Covid, One Health e la Metagenomica

dnaLa pandemia di COVID-19 ci ha insegnato che la diagnosi clinica delle infezioni umane emergenti, nonostante la tempestività, non è sufficiente per arginare e controllare l’insorgenza dei focolai, soprattutto quando a causarli sono patogeni in grado di sostenere efficacemente la trasmissione interumana. Ci ricorda inoltre che, per prevenire e rispondere efficacemente alle future emergenze occorre una strategia rinnovata che poggi su due pilastri chiave: l’integrazione delle infrastrutture genomiche/metagenomiche all’interno di programmi di intelligence epidemica e la mobilizzazione delle diverse professionalità che collaborano per la sorveglianza delle malattie emergenti, che è One Health.

Covid-19 con i suoi effetti trasformazionali ha accelerato i tempi dei programmi di sorveglianza genomica, stimolato la condivisione globale del genoma di SARS-CoV-2 e generato una scala di sequenziamento senza precedenti che ha superato l’influenza, l’HIV ed i patogeni di origine alimentare. Ha anche indicato la strada da percorrere per una più efficace collaborazione intersettoriale e transdisciplinare e per la creazione di una base scientifica integrata utile al riconoscimento precoce delle sindromi di malattie insolite ed identificazione rapida di serbatoi animali (trasmissione pre-diagnostica), ancora prima dell’individuazione dell’agente o agenti causali nei casi clinici. E’ fin troppo evidente come l’attesa di prove sostanziali della trasmissione interumana abbia reso i successivi sforzi di contenimento della pandemia inefficaci se non impossibili.

L’ampia circolazione dei coronavirus tra gli animali selvatici, il probabile salto di specie (spillover) di SARS CoV-2 dai pipistrelli all’uomo (o tramite un ospite intermedio) ed il rapido aumento delle varianti SARS-CoV-2 in ospiti non umani, con il potenziale rischio di reinfezione umana, sono condizioni che richiedono attività di monitoraggio più estese con l’acquisizione delle sequenze genomiche dei virus, necessari per poter sviluppare mappe regionali del rischio ed attuare programmi di sorveglianza mirati. SARS-CoV-2 presenta un patchwork genetico unico, a cui hanno contribuito diversi progenitori ed è il risultato di un complesso processo evolutivo e di ricombinazione nei corredi genetici. A volte, la ricombinazione può trasformare un virus non minaccioso in una nuova minaccia, come è il caso della ricombinazione di due coronavirus isolati di recente nei cani in Indonesia con la formazione di un ceppo ibrido che ha infettato otto bambini. Lavori recenti indicano che la distribuzione geografica dei virus SARS-CoV-2 correlati sia molto più ampia di quanto ritenuto in precedenza.

La ricostruzione filogenetica di un frammento genomico chiave per il tropismo e lo spettro degli ospiti di SARS-CoV-2 ha permesso di individuare tre coronavirus nei pipistrelli della specie Rhinolophus spp. nel nord del Laos, geneticamente più simili a SARS-CoV-2 rispetto a RaTG13, ritenuto essere il suo parente più stretto. Sono nuovi virus che presentano un dominio RBD di legame al recettore che differisce di poco rispetto a SARS-CoV- 2, e diversamente dagli altri coronavirus SARS-CoV-2-correlati sono capaci di legarsi fortemente al recettore ACE2 espresso dalle cellule umane. Ciò suggerisce che SARS-CoV-2 abbia potuto acquisire la capacità di trasmissione interumana solo mediante una selezione evolutiva naturale e smentisce l’ipotesi del virus costruito in laboratorio. Pertanto, se la selezione è naturale, l’origine di SARS-CoV-2 deve essere cercata nei serbatoi naturali, in primis nei pipistrelli.

Questi sono gli obiettivi di altri studi di sorveglianza dei nuovi coronavirus condotti negli ultimi mesi in Cambogia, Cina e Tailandia, e parzialmente finanziati con 125 milioni di dollari dall’USAID per il progetto DEEP VZN (Discovery & Exploration of Emerging Pathogens Viral Zoonoses), che opera in Africa, Asia e America Latina. Riguardo ad altri potenziali serbatoi, di recente è stato dimostrato come il sito di scissione della furina S1/2, determinante per il tropismo virale, replicazione e patogenesi di SARS-CoV-2, non presente in genere nei coronavirus dei pipistrelli, sia invece comune nelle sequenze associate ai roditori. Le conferme provengono da altri studi.

Come suggerito di recente su Lancet, One Health è il filo conduttore dei programmi di sorveglianza genomica/metagenomica integrata, che combinano le infezioni umane a quelle degli animali (fauna selvatica e vettori) e alla circolazione ambientale dei patogeni. I potenziali siti di campionamento per le analisi dovrebbero includere sia le zone di maggiore interazione tra uomo e animali selvatici, e quindi a maggiore probabilità di eventi di spillover virale (es. parchi, siti di ecoturismo, foreste), sia luoghi associati ad un rischio più elevato di circolazione virale, come gli aerei a lunga distanza, le stazioni della metropolitana, ma anche i macelli, le acque reflue urbane ed i rifiuti animali.

In sostanza la minaccia di una nuova malattia X con potenziale epidemico o pandemico deve essere affrontata in una prospettiva One Health, utilizzando strumenti di sorveglianza integrata basati su sistemi di informazione geografica, telerilevamento di dati ed epidemiologia molecolare. Le buone intenzioni esistevano già nel 2004, quando l’OMS, la FAO e l’OIE indicarono congiuntamente le direzioni da seguire, ma ciò non è stato sufficiente per prevedere la pandemia di COVID-19. Per il futuro si spera che le raccomandazioni formulate dai leader dell’UE, del G7 e del G20 in occasione dell’Assemblea Mondiale della Sanità nel maggio 2021, e la promessa di importanti investimenti della Commissione Europea per rafforzare l’infrastruttura dedicata alle varianti SARS- CoV-2, forniscano il terreno ideale per affrontare e prevenire le future minacce pandemiche.

