniti, l’atteggiamento sociale nei confronti dei virus presi di mira è sempre stato fluido. In questo momento, dopo la pandemia, le prove indicano nuovamente un approccio restrittivo. Secondo il rapporto Global BioLabs si stanno progettando diversi laboratori con i massimi livelli di sicurezza.

Una possibilità è cambiare il nostro comportamento, perché il pericolo più grande siamo noi stessi. Il virologo Stefan Becker: “Penso che abbia a che fare con il modo in cui noi esseri umani interagiamo con il nostro ambiente. Abbiamo un modo di sfruttare il nostro ambiente – e anche di sfruttare gli animali attraverso gli allevamenti intensivi, attraverso gli allevamenti di animali da pelliccia – che generalmente contribuisce al fatto che il rischio La diffusione dei virus pandemici trasmessi dagli animali all’uomo è diventata molto ampia.

Varianti virali pericolose possono formarsi particolarmente bene quando diverse specie vengono raggruppate insieme in uno spazio ristretto in un’azienda di allevamento. I maiali o i visoni possono fungere da recipienti per la miscelazione se, ad esempio, vengono infettati contemporaneamente da virus dell’influenza umana e da virus dell’influenza aviaria. I ceppi virali sono quindi in grado di scambiarsi geni e quindi espandere la loro gamma di ospiti.

Nell’ottobre 2022 si è verificata una grave epidemia di H5N1 in un allevamento di animali da pelliccia in Spagna. Dalla metà di luglio 2023 sono stati colpiti innumerevoli allevamenti di animali da pelliccia nella Finlandia occidentale. È stata trovata una mutazione che facilita l’infezione tra i visoni.

La nuova variante non è ancora riuscita a diffondersi agli esseri umani, ma esiste il rischio che nei visoni si possano creare miscele che sarebbero facilmente trasmissibili tra le popolazioni come i virus dell’influenza umana – e mortali come i virus dell’influenza aviaria.

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