Gli scienziati del Monte Sinai, in collaborazione con i ricercatori dell’Istituto sanitario Carlos III (ISCIII) di Madrid, in Spagna, hanno individuato e identificato alterazioni nel genoma del virus mpox potenzialmente correlate ai cambiamenti nella trasmissibilità del virus osservati nell’epidemia.
I risultati sono stati pubblicati su Nature Communications.
Alterazioni nel genoma del virus mpox
Il virus mpox (MPXV) è un virus del DNA a doppio filamento che può infettare animali e esseri umani. L’MPXV causa una malattia nota come mpox, con sintomi che includono febbre, linfonodi ingrossati ed eruzione cutanea. La maggior parte dei casi sono lievi e tendono a migliorare da soli; tuttavia, la MPOX può essere molto dolorosa e può lasciare cicatrici permanenti.
Incontrato per la prima volta nel 1958 nei macachi granchivori importati in Belgio, l’MPXV ha causato sporadiche epidemie umane a partire dagli anni ’70 nell’Africa centrale e occidentale. Nel maggio 2022, diversi paesi, inclusi gli Stati Uniti, hanno segnalato un numero crescente di infezioni da MPXV e malattie associate, inclusi cluster di casi potenzialmente collegati a eventi di super-diffusione in Belgio, Spagna e Regno Unito.
Sebbene il numero di nuovi casi associati allo spillover del 2022 sia diminuito nel tempo, i casi della malattia si verificano ancora tra gli individui non vaccinati, incluso un attuale aumento in Africa centrale a causa di un nuovo spillover.
Con l’aumento della circolazione del virus nell’uomo, aumenta il rischio dell’insorgenza di una variante più trasmissibile in grado di diventare endemica nella popolazione umana.
“La biopreparazione e la sorveglianza virologica implicano lo studio delle cause che favoriscono lo spillover zoonotico e facilitano la trasmissione da uomo a uomo. Quando osserviamo cambiamenti significativi nelle caratteristiche epidemiologiche di base di un agente virale come il mpox, ciò dovrebbe rinvigorire il nostro interesse nella comprensione di tali condizioni di trasmissione.
Il crescente numero di casi attualmente riscontrati in Africa e l’epidemia del 2022 dovrebbero essere chiari segnali di allarme”, afferma Gustavo Palacios, Ph.D., professore di microbiologia presso la Icahn School of Medicine del Monte Sinai e autore senior dello studio.
Per realizzare lo studio, i ricercatori hanno analizzato campioni di 46 pazienti infetti da MPXV la cui diagnosi e sequenziamento sono stati effettuati presso l’ISCIII all’inizio dell’epidemia di MPXV del 2022. Il team ha eseguito un sequenziamento di alta qualità del genoma completo del virus mpox di ciascun partecipante allo studio per determinare le possibili correlazioni tra le variazioni genomiche nei diversi gruppi di sequenze e i collegamenti epidemiologici associati alla capacità del virus di evolversi, trasmettersi e infettare.
Secondo il gruppo di ricerca, i cambiamenti genomici ricorrenti osservati erano localizzati in aree del genoma che potrebbero essere correlate all’adattamento virale. Tali posizioni specifiche contribuirebbero a modulare il ciclo di replicazione virale, l’adattabilità e il percorso di entrata e di uscita.
Queste alterazioni compaiono in aree conosciute come regioni genomiche a bassa complessità, che sono particolarmente difficili da sequenziare e analizzare, il che spiega perché prima venivano trascurate.
Questo sequenziamento completo del genoma altamente sofisticato è stato reso possibile attraverso l’uso di due tecnologie di sequenziamento avanzate: sequenziamento a lettura lunga di una singola molecola (per coprire regioni altamente ripetitive) e letture di sequenziamento brevi e profonde (per fornire accuratezza e profondità).
Descrivendo nel dettaglio le alterazioni genomiche all’interno di queste sequenze genomiche ripetitive e collegandole a funzioni virali critiche, i ricercatori forniscono una spiegazione plausibile per l’elevata trasmissibilità osservata durante l’epidemia di MPOX del 2022.
