“Sono i vaccini la causa delle varianti di Sars-CoV-2?” Risponde la Società Italiana di Biologia Evoluzionistica
Pubblichiamo la posizione della SIBE sul rapporto tra vaccini e varianti di Sars-Cov-2. A cura di Nicolò Romano (Science Writer), Omar Rota Stabelli (Università di Trento), Telmo Pievani (Università di Padova), Lino Ometto (Università di Pavia) e Giorgio Bertorelle (Università di Ferrara)
Recentemente si è dibattuto molto sulla domanda: “le varianti di Sars-CoV-2 sono causate dai vaccini?” Trattandosi di una questione di natura evoluzionistica, vorremmo fornire il punto di vista imparziale della SIBE, la società che riunisce gli evoluzionisti italiani. La risposta breve è no, i vaccini non causano le varianti. Ma per capire il perché è necessario approfondire alcuni aspetti dell’evoluzione del virus e delle sue varianti.
La causa dell’insorgere delle varianti virali è la mutazione del loro DNA o RNA. Le mutazioni si generano in maniera spontanea e casuale, principalmente a causa di errori di copiatura del genoma quando il virus si riproduce all’interno delle nostre cellule. Quindi più il virus circola, più è probabile che compaiano varianti. La maggior parte delle mutazioni non causa effetti apprezzabili sulla capacità di sopravvivenza dei virus (Frost et al. 2018), ma alcune mutazioni possono risultare in una migliorata o peggiorata contagiosità. Quando una variante ha un forte vantaggio sulle altre può diffondersi più velocemente, come nel caso della variante Delta.
È possibile che una variante non susciti una buona risposta immunitaria nell’ospite, in questo caso si dice comunemente che il virus ha superato la protezione del vaccino ed è diventato “resistente al vaccino”. Più propriamente, si parla di elusione immunitaria del virus. Una variante di questo tipo avrebbe un vantaggio sulle altre varianti, soprattutto in un ambiente in cui tutti sono vaccinati. I vaccini in tal senso fungono da pressioni selettive agenti su una variante che è nata casualmente. La presenza di persone non completamente vaccinate o l’uso inefficace di trattamenti come plasma convalescente o anticorpi monoclonali possono amplificare questo fenomeno, creando bacini di persone con una immunità parziale che facilita la selezione di varianti immuno-elusive già presenti (Krause et al. 2021).
I vaccini però velocizzano la decrescita della carica virale e, potenzialmente, riducono la carica virale dei vaccinati, riducendo le possibilità di contagio (Vitiello A. et al., 2021; Singanayagam et al., 2021). Di conseguenza, riducono il numero di riproduzioni del virus riducendo così la possibilità di nuove mutazioni (Levine-Tiefenbrun et al. 2021). I vaccini quindi, a conti fatti, riducono la possibilità di insorgenza di nuove varianti. A validazione di ciò sono disponibili studi che mostrano la riduzione della frequenza di mutazione come conseguenza di restrizioni che limitano il contagio (Arevalo, Sifuentes et al. 2021).
È importante notare che un virus immuno-elusivo è generalmente anche resistente agli anticorpi prodotti naturalmente da una persona guarita (Wang et al.2021). È quello che succede continuamente con altri virus come quello dell’influenza: periodicamente compaiono nuove varianti che eludono le difese immunitarie perché sono abbastanza diverse da sfuggire agli anticorpi. Pare sia il caso della nuova variante Mu che mostra resistenza non solo ai vaccini ma anche agli anticorpi delle persone guarite (Uriu et al. 2021).
Inoltre se volessimo assumere come vero che i vaccini siano la causa delle varianti, dal momento che anche le risposte immunitarie degli immunizzati “naturalmente” costituiscono una pressione selettiva in favore dei tratti immuno-elusivi, con o senza vaccino le varianti di questo tipo finirebbero per emergere ugualmente. Essendo inoltre il contagio più rapido della vaccinazione, sarebbe da imputare all’immunità naturale, piuttosto che alle vaccinazioni, un ipotetico maggior ruolo causale nell’emergenza delle varianti. In previsione di nuove varianti, una buona notizia viene da studi evolutivi sulle proteine di Sars-CoV-2. Le proteine come Spike, sulle quali vengono “disegnati” sia gli anticorpi da contagio naturale sia quelli prodotti dal vaccino, non possono venir modificati eccessivamente. Se infatti le Spike mutassero troppo rischierebbero di ridurre la propria capacità di legarsi alle nostre cellule perdendo infettività.
A riprova, stiamo scoprendo che le varianti tendono ad accumulare indipendentemente mutazioni ricorrenti (Rochman et al. 2021a), cioè sempre le stesse pur in aree geografiche diverse, in quanto le altre ridurrebbero l’infettività del virus fino a renderlo meno contagioso (Rochman et al. 2021b). La variante Mu mostra segni di aumentata resistenza, ma è anche meno contagiosa della Delta e non si sta diffondendo velocemente. La Delta, che è molto contagiosa, ma è anche ben riconosciuta dai vaccini, è ancora la variante di gran lunga più diffusa (dati https://www.gisaid.org). In conclusione, i vaccini non sono la causa dell’insorgenza delle varianti e anzi, data la loro capacità di ridurre il bacino di potenziali infetti e dunque di replicazione e mutazione virale, esercitano una efficace funzione di prevenzione dell’insorgenza di varianti immuno-elusive, soprattutto quando usati in combinazione con misure di contenimento e distanziamento sociale (Rella et al. 2021).
