Per trovare soluzioni a quanto potrebbe avvenire naturalmente, alcuni studi producono virus più infettivi o virulenti. Una linea di ricerca estremamente controversa che rende necessarie e sempre più urgenti serie valutazioni di costi e benefici e stringenti misure di prevenzione.
La cassetta degli attrezzi della microbiologia include alcune tecniche per indurre mutazioni nei virus che danno ai microbi nuovi poteri. Gli scienziati effettuano queste manipolazioni per molte ragioni, tra cui la volontà di capire in che modo i virus sfuggono al rilevamento da parte del nostro sistema immunitario. Ma aggiungere capacità a un patogeno comporta rischi evidenti, soprattutto se questo “guadagno di funzione” comporta una maggiore virulenza o infettività. La fuga dal laboratorio, casuale o intenzionale, è una possibilità. Quindi perché farlo? Alcuni ricercatori sostengono che il lavoro possa offrire un quadro di ciò che un virus può fare prima che si diffonda nell’ambiente naturale e rappresenti una minaccia per le persone.
La controversia sulla ricerca sul guadagno di funzione ha generato documenti accademici, conferenze e anche una moratoria nel 2014, quando il governo degli Stati Uniti ha congelato i finanziamenti per tre anni, ovvero fino a quando non fossero stati presi provvedimenti per garantire la sicurezza della procedura. Il dibattito sugli esperimenti di guadagno di funzione è continuato nelle ultime fasi della pandemia, mentre le preoccupazioni sono rivolte alla “prossima” o a un possibile secondo atto per COVID-19. I responsabili delle politiche scientifiche devono sforzarsi di definire i rari casi in cui i benefici degli esperimenti che migliorano la capacità di un virus di sopravvivere e prosperare negli ospiti umani superano qualsiasi rischio.
Le discussioni estremamente tecniche spesso si impantanano sulla definizione stessa di guadagno di funzione. Recentemente, la semantica è stata al centro del dibattito sul fatto che il lavoro finanziato dai National Institutes of Health (NIH) al Wuhan Institute of Virology (WIV) in Cina costituisse una ricerca con guadagno di funzione, una tesi negata dall’agenzia statunitense. Il WIV è stato anche al centro di una nuova disputa sulla possibilità che SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19, sia sfuggito dalla struttura.
Ecco semplici risposte alle domande sul perché un oscuro termine tecnico riceve ora così tanta attenzione.
Che cos’è la ricerca sul guadagno di funzione?
Le tecniche per migliorare qualche aspetto del funzionamento di un organismo sono comuni nella ricerca e applicate a tutto, dai topi al morbillo. Una tipica applicazione di questo approccio è la messa a punto dei geni del topo per generare maggiori quantità di una proteina che limita il deposito di grasso.
Ma questo non è il tipo di studio sul guadagno di funzione che solleva paure tra gli scienziati e i legislatori. Le pratiche ad alto rischio sono quelle che creano mutazioni per capire se un patogeno diventa più contagioso o letale come metodo per stimare le minacce future.
Alcuni esperti riconoscono le differenze critiche tra i due tipi di studi. Un termine proposto per rappresentare il sottoinsieme più minaccioso di questa ricerca è “potenziali patogeni pandemici”, dice Marc Lipsitch, professore di epidemiologia alla Harvard T. H. Chan School of Public Health. Questa frase “individua il nome e la ragione per essere preoccupati”, aggiunge. Non ha preso piede nell’uso comune, tuttavia, restituendo solo circa 8500 risultati in una ricerca su Google, rispetto a 13,4 milioni per “guadagno di funzione”.
Fare questa distinzione è importante per diverse ragioni, spiega Lipsitch. Quando il governo degli Stati Uniti ha posto la moratoria del 2014 sulla “ricerca sul guadagno di funzione”, alcuni degli studi che sono stati colpiti non avevano alcun rischio evidente di scatenare una pandemia.
Qual è lo scopo di questa ricerca?
Sapere che cosa rende un microbo più pericoloso permette la preparazione di contromisure, dice Lipsitch, che è uno dei 18 firmatari di una lettera del 14 maggio, pubblicata su “Science”, che chiede un’indagine sulla fuoriuscita di SARS-CoV-2 dal laboratorio come una delle diverse possibili spiegazioni per l’inizio della pandemia di COVID-19. Egli sottolinea le difficoltà di studiare i virus per lo sviluppo di vaccini e di trattamenti senza fare esperimenti su un topo o su altri animali non umani. C’è, spiega Lipsitch, un “collegamento diretto tra fare quella ricerca e l’ottenere benefici per la salute pubblica”, permettendo un bilanciamento dei rischi e dei benefici potenziali.
