Capire la storia dell’origine di un virus
Spesso il modo migliore per ridurre o prevenire un virus è comprenderne le origini. E per questo, gli scienziati dispongono del genoma del patogeno. «L’estrazione di informazioni evolutive ed epidemiologiche dai genomi dei patogeni è diventata uno strumento importante nella ricerca sulle malattie», spiega Philippe Lemey, ricercatore in virologia evolutiva e computazionale presso KU Leuven. «Sfruttando queste informazioni, gli epidemiologi molecolari possono gettare nuova luce sulle origini di un agente patogeno e sulla sua storia epidemica, compresa la sua provenienza e il modo in cui si è adattato a nuovi ospiti e si è diffuso». Con il sostegno del progetto ReservoirDOCs, finanziato dall’UE, Lemey sta guidando uno sforzo per utilizzare queste informazioni genomiche per capire da dove provengono determinati virus e come si sono stabiliti nelle popolazioni umane. «Abbiamo anche deciso di sviluppare nuovi metodi computazionali per analizzare questi dati genomici, con particolare attenzione all’integrazione con altri dati», aggiunge Lemey.
Entrata in scena durante la pandemia di COVID-19
Il progetto, che ha ricevuto il sostegno del Consiglio europeo della ricerca (CER), è arrivato al momento giusto. «Quando è iniziata la pandemia di COVID-19, la nostra ricerca era già sufficientemente avanzata da permetterci di adottare i nostri metodi per soddisfare le esigenze del momento», spiega Lemey. Secondo Lemey, durante la pandemia è stata generata un’enorme quantità di dati genomici. Sebbene ciò abbia offerto molte nuove opportunità all’epidemiologia molecolare, ha anche creato nuove sfide. «C’erano davvero troppi dati da gestire, il che rendeva difficile l’applicazione dei metodi filodinamici standard, soprattutto quando si cercava di fornire approfondimenti in tempo reale», osserva Lemey. Un’altra sfida era rappresentata dal fatto che i dati genomici della SARS-CoV-2 avevano spesso una risoluzione limitata, il che significa che anche i campioni di grandi dimensioni potevano offrire informazioni limitate. «Il settore si è rapidamente reso conto che negli studi epidemiologici è necessario considerare altri metadati, sia come contesto sia integrati nella modellazione filodinamica», osserva Lemey. La ricerca di ReservoirDOCs ha affrontato entrambe le sfide. Ad esempio, collaborando con la Università di Oxford, i ricercatori sono stati in grado di eseguire un’analisi filodinamica dei lignaggi di trasmissione costituiti da oltre 11 000 genomi, includendo modelli filogeografici a uno spazio degli stati molto elevato e incorporando dati demografici e di mobilità. «Questo lavoro non solo ci ha fornito nuove importanti intuizioni sulle dinamiche di invasione della variante BA.1 Omicron in Inghilterra, ma illustra anche la possibilità di condurre un’inferenza filodinamica su una scala senza precedenti», afferma Lemey.
Un impatto concreto sulle strategie di intervento
Il lavoro del progetto non si limita alla COVID-19, ma si è occupato anche di malattie come l’Ebola e la febbre di Lassa. Per quanto riguarda quest’ultima, in seguito a un’improvvisa epidemia della malattia in Nigeria, il progetto ha collaborato con i ricercatori del Bernhard Nocht Institute for Tropical Medicine per effettuare una sorveglianza genomica del virus. In brevissimo tempo, i ricercatori hanno generato e analizzato i dati genomici del virus di Lassa, dimostrando che questa epidemia poteva essere attribuita a una maggiore diffusione del virus dal serbatoio dei roditori piuttosto che alla trasmissione da uomo a uomo. Questi risultati hanno permesso al Centro nigeriano per il controllo e la prevenzione delle malattie di concentrare gli sforzi di mitigazione sul controllo dei roditori e sulle misure di sanificazione. «Questo lavoro in particolare dimostra come la nostra ricerca possa avere un impatto concreto sulle strategie di intervento e sul controllo delle malattie», conclude Lemey. Tutti i metodi del progetto sono stati resi disponibili sotto forma di software, che è già diventato una risorsa fondamentale per l’epidemiologia genomica.
Parole chiave
ReservoirDOCs, COVID-19, pandemia, virus, patogeno, genoma, malattia, virologia, epidemia, Ebola, febbre di Lassa