Nicolò Romano, Science Writer
Omar Rota Stabelli, Università di Trento, presidente SIBE
Telmo Pievani, Università di Padova
Lino Ometto, Università di Pavia
Giorgio Bertorelle, Università di Ferrara
Approvato dal consiglio direttivo SIBE; per informazioni: omar.rotastabelli@unitn.it
Bibliografia Frost, S. D. W. (2018) Neutral theory and rapidly evolving viral pathogens. Molecular Biology and Evolution, 35:1348-1354.
Krause, P. R. et al. (2021) SARS-CoV-2 Variants and Vaccines. New England Journal of Medicine, 385:179-186
Vitiello, A. et al. (2021) COVID-19 Vaccines and Decreased Transmission of SARS-CoV-2. Inflammopharmacology, doi: 10.1007/s10787-021-00847-2
Singanayagam, A. et al. (2021) Community transmission and viral load kinetics of the SARS-CoV-2 delta (B.1.617.2) variant in vaccinated and unvaccinated individuals in the UK: a prospective, longitudinal, cohort study. The Lancet infectious disease, doi.org/10.1016/S1473-3099(21)00648-4
Levine-Tiefenbrun, M. et al. (2021) Initial Report of Decreased SARS-CoV-2 Viral Load After Inoculation with the BNT162b2 Vaccine. Nature Medicine, 27, pages790–792
Arevalo, S. J. et al. (2021) Dynamics of SARS-CoV-2 Mutations Reveals Regional-specificity and Similar Trends of N501 and High-frequency Mutation N501Y in Different Levels of Control Measures. Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-021-97267-7
Wang, P., Nair, M.S., Liu, L. et al. (2021) Antibody resistance of SARS-CoV-2 variants B.1.351 and B.1.1.7. Nature 593, 130–135.
Uriu, K. et al. (2021) Ineffective Neutralization of the SARS-CoV-2 Mu Variant by Convalescent and Vaccine Sera. BioRxiv, doi: 10.1101/2021.09.06.459005
Rochman, N. D. et al. (2021a) Ongoing Global and Regional Adaptive Evolution of SARS-CoV-2. PNAS, 118(29):e2104241118
Rochman, N. D. et al. (2021b) Epistasis at the SARS-CoV-2 RBD Interface and the Propitiously Boring Implications for Vaccine Escape. BioRxiv, doi: 10.1101/2021.08.30.458225.
Rella, S. A. et al. (2021) Rates of SARS-CoV-2 Transmission and Vaccination Impact the Fate of Vaccine-resistant Strains. Scientific Reports, 11: 15729
Immagine in apertura: Fusion Medical Animation
La causa dell’insorgere delle varianti virali è la mutazione del loro DNA o RNA. Le mutazioni si generano in maniera spontanea e casuale, principalmente a causa di errori di copiatura del genoma quando il virus si riproduce all’interno delle nostre cellule. Quindi più il virus circola, più è probabile che compaiano varianti. La maggior parte delle mutazioni non causa effetti apprezzabili sulla capacità di sopravvivenza dei virus (Frost et al. 2018), ma alcune mutazioni possono risultare in una migliorata o peggiorata contagiosità. Quando una variante ha un forte vantaggio sulle altre può diffondersi più velocemente, come nel caso della variante Delta.
È possibile che una variante non susciti una buona risposta immunitaria nell’ospite, in questo caso si dice comunemente che il virus ha superato la protezione del vaccino ed è diventato “resistente al vaccino”. Più propriamente, si parla di elusione immunitaria del virus. Una variante di questo tipo avrebbe un vantaggio sulle altre varianti, soprattutto in un ambiente in cui tutti sono vaccinati. I vaccini in tal senso fungono da pressioni selettive agenti su una variante che è nata casualmente. La presenza di persone non completamente vaccinate o l’uso inefficace di trattamenti come plasma convalescente o anticorpi monoclonali possono amplificare questo fenomeno, creando bacini di persone con una immunità parziale che facilita la selezione di varianti immuno-elusive già presenti (Krause et al. 2021).
I vaccini però velocizzano la decrescita della carica virale e, potenzialmente, riducono la carica virale dei vaccinati, riducendo le possibilità di contagio (Vitiello A. et al., 2021; Singanayagam et al., 2021). Di conseguenza, riducono il numero di riproduzioni del virus riducendo così la possibilità di nuove mutazioni (Levine-Tiefenbrun et al. 2021). I vaccini quindi, a conti fatti, riducono la possibilità di insorgenza di nuove varianti. A validazione di ciò sono disponibili studi che mostrano la riduzione della frequenza di mutazione come conseguenza di restrizioni che limitano il contagio (Arevalo, Sifuentes et al. 2021).
