COVID-19: la maggior parte delle varianti SARS-CoV-2 raramente persistono attraverso trasmissioni secondarie

Un ampio team di ricercatori affiliati a una serie di istituzioni in tutto il Regno Unito ha scoperto che la maggior parte delle varianti SARS-CoV-2 raramente persistono attraverso trasmissioni secondarie.

Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Science, il gruppo ha analizzato il sequenziamento dell’RNA di quasi 1.400 tamponi nasali di pazienti tra marzo e giugno dello scorso anno e cosa hanno scoperto in questo modo.

Con il progredire della pandemia globale, l’attenzione si è rivolta alle varianti del virus che infettano le persone con COVID-19 . Una paura crescente è che alcune delle nuove varianti si dimostreranno immuni ai vaccini che vengono somministrati per combattere la forma originale del virus, scatenando una pandemia completamente nuova.

Questo nuovo sforzo è stato condotto alla fine dell’anno scorso, prima che la maggior parte delle nuove varianti si facesse strada nei titoli delle notizie. I ricercatori hanno cercato di comprendere meglio il pericolo rappresentato da queste varianti di SARS-CoV-2. Più specificamente, volevano saperne di più sulla frequenza con cui si presentano e su quanto facilmente possono diffondersi.

Il lavoro del team ha comportato l’ottenimento di 1.313 tamponi nasali raccolti da persone infette nel Regno Unito tra marzo e giugno dello scorso anno, la maggior parte dei quali mostrava sintomi di COVID-19. Ciascuno dei campioni è stato quindi sottoposto a sequenziamento dell’RNA per identificare le varianti.

I ricercatori hanno scoperto che la maggior parte delle persone infette aveva solo una o due varianti, la maggior parte delle quali non erano in grado di sopravvivere alla trasmissione ad altre persone. Hanno scoperto che alcuni di quelli infetti avevano varianti in grado di sopravvivere alla trasmissione, anche se hanno trovato pochissimi casi di trasmissione tra famiglie.

I ricercatori suggeriscono che i loro risultati indicano che, almeno durante le prime infezioni, le mutazioni che sono in grado di sopravvivere agli attacchi degli anticorpi sono piuttosto rare. Detto questo, hanno trovato prove di varianti le cui mutazioni hanno dato loro una migliore possibilità di sopravvivere a una risposta immunitaria.

Tali mutazioni, notano, avrebbero maggiori probabilità di diffondersi man mano che l’uso del vaccino diventa più diffuso. Suggeriscono che il monitoraggio dovrà essere intensificato per identificare rapidamente le varianti che potrebbero non essere indebolite dagli attuali vaccini.

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La notizia della reinfezione da COVID-19 dopo mesi di guarigione in un paziente maschio ha recentemente mostrato come dovrebbe funzionare la risposta immunitaria. Ciò ha suggerito che il sistema immunitario attraverso le sue capacità di conservazione della memoria avrebbe potuto ricordare il suo precedente incontro con SARS-CoV-2 ed essere entrato in azione, prevenendo la re-infezione prima che potesse fare molti danni [1]. Al contrario, gli operatori della sanità pubblica in Nevada hanno riportato sintomi più gravi di casi di reinfezione [2].

Ciò aveva lasciato a scienziati e ricercatori la domanda sulla possibilità che il sistema immunitario non riuscisse a proteggersi dal virus e lasciando il sistema più incline agli attacchi virali SARS-CoV-2. Gli aneddoti sui duelli sono comuni nel mondo altalenante della pandemia COVID-19 e non si può trarre una conclusione definitiva sulle risposte immunitarie a lungo termine alla SARS-CoV-2 da pochi casi [2].

Per mesi si è creduto che la seconda infezione (reinfezione) fosse semplicemente una continuazione della prima, ma sembra che recenti scoperte sulla disparità nelle varianti tra il sequenziamento del genoma virale della prima e della seconda infezione da parte dei team di Hong Kong e Nevada rispettivamente escludere la credenza iniziale [1, 2, 3]. È anche degno di nota che non è possibile trarre una conclusione generale solo da due serie di casi riportati dai team di Hong Kong e Nevada, e non è ancora chiaro con quale frequenza possano verificarsi re-infezioni.