Maurizio Ferri
Coordinatore Scientifico SIMeVeP




La tecnica di sequenziamento genomico di nuova Generazione (Next Generation sequencing-NGS) e l’impiego in sanità pubblica

dnaNegli ultimi anni la genomica (ramo della biologia molecolare che si occupa della struttura, funzione, evoluzione e mappatura del DNA), dall’iniziale utilizzo in clinica (genoma umano) e virologia, è entrata nei laboratori di microbiologia alimentare ed ambientale grazie alla tecnica di sequenziamento di nuova generazione (Next Generation Sequencing-NGS)

Le tecniche di sequenziamento , che comprendono il sequenziamento genomico totale (whole genome sequencing-WGS), la metagenomica e l’approccio multi-omico (es. transcriptomica, proteomica, mobilomica) , unite all’analisi ed interpretazione dei dati, possono fornire indicazioni utili ai programmi di monitoraggio dei patogeni alimentari, alla sorveglianza epidemiologica, alle indagini epidemiologiche dei focolai di infezione alimentare, nonché agli studi di valutazione del rischio. Poiché i dati genomici sono ereditati verticalmente, da cellula madre a cellula figlia, questi dati possono essere utilizzati per ricostruire la storia evolutiva degli agenti patogeni. La filogenetica costituisce un potente strumento utilizzato per comprendere il contesto evolutivo del ceppo associato ad un focolaio di infezione alimentare e per il rintraccio delle relative fonti.

L’analisi di Maurizio Ferri, Coordinatore Scientifico SIMeVeP




Il sequenziamento dell’intero genoma promettente nella lotta contro l’antibiotico resistenza

dnaL’uso della tecnica del sequenziamento dell’intero genoma può migliorare il modo in cui si controlla l’antibiotico-resistenza (AMR in breve) in cibi e animali, annuncia l’EFSA in un nuovo rapporto pubblicato quest’oggi. In attesa della revisione della legislazione sul monitoraggio dell’AMR, che entrerà in vigore nel 2021, l’EFSA suggerisce che tale metodica potrebbe essere introdotta progressivamente nelle attività di monitoraggio degli Stati membri.

Utilizzando il sequenziamento dell’intero genoma gli esperti sono in grado di individuare i geni resistenti nei batteri, diversamente da quanto accade con gli attuali metodi fenotipici, che testano la resistenza dei batteri ad antibiotici specifici. Tale approccio non solo ha il potenziale di prevedere l’AMR in modo più efficace, ma permette anche di generare una grande quantità di dati che possono essere usati per altri studi o analisi di tipo epidemiologico.

Il rapporto dell’EFSA sottolinea poi la necessità di monit

L’uso della tecnica del sequenziamento dell’intero genoma può migliorare il modo in cui si controlla l’antibiotico-resistenza (AMR in breve) in cibi e animali, annuncia l’EFSA in un nuovo rapporto pubblicato quest’oggi. In attesa della revisione della legislazione sul monitoraggio dell’AMR, che entrerà in vigore nel 2021, l’EFSA suggerisce che tale metodica potrebbe essere introdotta progressivamente nelle attività di monitoraggio degli Stati membri.

Utilizzando il sequenziamento dell’intero genoma gli esperti sono in grado di individuare i geni resistenti nei batteri, diversamente da quanto accade con gli attuali metodi fenotipici, che testano la resistenza dei batteri ad antibiotici specifici. Tale approccio non solo ha il potenziale di prevedere l’AMR in modo più efficace, ma permette anche di generare una grande quantità di dati che possono essere usati per altri studi o analisi di tipo epidemiologico.

Il rapporto dell’EFSA sottolinea poi la necessità di monitorare l’antibiotico-resistenza nei frutti di mare, fenomeno su cui si sa poco, vista la recente espansione della produzione in acquacoltura e l’incremento dell’importazione di tali prodotti nell’UE.

Gli esperti sottolineano poi quanto sia importante comprendere come l’AMR insorga e si diffonda nell’ambiente in cui gli alimenti vengono prodotti o trasformati, un aspetto che richiede maggiori studi e su cui l’EFSA inizierà presto a lavorare.

Infine il rapporto fornisce raccomandazioni sulle dimensioni dei campioni e suggerisce il monitoraggio della resistenza a quegli antibiotici diventati importanti per la salute pubblica ma che non sono ancora sottoposti a monitoraggio. Ciò consentirà di individuare meglio eventuali nuovi meccanismi di resistenza. Il monitoraggio è una componente essenziale della lotta all’AMR e una delle priorità del piano d’azione dell’UE per contrastare l’antibiotico-resistenza.

L’EFSA ha analizzato il modo in cui il monitoraggio dell’antibiotico-resistenza è attualmente condotto nell’UE tenendo conto degli ultimi sviluppi scientifici e tecnologici.

Note informative

Nel 2017 la Commissione ha adottato un nuovo piano d’azione europeo contro l’AMR nel quadro dell’approccio “per un’unica salute”. Il piano si prefigge di ridurre l’insorgenza e la diffusione dell’AMR e rendere disponibili antimicrobici nuovi ed efficaci dentro e fuori l’UE. Nell’ambito di tale piano la Commissione si è impegnata a rivedere entro il 2021 la decisione di attuazione 2013/652/ UE relativa al monitoraggio e alla notifica di antibiotico-resistenza in alimenti e animali.

Fonte: EFSA