È importante notare che un virus immuno-elusivo è generalmente anche resistente agli anticorpi prodotti naturalmente da una persona guarita (Wang et al.2021). È quello che succede continuamente con altri virus come quello dell’influenza: periodicamente compaiono nuove varianti che eludono le difese immunitarie perché sono abbastanza diverse da sfuggire agli anticorpi. Pare sia il caso della nuova variante Mu che mostra resistenza non solo ai vaccini ma anche agli anticorpi delle persone guarite (Uriu et al. 2021).Inoltre se volessimo assumere come vero che i vaccini siano la causa delle varianti, dal momento che anche le risposte immunitarie degli immunizzati “naturalmente” costituiscono una pressione selettiva in favore dei tratti immuno-elusivi, con o senza vaccino le varianti di questo tipo finirebbero per emergere ugualmente. Essendo inoltre il contagio più rapido della vaccinazione, sarebbe da imputare all’immunità naturale, piuttosto che alle vaccinazioni, un ipotetico maggior ruolo causale nell’emergenza delle varianti. In previsione di nuove varianti, una buona notizia viene da studi evolutivi sulle proteine di Sars-CoV-2. Le proteine come Spike, sulle quali vengono “disegnati” sia gli anticorpi da contagio naturale sia quelli prodotti dal vaccino, non possono venir modificati eccessivamente. Se infatti le Spike mutassero troppo rischierebbero di ridurre la propria capacità di legarsi alle nostre cellule perdendo infettività.
A riprova, stiamo scoprendo che le varianti tendono ad accumulare indipendentemente mutazioni ricorrenti (Rochman et al. 2021a), cioè sempre le stesse pur in aree geografiche diverse, in quanto le altre ridurrebbero l’infettività del virus fino a renderlo meno contagioso (Rochman et al. 2021b). La variante Mu mostra segni di aumentata resistenza, ma è anche meno contagiosa della Delta e non si sta diffondendo velocemente. La Delta, che è molto contagiosa, ma è anche ben riconosciuta dai vaccini, è ancora la variante di gran lunga più diffusa (dati https://www.gisaid.org). In conclusione, i vaccini non sono la causa dell’insorgenza delle varianti e anzi, data la loro capacità di ridurre il bacino di potenziali infetti e dunque di replicazione e mutazione virale, esercitano una efficace funzione di prevenzione dell’insorgenza di varianti immuno-elusive, soprattutto quando usati in combinazione con misure di contenimento e distanziamento sociale (Rella et al. 2021).
Nicolò Romano, Science Writer
Omar Rota Stabelli, Università di Trento, presidente SIBE
Telmo Pievani, Università di Padova
Lino Ometto, Università di Pavia
Giorgio Bertorelle, Università di Ferrara
Approvato dal consiglio direttivo SIBE; per informazioni: omar.rotastabelli@unitn.it
Bibliografia Frost, S. D. W. (2018) Neutral theory and rapidly evolving viral pathogens. Molecular Biology and Evolution, 35:1348-1354.
Krause, P. R. et al. (2021) SARS-CoV-2 Variants and Vaccines. New England Journal of Medicine, 385:179-186
Vitiello, A. et al. (2021) COVID-19 Vaccines and Decreased Transmission of SARS-CoV-2. Inflammopharmacology, doi: 10.1007/s10787-021-00847-2
Singanayagam, A. et al. (2021) Community transmission and viral load kinetics of the SARS-CoV-2 delta (B.1.617.2) variant in vaccinated and unvaccinated individuals in the UK: a prospective, longitudinal, cohort study. The Lancet infectious disease, doi.org/10.1016/S1473-3099(21)00648-4
Levine-Tiefenbrun, M. et al. (2021) Initial Report of Decreased SARS-CoV-2 Viral Load After Inoculation with the BNT162b2 Vaccine. Nature Medicine, 27, pages790–792
Arevalo, S. J. et al. (2021) Dynamics of SARS-CoV-2 Mutations Reveals Regional-specificity and Similar Trends of N501 and High-frequency Mutation N501Y in Different Levels of Control Measures. Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-021-97267-7
Wang, P., Nair, M.S., Liu, L. et al. (2021) Antibody resistance of SARS-CoV-2 variants B.1.351 and B.1.1.7. Nature 593, 130–135.
Uriu, K. et al. (2021) Ineffective Neutralization of the SARS-CoV-2 Mu Variant by Convalescent and Vaccine Sera. BioRxiv, doi: 10.1101/2021.09.06.459005
Rochman, N. D. et al. (2021a) Ongoing Global and Regional Adaptive Evolution of SARS-CoV-2. PNAS, 118(29):e2104241118
Rochman, N. D. et al. (2021b) Epistasis at the SARS-CoV-2 RBD Interface and the Propitiously Boring Implications for Vaccine Escape. BioRxiv, doi: 10.1101/2021.08.30.458225.
Rella, S. A. et al. (2021) Rates of SARS-CoV-2 Transmission and Vaccination Impact the Fate of Vaccine-resistant Strains. Scientific Reports, 11: 15729
Immagine in apertura: Fusion Medical Animation