“Questi risultati potrebbero offrire i primi suggerimenti per aiutarci a comprendere le caratteristiche uniche dei ceppi associati alla trasmissione prolungata da uomo a uomo, che non è mai stata osservata in questi agenti”, afferma il dottor Palacios.
“Una migliore comprensione delle porte che facilitano la trasmissione degli agenti virali e incidono sulla loro presentazione clinica ci consentirà di sviluppare strategie di prevenzione e trattamento più efficaci”.
Cos’è il virus mpox e come puoi proteggerti
Secondo il dottor Pritish Tosh, uno specialista in malattie infettive presso la Mayo Clinic, la MPOX è causata dal virus MPOX , che in genere è limitato ai roditori o alle scimmie, ma può diffondersi anche alle persone.
Il vaiolo è in gran parte endemico nell’Africa centrale e occidentale, ma i casi al di fuori del continente possono diffondersi in altre regioni a causa dell’importazione di animali, dei viaggi di persone infette o dello stretto contatto con una persona/animale portatore della malattia.
Una persona può contrarre la muffa dal morso o dal graffio di un animale infetto, o toccando il corpo dell’animale, ha detto Tosh. Puoi anche contrarre la malattia mangiando carne cotta di un animale infetto. Anche la pelle o il pelo degli animali infetti potrebbero trasmettere il virus.
Nel Nord America, le persone hanno maggiori probabilità di contrarre la malattia attraverso il contatto fisico diretto con una persona infetta. Il virus si diffonde facilmente attraverso il contatto pelle a pelle . L’infezione può verificarsi se si entra in contatto diretto con una persona che presenta eruzioni cutanee o crosticine, o se si entra in contatto con i fluidi corporei di una persona infetta, come può accadere durante i rapporti sessuali.
La trasmissione respiratoria (respirare il virus) è rara, ma può verificarsi se si è a stretto contatto con una persona infetta per più di quattro ore consecutive, ha detto Tosh.
Anche il contatto con asciugamani, lenzuola e indumenti di una persona portatrice di mupox può trasmettere l’infezione. Le donne infette possono trasmettere il virus al feto.
La maggior parte dei sintomi emergono entro 3-17 giorni dall’esposizione al virus, ha detto Tosh. I sintomi includono febbre, eruzioni cutanee, linfonodi ingrossati, mal di testa, dolori muscolari, mal di schiena, brividi e affaticamento.
Una dolorosa eruzione cutanea caratteristica della MPOX inizia tipicamente da uno a quattro giorni dopo la comparsa della febbre.
“L’eruzione cutanea da MPOX spesso appare prima sul viso, sulle mani o sui piedi e poi si diffonde ad altre parti del corpo”, ha detto Tosh. “Ma nei casi collegati all’epidemia iniziata nel 2022, l’eruzione cutanea spesso è iniziata nell’area genitale, nella bocca o nella gola. L’eruzione cutanea da mpopx attraversa molte fasi. Le macchie piatte si trasformano in vesciche. Quindi le vesciche si riempiono di pus, si formano crosticine e cadere in un periodo da due a quattro settimane.”
Chiunque creda di poter avere la muffe dovrebbe consultare immediatamente il proprio medico.
Possono verificarsi morti per vaiolo, ma sono molto rari. Tuttavia, possono verificarsi gravi complicazioni, tra cui cecità e gravi cicatrici su viso, braccia e gambe.
La maggior parte dei trattamenti mira ad alleviare i sintomi: rimanere idratati, gestire i danni alla pelle e alleviare il dolore.
“Gli operatori sanitari possono trattare il morbo con alcuni farmaci antivirali usati per trattare il vaiolo, come il tecovirimat (TPOXX) o il brincidofovir (Tembexa)”, ha detto Tosh.
È imperativo che se sai di avere la muffe ti isoli a casa in una stanza separata dalla famiglia o dagli animali domestici, per fermare la diffusione della malattia.
“Alcuni vaccini contro il vaiolo possono prevenire il vaiolo, compresi i vaccini ACAM2000 e Jynneos “, ha detto Tosh. “Questi vaccini possono essere utilizzati per prevenire la malattia perché il vaiolo e la malattia sono causati da virus correlati”.