Con oltre 26 milioni di infezioni da coronavirus note in tutto il mondo finora, alcune reinfezioni potrebbero non essere motivo di preoccupazione. Sono necessarie maggiori informazioni sulla prevalenza della reinfezione. Dall’ondata iniziale della pandemia, alcune regioni hanno sperimentato nuovi focolai, predisponendo le persone a essere suscettibili alla reinfezione da SARS-CoV-2. Nel caso di studio della reinfezione di Hong Kong, è stato riferito che si è verificato dopo che si era recato in Spagna ed era stato sottoposto a screening per SARS-CoV-2 all’aeroporto al suo ritorno a Hong Kong.

Inoltre, a seguito del sollievo dalla prima ondata della pandemia, gli scienziati nei laboratori di sanità pubblica stanno cominciando a ritrovare i piedi, ampliando il loro orizzonte di sorveglianza epidemica nelle aree di monitoraggio delle reinfezioni, protocolli che possono sequenziare rapidamente un gran numero di virus virali. genomi da test SARS-CoV-2 positivi. Tutto ciò renderà più facile trovare e verificare le re-infezioni nel prossimo futuro.

Recentemente sono stati segnalati casi di possibile reinfezione da SARS-CoV-2 in diverse parti del mondo [4]. In molti di questi casi, è difficile differenziare una vera reinfezione diagnostica o una reazione a catena della polimerasi (PCR) positiva come risultato della formazione del corpo di una cellula di memoria di un precedente episodio di infezione.

Sono stati segnalati casi di prolungato risultato positivo alla PCR tra alcuni individui che si sono ripresi dall’infezione SARS-CoV-2 [5]. È stato dimostrato che la durata del rilevamento dell’RNA virale varia. In alcuni casi, l’RNA virale viene rilevato 104 giorni dopo la comparsa dei sintomi dai campioni delle vie respiratorie superiori [6, 7, 8]. Inoltre, in alcuni pazienti sono stati riportati test PCR intermittenti negativi, specialmente quando la concentrazione di SARS-CoV-2 nel campione diventa relativamente bassa o non viene rilevata dal test PCR [4].

È interessante notare che il rilevamento di SARS-CoV-2 RNA non rappresenta sempre un virus infettivo vitale in un paziente. Ulteriori problemi legati alla mancanza di strutture di test e al sequenziamento genetico possono anche portare all’errore di classificare i casi sospetti come reinfezioni “confermate”. Ciò è ulteriormente complicato dalla mancanza di un protocollo e di criteri stabiliti per l’identificazione delle reinfezioni. Di conseguenza, sono necessari ulteriori test per confermare la vitalità del virus e i risultati dei test devono essere interpretati insieme alla presentazione clinica ed epidemiologica dei singoli pazienti.

I dati pubblicati di recente che descrivono le reinfezioni basate sul sequenziamento genetico come conferma di seconde infezioni da SARS-CoV-2, a seguito di una prima infezione confermata forniranno informazioni sulle caratteristiche e la ricorrenza della reinfezione è fondamentale, poiché influenzerà la nostra comprensione di risposta immunitaria acquisita a seguito dell’infezione iniziale di SARS-CoV-2 [1]. Inoltre, anche i resoconti dei media di casi nei Paesi Bassi, in Spagna e in molti altri casi a livello globale che sono oggetto di indagine possono essere importanti [9, 10, 11, 12]. Quindi, questo articolo ha cercato di offrire una biologia dettagliata delle re-infezioni da SARS-CoV-2 e le loro implicazioni sull’ambiente di risposta immunitaria, test diagnostici di laboratorio e misure di controllo contro COVID-19.