La versione più rischiosa della ricerca sul guadagno di funzione crea virus con abilità che non hanno in natura. In due studi separati del 2011, alcuni ricercatori hanno fatto proprio questo, notoriamente e in modo controverso, con il virus dell’influenza H5N1, o “influenza aviaria”, ottenendo una versione in grado di trasmettersi per via aerea tra i furetti. Il virus naturale non ha questa capacità. Rendere più facile la trasmissione da mammifero a mammifero ha fatto scattare campanelli d’allarme e ha innescato la discussione su una moratoria negli Stati Uniti.
Nel 2015 i ricercatori hanno ingegnerizzato un patogeno ibrido che combinava le caratteristiche del virus originale della SARS (SARS-CoV) che ha infettato l’uomo nei primi anni 2000 con quelle di un coronavirus di pipistrello. La maggior parte dei coronavirus di pipistrello non può infettare le cellule che rivestono il tratto respiratorio umano. Questo esperimento aveva lo scopo di simulare ciò che sarebbe successo se una terza specie fosse servita come un serbatoio di miscelazione per i virus dei pipistrelli e umani per scambiare materiale genetico. Il risultato è stato un agente patogeno che poteva entrare nelle cellule umane e anche causare malattie nei topi. Le reazioni suscitate da questo lavoro sono state polarizzate, come dimostrato da esperti citati in un articolo del 2015 su “Nature”: uno ha dichiarato che tutto ciò che la ricerca ha fatto è stato creare un “nuovo rischio non naturale” oltre alla moltitudine che già esiste, mentre un altro ha sostenuto che ha mostrato il potenziale di questo virus di pipistrello di diventare un “pericolo chiaro e presente”.
Gli esperti di quest’ultimo campo sostengono che gli studi sui virus con guadagno di funzione possono lasciar presagire ciò che alla fine accadrà in natura. Accelerare le cose in laboratorio dà ai ricercatori prove di prima mano su come un virus potrebbe evolvere. Tali informazioni potrebbero guidare le previsioni sui futuri comportamenti virali al fine di rimanere un passo avanti a questi patogeni.
Questo calcolo deve essere fatto caso per caso, dice Lipsitch. “Non c’è una risposta unica per tutti”, aggiunge. Ma la domanda chiave da affrontare in questo complesso calcolo è “Questo lavoro è così prezioso per la salute pubblica da superare il rischio per la salute pubblica nel farlo?”
Lipsitch è stato “molto esplicito”, come dice lui, riguardo allo studio sull’influenza dei furetti, e ha guidato il movimento per la moratoria del 2014 su lavori simili sul guadagno di funzione. “L’ho fatto perché pensavo che ci fosse necessità di tener conto in modo preciso dei benefici e dei rischi”, sottolinea. “La mia opinione era che i benefici fossero molto limitati, e sono ancora di questo avviso”.
La moratoria è stata revocata nel 2017. Un comitato di revisione del governo degli Stati Uniti ha poi approvato una ripresa dei finanziamenti per più studi di laboratorio che coinvolgono modifiche di guadagno di funzione sui virus dell’influenza aviaria nei furetti. Le condizioni delle approvazioni, secondo i rapporti, includevano maggiori misure di sicurezza e requisiti per la produzione della documentazione.
Per quanto riguarda SARS-CoV-2, il virus di più urgente interesse in questo momento, i NIH hanno rilasciato una dichiarazione il 19 maggio scorso secondo cui né l’agenzia né il suo National Institute of Allergy and Infectious Diseases hanno “mai approvato alcuna sovvenzione a sostegno della ricerca sul ‘guadagno di funzione’ dei coronavirus che avrebbe aumentato la loro trasmissibilità o letalità per gli esseri umani”.
Quali sono i rischi?
Le previsioni basate sugli studi di guadagno di funzione possono essere ipotetiche, ma le infrazioni commesse nei laboratori negli Stati Uniti non lo sono. Le violazioni gravi sono poco comuni e non hanno quasi mai portato alla diffusione di un agente patogeno nella comunità. Ma il 2014 ha mostrato perché l’errore umano può rivelarsi il più grande fattore casuale nella pianificazione di questi esperimenti.