Poiché la malattia rimane rara, i Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie al momento non raccomandano la vaccinazione a tutti. L’epidemia di MPOX del 2022 ha coinvolto principalmente uomini che hanno rapporti sessuali con altri uomini, e molti uomini in quel gruppo a rischio all’epoca hanno optato per la vaccinazione.
Mpox è anche altamente prevenibile con pochi semplici passaggi:
Evitare il contatto con persone che hanno un’eruzione cutanea simile alla muffa. Ciò include il contatto con vestiti, lenzuola, coperte e asciugamani utilizzati dalla persona.
Lavati accuratamente le mani con acqua e sapone se pensi di aver avuto un contatto. Evita gli animali che potrebbero trasportare il virus.
Test MPOX più rapidi tramite CRISPR
Il Mpox è una malattia virale rara che si diffonde attraverso il contatto fisico tra le persone. Attualmente, i test per l’mpox richiedono apparecchiature di laboratorio e possono essere necessarie alcune ore per ottenere i risultati dei test. Ma una ricerca suggerisce un modo per eseguire test più rapidi che potrebbero essere eseguiti presto in qualsiasi clinica.
Sebbene i sintomi della malattia siano generalmente lievi, con febbre, eruzione cutanea e linfonodi ingrossati , possono verificarsi casi gravi che richiedono cure mediche . Poiché la malattia è contagiosa, i test sono importanti in modo che le persone affette dalla malattia possano isolarsi fino alla risoluzione dei sintomi o ricevere cure mediche adeguate.
Per sviluppare un test più veloce, i ricercatori hanno utilizzato CRISPR, la tecnologia di editing genetico vincitrice del premio Nobel. Dal 2017, gli scienziati hanno ampliato l’applicazione della tecnologia CRISPR dall’editing genetico alle tecniche di diagnostica molecolare.
Per questo studio, Ahamed ha creato una sequenza genetica combinata con un reporter per colpire in modo specifico il virus MPOX. Quindi un RNA CRISPR programmabile si lega sia al bersaglio che a una proteina chiamata Cas12a e insieme, CRISPR/Cas12a scinde il reporter per creare frammenti di varie dimensioni.
I ricercatori possono quindi utilizzare la tecnologia di rilevamento dei nanopori per analizzare i frammenti dei reporter, fornendo un test rapido e accurato che rileva se il mpox è presente o meno nel campione.
Per questo studio, Ahamed ha creato una sequenza genetica combinata con un reporter per colpire in modo specifico il virus MPOX. Quindi un RNA CRISPR programmabile si lega sia al bersaglio che a una proteina chiamata Cas12a e insieme, CRISPR/Cas12a scinde il reporter per creare frammenti di varie dimensioni.
I ricercatori possono quindi utilizzare la tecnologia di rilevamento dei nanopori per analizzare i frammenti dei reporter, fornendo un test rapido e accurato che rileva se il mpox è presente o meno nel campione.
Il team ha confermato che il test creato è specifico per il virus del vaiolo bovino: quando hanno testato campioni del virus del vaiolo bovino, un parente stretto del virus del vaiolo bovino, il test non ha mostrato un risultato positivo.
L’intero processo è rapido: “In totale ci vogliono dai 32 ai 55 minuti per rilevare il bersaglio, a seconda della carica virale “, ha detto Ahamed, che è molto più veloce di quello attualmente necessario per testare l’mpox in un laboratorio utilizzando il metodo PCR.
I ricercatori intendono applicare questa tecnologia dei nanopori per creare test per altri agenti patogeni, consentendo di testare un campione per più bersagli utilizzando un dispositivo portatile.
E anche se la tecnologia non è attualmente disponibile in commercio, Ahamed spera di creare presto un dispositivo che possa rendere ampiamente disponibile questo tipo di test sugli agenti patogeni.
Test sulle acque reflue possono trovare il mpox
I test sulle acque reflue fanno un buon lavoro nel rilevare le infezioni da vaiolo, hanno detto giovedì i funzionari sanitari statunitensi in un rapporto che rafforza la spinta a utilizzare le acque reflue per monitorare più malattie.