Meccanismi di mutazione di SARS-CoV-2

Per capire come SARS-CoV-2 entra nella cellula, è necessario discutere i meccanismi di mutazione del virus. Generalmente, SARS-CoV-2 entra nella cellula utilizzando l’enzima di conversione dell’angiotensina umana (ACE) -2 e le proteasi umane come attivatore di ingresso [13]. Questa voce è attraverso il suo dominio di legame al recettore (RBD) attivato proteoliticamente da proteasi umane [14] e mediato da una proteina virale che è una glicoproteina con due domini S1 e S2. Il dominio S1 avvia l’infezione interagendo con il recettore ospite ACE-2 e inducendo cambiamenti di conformazione, proteina spike S2 ​​che agisce come una proteina di fusione virale di classe 1 che media la fusione virionica alla membrana cellulare [13].

Uno studio condotto negli Stati Uniti d’America ha mostrato che la mutazione putativa del sito PPC del picco di SARS-CoV-2 ha influenzato la sua scissione a S1 e S2, poiché la proteina S SARS-CoV-2 mutante non era più scissa. Ciò potrebbe comportare una scarsa fusione del motivo PPC di SARS-CoV-2 durante il confezionamento virale, un passaggio critico per l’ingresso virale nelle cellule HeLa, nelle cellule Calu-3 e nelle cellule MRC-5 [13].

Mentre SARS-CoV-2 continua ad adattarsi al suo ospite umano, una mutazione nota come D614G è stata osservata nella proteina spike del virus. Mentre la mutazione D614G fa parte di un clade noto come clade G. Un clade è come un lignaggio in un albero filogenetico [15]. Clade G è prevalente in Europa e trasporta il D614G nella proteina spike del virus [16].

Korber et al. [15] hanno scoperto che il G clade variava dalla forma originale di Wuhan ed è collegato ad altre 3 mutazioni che indicano che il D614G è più trasmissibile rispetto alla forma originale di Wuhan. A parte questo, ci sono ˃ 8000 polimorfismi a singolo nucleotide segnalati nei genomi di SARS-CoV-2 che potrebbero provocare cambiamenti nella sua infettività. Tuttavia, il modello D614G è coerente in tutto il mondo con eccezioni molto rare.

In un altro studio, è stato dimostrato che la forma dominante di SARS-CoV-2 è la variante portatrice della mutazione spike D614G, che consente l’interazione primaria del virus con la cellula ospite. Tuttavia, anche altre proteine ​​spike non mutate interagiscono con la proteina ospite [17].

Le mutazioni si verificano all’interno dei coronavirus in tre processi mutuamente inclusivi. In primo luogo, durante la replicazione virale può verificarsi una mutazione a causa di un errore di copia. Tuttavia, questo può essere ridotto in SARS-CoV-2 perché l’enzima coronavirus polimerasi contiene un meccanismo di correzione [18, 19].

In secondo luogo, la coinfezione dello stesso ospite a causa di una ricombinazione tra due linee virali può innescare variabilità genomica [20]. Terzo, le mutazioni acquisite attraverso l’evoluzione possono subire induzione da parte dei meccanismi di modifica dell’RNA dell’ospite associati alla risposta immunitaria innata [21, 22, 23].

Attualmente, non ci sono prove che mutazioni ricorrenti in SARS-CoV-2 possano portare a una maggiore trasmissione virale. Un recente studio condotto nel Regno Unito ha dimostrato che le mutazioni ricorrenti in SARS-CoV-2 non sono associate a una maggiore trasmissione virale [23]. Invece, viene attivato dall’immunità dell’ospite attraverso sistemi di editing dell’RNA che dovrebbero essere selettivamente neutri. Al contrario, queste mutazioni possono essere utilizzate per monitorare la diffusione di SARS-CoV-2 [24].

Uno studio di Becerra-Flores e Cardozo [25] ha mostrato che la variante G614 in spike aveva una maggiore infettività e si diffondeva più rapidamente di D614. Questa scoperta ha un’importante implicazione per lo sviluppo del vaccino e l’intervento immunoterapico. Dovrebbero essere prese in considerazione piattaforme vaccinali che suscitano anticorpi neutralizzanti ampiamente sia contro D614G che contro D614.