Diversi incidenti di laboratorio quell’anno hanno messo in pericolo i ricercatori e scatenato ondate di inquietudine. Non si trattava di incidenti di funzionamento, ma hanno dimostrato le potenziali minacce poste da un laboratorio di biosicurezza, sia per negligenza sia per inadempienza. Nel 2014 circa 75 dipendenti con sede ad Atlanta presso gli Centers for Disease Control and Prevention (CDC) degli Stati Uniti sono venuti a conoscenza della loro potenziale esposizione all’antrace dovute alla violazione delle misure di sicurezza. Inoltre, diverse fiale a lungo dimenticate di vaiolo liofilizzato – un agente patogeno che si pensava conservato solo in due posti, uno in Russia e uno negli Stati Uniti – sono saltate fuori durante una pulitura di magazzini frigoriferi al NIH quell’anno. E i CDC ha fatto di nuovo notizia un mese dopo, quando ha inviato fiale di un virus influenzale relativamente benigno contaminato con il molto più mortale virus dell’influenza aviaria H5N1. La possibile spiegazione, come riportato su “Science”, era che un ricercatore era “sovraccarico di lavoro e si stava precipitando a una riunione di laboratorio”.
Michael Imperiale, professore di microbiologia e immunologia e vice presidente associato per la ricerca e la conformità presso l’Università del Michigan, ha co-firmato un editoriale 2020 su studi di guadagno di funzione dove si afferma che la chiave per la loro pianificazione è avere meccanismi adeguati per scongiurare le minacce di danno accidentale o intenzionale. “Se ci sono procedure di biosicurezza adeguate e viene usato un contenimento appropriato, i rischi possono essere ridotti in modo sostanziale”, ha dichiarato. I laboratori di biosicurezza di livello 4 (BSL-4) hanno le più rigorose misure di contenimento, e gli Stati Uniti hanno attualmente 13 o più strutture di questo tipo in progetto o in funzione. La ricerca sul nuovo coronavirus è gestita in laboratori a un livello più basso: BSL-3.
Nel loro editoriale, Imperiale e il coautore Arturo Casadevall, direttore di “mBIO”, hanno scritto che anche prevedere il livello di minaccia di un rilascio accidentale è difficile. Dopo la pubblicazione degli studi sulla trasmissione da furetto a furetto di H5N1 ingegnerizzato, due gruppi hanno cercato di prevedere cosa sarebbe successo se questo virus si fosse diffuso nella popolazione umana. Un gruppo, hanno scritto Imperiale e Casadevall, ha previsto un “livello estremamente alto” di trasmissione. L’altro, redatto da uno dei laboratori coinvolti nel lavoro sull’influenza da furetto, è arrivato a conclusioni diverse.
Nel contesto della pandemia di COVID-19, hanno scritto gli autori dell’editoriale, l’origine di un patogeno – naturale o di laboratorio – non cambia il modo in cui il mondo dovrebbe prepararsi a rispondere a esso. Ma gli esperimenti di guadagno di funzione dovrebbero essere governati dalla trasparenza nella pianificazione della ricerca, dal ristabilimento della biosicurezza e da un rigoroso programma di sorveglianza per rilevare le violazioni.
Ci sono tecniche alternative per testare una potenziale minaccia virale?
Se un virus è già passato da un ospite animale all’essere umano, la ricerca sul guadagno di funzione può essere inutile, dice Imperiale. “In questi casi, ci possono essere modelli animali che servono come utili surrogati dell’uomo” nel testare gli effetti del virus, afferma.
I ricercatori possono anche testare la capacità delle proteine del virus di legarsi a diversi tipi di cellule. Il software può prevedere come queste proteine possano interagire con vari tipi di cellule o come le loro sequenze genetiche possano essere associate a specifiche caratteristiche del virus. Inoltre, se i ricercatori usano cellule in vitro, i virus potrebbero essere progettati in modo che non si replichino.
Un’altra opzione è la ricerca sulla perdita di funzione. Usare versioni di un virus con un potenziale meno patogeno è un altro modo per svelare i segreti di quel microbo. Tuttavia, le forme altamente patogene possono essere molto diverse dalle loro controparti meno minacciose – per esempio, possono differire nella frequenza di replicazione – forse limitando l’utilità di tali studi.
Fonte: Le Scienze