I ricercatori dei Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie hanno scoperto che nel corso di una settimana c’era una probabilità del 32% che i test rilevassero la presenza di almeno una persona infetta da MPOX in una popolazione che varia da migliaia a milioni.
Amy Kirby, che supervisiona il lavoro di sorveglianza delle acque reflue del CDC, ha detto che inizialmente non sapevano se i test avrebbero funzionato per un’infezione rara come il vaiolo.
“Si scopre che ha funzionato davvero molto bene”, ha detto.
La possibilità che i test potessero rilevare infezioni aumentava man mano che sempre più persone venivano infettate. Quando c’erano 15 o più persone infette in una comunità, c’era una probabilità del 76% che i test sulle acque reflue potessero rilevare la malattia.
L’acqua che scende nel lavandino, nello scarico della doccia o nel WC può trasportare frammenti di virus o batteri che si staccano dalla pelle o vengono escreti nelle urine o nella cacca. Gli studi hanno dimostrato che i test sulle acque reflue possono essere un sistema di allarme precoce , segnalando che un bug ha colpito una comunità anche prima che i medici inizino a segnalare i casi.
Intere città possono essere osservate da un singolo campione, ha affermato Joshua Levy, ricercatore presso lo Scripps Research Institute in California che ha studiato il monitoraggio delle acque reflue e ha sviluppato la relativa tecnologia.
“Quasi ogni tipo di virus che abbiamo cercato è rilevabile”, ha detto Levy.
Il sistema di monitoraggio statunitense è in crescita ma è ancora un mosaico. Attualmente, 863 delle 3.143 contee del paese – circa un quarto – stanno segnalando i dati sulle acque reflue al CDC.
Si tratta di contee più grandi che ospitano la maggior parte della popolazione statunitense, ma mancano molte case rurali che non sono collegate ai sistemi fognari municipali.
Questo approccio al monitoraggio delle malattie è diventato importante nel 2020, quando i funzionari sanitari hanno iniziato a testare le acque reflue per individuare prove genetiche del coronavirus. È diventato un pilastro del monitoraggio del COVID-19 del CDC poiché vengono riportati meno risultati dei test sui tamponi nasali.
Nel 2022, il CDC ha iniziato a collaborare con un piccolo gruppo di città per cercare la poliomielite anche nelle acque reflue. Nello stesso anno si vide anche un nuovo impegno nella ricerca del vaiolo delle scimmie, precedentemente noto come vaiolo delle scimmie, che scoppiò in epidemie negli Stati Uniti e in altri paesi.
Nel nuovo studio, il CDC ha esaminato campioni di acque reflue provenienti da 89 siti in 16 stati, prelevati da agosto 2022 a maggio 2023. Quando è stato rilevato il DNA di mpox, i ricercatori hanno controllato i casi segnalati dai medici “per vedere sostanzialmente se stavamo vedendo la stessa cosa”. “, ha detto Carly Adams del CDC, l’autore principale del rapporto.
Non solo ha funzionato, ma l’approccio sembra essere più sensibile nel rilevare il morbo rispetto al COVID-19, hanno affermato i funzionari del CDC. I funzionari del CDC, tuttavia, hanno avvertito che è difficile fare confronti testa a testa, a causa delle differenze tra i germi e della capacità dei medici di diagnosticare e segnalare casi di varie malattie.
Il CDC ha anche iniziato a raccogliere dati sull’influenza e sull’RSV: circa 40 stati hanno testato questi virus e segnalato tali dati. L’agenzia non lo ha ancora pubblicato pubblicamente poiché i funzionari stanno cercando il modo migliore per visualizzarlo, anche se Kirby ha detto che dovrebbe essere pubblicato entro il prossimo autunno.
L’agenzia prevede inoltre di iniziare a monitorare i germi resistenti agli antibiotici. E Kirby ha detto che all’inizio del prossimo anno l’agenzia inizierà a monitorare alcuni batteri di intossicazione alimentare.
“La sorveglianza delle acque reflue sta superando le aspettative di tutti”, ha affermato Kirby. “Siamo davvero entusiasti di vedere dove altro possiamo applicare questo nuovo strumento per aiutarci a comprendere le malattie nelle comunità.”