Inoltre, ci sono preoccupazioni che i pazienti COVID-19 portatori del mutante D614G potrebbero non rispondere alla trasfusione di anticorpo neutralizzante (Nabs) da un donatore con una variante della proteina S. Nonostante l’importanza dell’uso immunoterapeutico dei Nabs in alcuni pazienti COVID-19, potrebbero potenzialmente innescare processi immunopatogeni in pazienti COVID-19 con contenuto di genoma virale dissimile o maggiore infettività [25].

È interessante notare che il rischio di essere ricoverati in ospedale con virus pseudotipati G614 era meno significativo. Lo studio ha rilevato che non vi era alcun impatto significativo sulla gravità della malattia, ma G614 è associato a tassi di mortalità più elevati (percentuale di persone che muoiono di COVID-19 tra tutti gli individui diagnosticati, ospedalizzati o meno) in tutti i paesi [25].

In termini di dati sulla mortalità, uno studio nazionale condotto in Cina ha dimostrato che i decessi per COVID-19 in paesi fuori dalla Cina erano tre volte superiori (15,2%) rispetto al 5,6% in Cina [26]. Ciò potrebbe essere dovuto alla comparsa di mutazioni virali e alla capacità di evoluzione di SARS-CoV-2 nel tempo. Tuttavia, non è chiaro se il diverso tasso di mortalità riportato nei vari paesi possa essere l’importazione delle differenze di virulenza di clade, come osservato da uno studio negli Stati Uniti [27].

Mutazioni SARS-CoV-2 sono nella proteina S (nt23403), nella RNA polimerasi (nt14408), nella RdRp (nt14408) e nella nucleoproteina (nt28881) [28,29]. Uno studio condotto in Cina ha dimostrato che le mutazioni potrebbero verificarsi in varie regioni del virus SARS-CoV-2 come le regioni ORF1ab, S, ORF3a, ORF8 e N. Lo studio ha mostrato un tasso di mutazione del 30,53% e del 29,47% rispettivamente in ORF8 e ORF1a [28]. Allo stesso modo, in uno studio di valutazione di hotspot di mutazione SAR-CoV-2 emergenti in 4 aree geografiche, Pachetti et al. [29] hanno mostrato che le mutazioni situate nelle posizioni 2891, 3036, 14408, 23403 e 28881 sono state osservate principalmente in Europa, mentre quelle situate nelle posizioni 17746, 17857 e 18060 erano presenti nel Nord America. Questa scoperta suggerisce un modello differenziale di mutazione tra i paesi a causa dell’effetto fondatore.

La mutazione di SARS-CoV-2 si verifica in modelli distinti nei paesi. Come dimostrato dai dati di CoV_GLUE S-D614G e nsp-12-P323L, tutti i continenti presentavano le due principali mutazioni che hanno determinato il virus clade G tranne tre casi in Asia. Tuttavia, D614G nella proteina S è stato spesso trovato in co-evoluzione con la mutazione P323L nella proteina nsp12 e si trova rispettivamente in 2342 e 2318 campioni.

Entrambe le mutazioni – D614G e P323L sono state segnalate in Svizzera, Spagna, Italia e Francia. Inoltre, ORF8-L84S è la terza mutazione più frequente che determina il virus clade S trovato. Questo è stato trovato in 740 sequenze riportate in 71 casi europei riportati da Coppée et al. [30]. Nel frattempo, l’associazione della mutazione ORF8 in S clade con mutazioni in ORF3a, nsp4 e le proteine ​​N di SARS-CoV-2 è stata dimostrata da Lorusso et al [31]. Ciò ha implicazioni per un possibile potenziale di reinfezione.

