I virus dell'influenza aviaria in genere richiedono diverse mutazioni per adattarsi e diffondersi tra gli esseri umani, ma cosa succede quando un solo cambiamento può aumentare il rischio di diventare un virus pandemico? Uno studio recente condotto dagli scienziati di Scripps Research rivela che una singola mutazione nel virus H5N1 dell'influenza aviaria che ha recentemente infettato le mucche da latte negli Stati Uniti potrebbe migliorare la capacità del virus di attaccarsi alle cellule umane, aumentando potenzialmente il rischio di trasmissione da persona a persona. I risultati, pubblicati su Science il 5 dicembre 2024, evidenziano la necessità di monitorare l'evoluzione dell'H5N1.

Attualmente, non ci sono casi documentati di trasmissione tra persone dell'H5N1: i casi di influenza aviaria negli esseri umani sono stati collegati allo stretto contatto con ambienti contaminati, nonché con uccelli infetti (compreso il pollame), mucche da latte e altri animali. Tuttavia, i funzionari della sanità pubblica sono preoccupati per la possibilità che il virus si evolva per trasmettersi in modo efficiente tra esseri umani, il che potrebbe portare a una nuova pandemia potenzialmente mortale.
Il virus dell'influenza si attacca al suo ospite tramite una proteina chiamata emoagglutinina che si lega ai recettori dei glicani sulla superficie delle cellule ospiti. I glicani sono catene di molecole di zucchero sulle proteine della superficie cellulare che possono fungere da siti di legame per alcuni virus. I virus dell'influenza aviaria (degli uccelli) come H5N1 infettano principalmente gli ospiti con recettori dei glicani contenenti acido sialico presenti negli uccelli (recettori di tipo aviario). Mentre i virus raramente si adattano agli esseri umani, se si evolvono per riconoscere i recettori dei glicani sialilati presenti nelle persone (recettori di tipo umano), potrebbero acquisire la capacità di infettare e possibilmente trasmettere tra esseri umani.

"Monitorare i cambiamenti nella specificità del recettore (il modo in cui un virus riconosce le cellule ospiti) è fondamentale perché il legame del recettore è un passaggio chiave verso la trasmissibilità - afferma Ian Wilson, coautore senior e professore Hansen di biologia strutturale presso Scripps Research -. Detto questo, le mutazioni del recettore da sole non garantiscono che il virus si trasmetta tra esseri umani".

Casi passati in cui i virus aviari si sono adattati per infettare e trasmettere tra le persone hanno richiesto mutazioni multiple, solitamente almeno tre. Ma per il ceppo H5N1 2.3.4.4b (A/Texas/37/2024) isolato dalla prima infezione umana con un virus bovino H5N1 negli Stati Uniti, i ricercatori hanno scoperto che una sola mutazione di un singolo aminoacido nell'emoagglutinina potrebbe cambiare la specificità per legare i recettori di tipo umano. Qui, bovino si riferisce alla specie di mucche da latte che erano la fonte immediata del virus per l'infezione umana. È importante notare che la mutazione non è stata introdotta nell'intero virus, ma solo nella proteina emoagglutinina per studiarne le proprietà di legame al recettore.

Per il loro studio, il team di ricerca ha introdotto diverse mutazioni nella proteina emoagglutinina H5N1 2.3.4.4b che era stata coinvolta nei cambiamenti di specificità del recettore nei precedenti virus aviari. Queste mutazioni sono state selezionate per imitare i cambiamenti genetici che potrebbero verificarsi naturalmente. Quando il team ha valutato l'impatto di una di queste mutazioni, Q226L, sulla capacità del virus di legarsi ai recettori di tipo umano, hanno scoperto che quella mutazione ha migliorato significativamente il modo in cui il virus si è attaccato ai recettori dei glicani, che rappresentano quelli trovati nelle cellule umane.

"I risultati dimostrano quanto facilmente questo virus potrebbe evolversi per riconoscere recettori di tipo umano - afferma il primo autore Ting-Hui Lin, un associato post-dottorato presso Scripps Research -. Tuttavia, il nostro studio non suggerisce che tale evoluzione si sia verificata o che l'attuale virus H5N1 con solo questa mutazione sarebbe trasmissibile tra gli esseri umani".

Invece, il team di ricerca si è concentrato sulla comprensione di come potrebbero sorgere mutazioni naturali, come Q226L, e quale potrebbe essere il loro impatto. Per indagare le potenziali mutazioni che potrebbero consentire all'emoagglutinina H5N1 2.3.4.4b di legarsi ai recettori umani, il team ha utilizzato test di legame avanzati in collaborazione con il laboratorio del coautore senior James Paulson, PhD , titolare della cattedra di chimica Cecil H. e Ida M. Green presso Scripps Research. Questi test, che sono test per imitare quanto bene un virus si attacca a una cellula, hanno permesso ai ricercatori di tracciare con precisione come l'emoagglutinina H5N1 alterata interagiva con i recettori di tipo umano.

"I nostri esperimenti hanno rivelato che la mutazione Q226L potrebbe aumentare significativamente la capacità del virus di colpire e legarsi ai recettori di tipo umano - spiega Paulson -. Questa mutazione fornisce al virus un punto d'appoggio sulle cellule umane che prima non aveva, motivo per cui questa scoperta è un campanello d'allarme per un possibile adattamento alle persone".

Tuttavia, il solo cambiamento potrebbe non essere sufficiente a consentire la trasmissione da uomo a uomo. Altri cambiamenti genetici, come le mutazioni nella polimerasi basica 2 (E627K) che migliorano la replicazione virale e la stabilità nelle cellule umane, sarebbero probabilmente necessari affinché il virus si diffonda in modo efficiente tra le persone.

Tuttavia, dato il crescente numero di casi umani di H5N1 derivanti dal contatto diretto con animali infetti, i risultati evidenziano la necessità di una sorveglianza proattiva dell'evoluzione di H5N1 e ceppi simili di influenza aviaria. Sebbene non vi siano motivi immediati di allarme, i ricercatori sottolineano che anche una singola mutazione che modifica il modo in cui H5N1 si lega alle cellule umane non dovrebbe essere trascurata.

"Continuare a monitorare i cambiamenti genetici man mano che si verificano ci darà un vantaggio nel prepararci ai segnali di una maggiore trasmissibilità - aggiunge Wilson -. Questo tipo di ricerca ci aiuta a capire quali mutazioni tenere d'occhio e come rispondere in modo appropriato".

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