L’anno scorso, i ricercatori del Karolinska Institutet in Svezia e del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology di Lipsia, in Germania, hanno dimostrato che un importante fattore di rischio genetico per COVID-19 grave è ereditato dai Neanderthal.
Ora gli stessi ricercatori mostrano, in uno studio pubblicato su PNAS, che anche i Neanderthal hanno contribuito con una variante protettiva. La metà di tutte le persone al di fuori dell’Africa porta una variante del gene di Neandertal che riduce del 20% il rischio di aver bisogno di cure intensive per COVID-19.
Alcune persone si ammalano gravemente se infettate da SARS-CoV-2, mentre altre manifestano solo sintomi lievi o assenti . Oltre ai fattori di rischio come l’età avanzata e il diabete, anche le varianti genetiche rendono le persone più o meno sensibili allo sviluppo di COVID-19 grave.
Un importante fattore di rischio genetico si trova sul cromosoma 3 e aumenta notevolmente il rischio di insufficienza respiratoria e persino di morte.
Hugo Zeberg e Svante Pääbo del Karolinska Institutet e del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology hanno scoperto l’anno scorso che questa variante di rischio è ereditata dai Neanderthal.
Ora il duo di ricerca mostra che i Neanderthal hanno anche contribuito a una variante protettiva per le persone di oggi.
Scoprono che una regione sul cromosoma 12 che riduce del 20% il rischio di richiedere cure intensive in caso di infezione con il virus è ereditata dai Neanderthal
I geni in questa regione sono chiamati OAS e regolano l’attività di un enzima che scompone i genomi virali, e la variante di Neandertal dell’enzima sembra farlo in modo più efficiente.
“Questo dimostra che la nostra eredità da Neanderthal è un’arma a doppio taglio quando si tratta della nostra risposta a SARS-CoV-2. Ci hanno fornito varianti di cui possiamo maledire e ringraziarli “, afferma Hugo Zeberg, ricercatore presso il Dipartimento di Neuroscienze, Karolinska Institutet e Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology.
Lo studio mostra anche che la variante protettiva dei Neanderthal è aumentata in frequenza dall’ultima era glaciale, tanto che ora è trasportata da circa la metà di tutte le persone al di fuori dell’Africa.
“È sorprendente che questa variante genetica di Neandertal sia diventata così comune in molte parti del mondo. Ciò suggerisce che è stato favorevole in passato “, afferma Svante Pääbo, direttore del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology. “È anche sorprendente che due varianti genetiche ereditate dai Neanderthal influenzino i risultati del COVID-19 in direzioni opposte. Il loro sistema immunitario ovviamente ci influenza sia in modo positivo che negativo oggi. “
A partire dal 4 dicembre 2020, SARS-CoV-2, il nuovo coronavirus che causa COVID-19, ha ucciso più di 1,5 milioni di persone in diversi paesi. Il numero di infezioni da COVID-19 confermate ha superato i 65,4 milioni a livello globale. I fattori ambientali possono modificare l’espressione di geni specifici. Le basi genetiche e molecolari dell’adattamento e dell’evoluzione umana sono note da decenni.
Un accumulo di prove ora indica che il nostro background genetico può controllare la trasmissibilità di SARS-CoV-2. Inoltre, il background genetico può spiegare perché il progresso di COVID-19 è così veloce in alcuni individui infetti. Sia la morbilità che la mortalità del COVID-19 dipendono fortemente da fattori chiave come l’età e le condizioni di salute coesistenti. Tuttavia, potenziali classi di varianti genomiche umane possono anche influenzare la probabilità di infezione da SARS-CoV-2 e il suo progresso.
Varianti di SARS-CoV-2 nel mondo
SARS-CoV-2, come altri coronavirus, ha un RNA genomico a filamento singolo, di circa 30 kb di lunghezza [1]. I virus a RNA mutano e si evolvono molto più velocemente dei loro ospiti (ad esempio fino a un milione di volte più alti dei loro ospiti come gli esseri umani). I virus a RNA mutano più velocemente dei virus a DNA.
È stato riportato che questi alti tassi di mutazione nei virus a RNA sono associati a una maggiore virulenza [2] . Inoltre, quando un trattamento antivirale non è robusto e quindi non è in grado di eliminare i virus, la pressione selettiva esercitata mette in pericolo l’idoneità del virus e viene promossa l’evoluzione virale. In questo caso, il virus ha una grande opportunità di evolversi attraverso mutazioni adattive.
Questo problema può svolgere un ruolo chiave nel limitare il successo del controllo delle infezioni. Il controllo SARS-CoV-2 deve considerare le sue caratteristiche di mutazione evolutiva e adattativa. Oggi, decine di milioni di persone in tutto il mondo sono infettate dal virus. Pertanto, l’uso diffuso di agenti / vaccini antivirali non completamente efficaci può innescare un disastro globale.
Alla luce di questa considerazione, lo sviluppo di un trattamento efficace contro la SARS-CoV-2 è di fondamentale importanza. In quanto trattamento selettivo al 100% senza pressione [3], la radioterapia a basso dosaggio (LDRT) ha aperto nuovi orizzonti nel trattamento del COVID-19.
LDRT per la polmonite associata a COVID-19 e la sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS), è stato introdotto dal nostro team nel marzo 2020 e successivamente questa idea è stata supportata da altri scienziati di diversi paesi. L’uso di LDRT non si basa solo sugli effetti antinfiammatori delle radiazioni a basso dosaggio, ma anche su proprietà che includono l’ottimizzazione dell’attività del sistema immunitario e la prevenzione della trombosi.