Uno studio ha dimostrato che la SARS-CoV-2 è mutata in modo tale da facilitarne la rapida trasmissione in tutto il mondo [32]. La mutazione del virus potrebbe rappresentare un’enorme sfida per il vaccino COVID-19, tuttavia ciò può essere prevenuto. Se SARS-CoV-2 muta a causa della sua reazione a un vaccino COVID, ci sono vari percorsi che potrebbe assumere. I vaccini a prova di evoluzione e mutazione forniscono protezione contro tutti i ceppi circolanti, in modo che i nuovi ceppi siano coperti dal vaccino. Per raggiungere questo obiettivo, sarà necessario uno sforzo supplementare durante gli studi clinici sui vaccini.

Ad esempio, testando campioni di tamponi delle vie respiratorie superiori di persone che hanno ricevuto il vaccino sperimentale, i ricercatori possono stabilire il livello di soppressione del virus nei soggetti. Inoltre, analizzando l’intero genoma di SARS-CoV-2 nelle persone vaccinate, potrebbe essere possibile studiare il processo di fuga evolutiva (se presente). I campioni di sangue dei vaccini possono essere utilizzati per calcolare il numero di siti sul SARS-CoV-2 che vengono attaccati dall’immunità indotta dal vaccino. Questi messi insieme possono fornire informazioni dettagliate sui processi di mutazione ed evoluzione in atto in SARS-CoV-2 in modo che gli aggiustamenti siano forniti in un candidato vaccino aggiornato durante ulteriori fasi di riprogettazione e sviluppo.

Biologia della reinfezione da SARS-CoV-2

I primi studi sperimentali hanno mostrato che è possibile la reinfezione da coronavirus. Tuttavia, poco si sapeva sulla possibilità di reinfezione da SARS-CoV-2 poiché la pandemia COVID-19 è ancora nella sua fase iniziale [33]. Uno studio sui macachi rhesus ha dimostrato che la reinfezione non poteva verificarsi dopo aver sfidato le scimmie con la stessa dose di ceppo SARS-CoV-2 della prima infezione [34].

Tuttavia, recenti scoperte hanno dimostrato che la reinfezione è possibile, in particolare con un ceppo diverso, con casi confermati di reinfezione a Hong Kong [1] e Nevada [3]. Per et al. [1] e Edridge et al. [33] hanno suggerito che l’infezione naturale potrebbe essere responsabile della reinfezione nei coronavirus (HCoV-NL63, HCoV-229e, HCoV-OC43 e HCoV-HKU1) e questo potrebbe essere un evento generale per tutti i coronavirus, incluso SARS-CoV- 2.

Sono state osservate differenze nei genomi dei casi confermati di reinfezione di SARS-CoV-2. Le differenze tra l’infezione iniziale e quella successiva dei genomi virali sono attribuite al clade / lignaggio, al numero di varianti a singolo nucleotide (SNV), alla differenza negli amminoacidi e al numero di variante multi-nucleotidica dinucleotidica (MNV) [1, 3]. Sebbene il caso di reinfezione in Nevada, USA appartenga allo stesso clade della prima infezione, il clade 20C, vi sono alcune differenze genomiche ottenute dall’analisi della sequenza genomica (Tabella 1).

Tabella 1 Studi che hanno riportato casi di reinfezione da SARS-CoV-2.