Iran e Mongolia, due paesi con sconcertanti mortalità COVID-19
Oggi c’è una corsa globale per determinare quali fattori determinano la gravità del COVID-19. Questi sforzi sono focalizzati sulla ricerca di quali fattori umani o virali determinano che un individuo infetto da SARS-CoV-2 svilupperà sintomi gravi [4]. Sebbene alcuni studi dimostrino che Iran e Mongolia possono condividere lo stesso cluster di mutazione SARS-CoV-2 (Figura 1), i tassi di mortalità COVID-19 in questi due paesi sono drasticamente diversi (Figura 2). Mentre la popolazione in Iran è circa 26 volte superiore a quella della Mongolia, il numero di casi confermati è 1170 volte più alto (Figura 2).
Iran e Mongolia condividono lo stesso cluster di mutazione SARS-CoV-2 (Figura riprodotta da Chen M, et al. J Mol Biol. 2020; 432 (19): 5212-6. [5])
I casi COVID-19 e le morti totali in Iran e Mongolia (Figura riprodotta dai dati forniti da Wikimedia e illustrata da Google)
Inoltre, il tasso di mortalità mostra una drastica differenza. Sono state identificate centinaia di varianti genetiche che possono essere ricondotte ai Neanderthal. Secondo le teorie attualmente accettate, i Neanderthal si sono incrociati con gli esseri umani moderni in Medio Oriente tra 47.000 e 65.000 anni fa prima di estinguersi 40.000 anni fa (Figura 3). Pertanto, non sorprende che alcuni iraniani abbiano molto più DNA di Neanderthal rispetto ad altre persone (Figura 4).
Neanderthal si sono incrociati con gli esseri umani moderni in Medio Oriente tra 47.000 e 65.000 anni fa prima di estinguersi 40.000 anni fa. un. La gamma geografica di Homo Neanderthalenisis. b. Circa 60.000-70.000 anni fa, gli antenati dell’uomo moderno iniziarono a incrociarsi con i Neanderthal. Le stime mostrano che la maggior parte del DNA di Neanderthal nei genomi dell’uomo moderno è originato da incroci avvenuti circa 50.000-55.000 anni fa in Medio Oriente. (Figura riprodotta da: https://www.the-scientist.com/features/neanderthal-dna-in-modern-human-genomes-is-not-silent-66299 [6]).
L’analisi del genoma di un uomo iraniano che indica che ha più DNA di Neanderthal di circa il 90% delle altre persone testate. (Basato sui risultati dell’analisi del genoma di un cliente iraniano; www.23andme.com).
È stato precedentemente riferito che i geni di Neanderthal probabilmente hanno fornito una protezione umana moderna contro i virus. Nel 2018, gli scienziati di Stanford hanno riferito che i genomi degli umani e di altre specie contengono firme di antiche epidemie. Hanno concluso che i geni ereditari di Neanderthal ci proteggono dai virus [7].
Tuttavia, uno studio recente ha rivelato che un cluster genico sul cromosoma 3 è un locus di rischio per insufficienza respiratoria nei pazienti COVID-19 gravi. Zeberg e Pääbo hanno recentemente riferito che una lunga sequenza di DNA che può essere collegata a una grave infezione da COVID-19 e al ricovero in ospedale è ereditata dai nostri antenati di Neanderthal [8].
Vale la pena notare che la sequenza non è distribuita uniformemente tra le popolazioni umane moderne [9]. La Figura 5 mostra la frequenza con cui il fattore di rischio si trova in varie popolazioni in tutto il mondo. La mappa mostra la distribuzione geografica dell’aplotipo del nucleo di Neanderthal che determina il rischio di COVID-19 grave.
Va notato che il background genetico ei fattori ambientali da soli non determinano il nostro rischio di sviluppare COVID-19 grave. Tuttavia, sia lo sviluppo che la progressione di qualsiasi malattia infettiva come COVID-19 possono essere chiaramente determinati dai nostri geni [9].
La frequenza con cui il fattore di rischio genetico si trova in varie popolazioni in tutto il mondo. La distribuzione geografica dell’aplotipo del nucleo di Neanderthal che determina il rischio di COVID-19 grave è illustrata nella mappa.
In sintesi, Iran e Mongolia sono due paesi asiatici che condividono lo stesso cluster di mutazione SARS-CoV-2. Tuttavia, i tassi di mortalità COVID-19 in questi due paesi sono drasticamente diversi. I Neanderthal si sono incrociati con gli esseri umani moderni in Medio Oriente tra 47.000 e 65.000 anni fa prima di scomparire 40.000 anni fa.
Tuttavia , alcuni iraniani hanno molto più DNA di Neanderthal rispetto alle persone di altri paesi . I geni di Neanderthal probabilmente hanno fornito una protezione umana moderna contro i virus. Tuttavia, uno studio recente ha rivelato che una lunga sequenza di DNA ereditata dai nostri antenati di Neanderthal può essere collegata a una grave infezione da COVID-19 e all’ospedalizzazione.
Né il nostro background genetico né i fattori ambientali determinano da soli il nostro rischio di sviluppare COVID-19 grave. Tuttavia, i nostri geni influenzano chiaramente sia lo sviluppo che la progressione delle malattie infettive, incluso COVID-19.
Alla luce di queste considerazioni, si può ipotizzare che le grandi differenze osservate, almeno in una certa misura, possano essere dovute alla proporzione dei geni di Neanderthal tra le persone di questi due paesi.
link di riferimento: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7859372/
Ulteriori informazioni: Hugo Zeberg e Svante Pääbo, Una regione genomica associata alla protezione contro COVID-19 grave è ereditata da Neandertals, PNAS , online 16 febbraio 2021, DOI: 10.1073 / pnas.2026309118 , www.pnas.org/content/118/ 9 / e2026309118