Paese (citazione)	Età / sesso / condizioni generali di salute	Periodo tra gli episodi (esiti positivi RT-PCR)	No. di casi	Principali risultati clinici	Pianificazione delle figure RT-PCR e Ct	Sequenziamento	Mutazione	Test delle immunoglobuline
Hong Kong, China (To et al) [1]	Maschio immunocompetente di 33 anni	142 giorni	1	Primo episodio: tosse secca, febbre, mal di testa. Secondo episodio: nessun sintomo	Primo episodio: esito positivo 3 giorni dopo l’inizio dei sintomi con Ct di 30,5 Secondo episodio: esito positivo 1-3 giorni (Ct 26-28) e 5 giorni (Ct 32) dopo l’insorgenza dei sintomi	1 °  e 2 nd  genomi virali da linee dissimili e differenziato per 24 nucleotidi. Primo episodio: ceppo successivo 19A / GISAID V / Rambout clade B.2 (Hong Kong) Secondo episodio: ceppo successivo 20A / GISAID G / Rambout B.1.79 (Spagna)	Variazioni degli aminoacidi nella proteina Spike (dominio N-terminale, elica a monte, sottodominio 2), nucleoproteine, proteine ​​non strutturali (NSP3, NSP5-6, NSP12), proteine ​​accessorie (ORF3a, ORF8, ORF10).	Primo episodio: negativo per IgG 10 giorni dopo l’inizio dei sintomi. Secondo episodio: negativo per IgG 1-3 giorni dopo il ricovero con esito reattivo al 5 °  giorno.
Washoe, Nevada, USA (Tillet et al) [3]	Maschio immunocompetente di 25 anni	48 giorni	1	Primo episodio: sintomi meno gravi (tosse secca, mal di gola, diarrea, mal di testa). Secondo episodio: sintomi più gravi (piressia, mal di testa, tosse secca, vertigini, ipossia) con una risposta immunitaria più forte.	Primo episodio: esito positivo al 24 °  giorno successivo all’insorgenza dei sintomi (Ct 35.2). Secondo episodio: esito positivo al 6 °  giorno successivo all’insorgenza dei sintomi (Ct 35.3).	1 °  e 2 °  virali genomi originati da una stirpe comune (Avanti ceppo 20C) e differenziati da 7 nucleotidi.	SNV (25563G> T, 3037C> T, 1059C> T, 23403A> G, 14408C> T)	Primo episodio: non è stato eseguito alcun test immunoglobulinico. Secondo episodio: reattivo per IgG / IgM il 7 ° giorno dopo l’insorgenza dei sintomi.
Belgio (Van Elslander et al.) [ 38 ]	Donna immunocompetente di 51 anni in terapia con corticosteroidi per la gestione dell’asma	93 giorni	1	Primo episodio: piressia, emicrania, tosse secca, dispnea, dolore toracico. Secondo episodio: emicrania, tosse secca, affaticamento.	Primo episodio: gene N1 (Ct 25.6). Secondo episodio: gene N1 (Ct 32.6)	1 °  e 2 nd  genomi virali da linee dissimili e differenziato per 11 nucleotidi. Primo episodio: Rambout clade B.1.1. Secondo episodio: Rambout clade A.	Variazioni degli aminoacidi nella proteina Spike [G23403A, A23873G, C24726T], nucleoproteina [A28881G, A28882G, C28883G], proteine ​​accessorie [ORF1a (C3037T, C8782T, C11654T), ORF1b (T14408C, T17427G)].	Primo episodio: non è stato eseguito alcun test immunoglobulinico. Secondo episodio: reattivo per IgG il giorno 7 con un valore di 134 e per anticorpi neutralizzanti il 6 °  settimana con un valore pari a 1/320 dopo l’insorgenza dei sintomi.
Ecuador (Prado-Vivar et al.) [ 52 ]	Maschio immunocompetente di 46 anni	63 giorni	1	Primo episodio: sintomi meno gravi (emicrania, sonnolenza). Secondo episodio: sintomi più gravi (piressia, tosse secca, dispnea, mal di gola).	Primo episodio: esito positivo l’11 °  giorno successivo all’insorgenza dei sintomi (Ct 36.85, gene ORF3a). Secondo episodio: esito positivo il 4 °  giorno successivo alla comparsa dei sintomi.	1st and 2nd viral genomes from dissimilar lineages. First episode: Next strain 20A/GISAID B1.p9 clade. Second episode: Next strain 19B/GISAID A.1.1 clade.	No common mutations between the viral sequences of both first and second episodes. First episode: 8 SNPs (C2113T, C3037T, C7765T, C14408T, C17690T, C18877T, A23403G, G25563T) which results in 4 amino acid changes [NSP12 (P323L), NSP13 (S485L), SP (D614G), ORF3a (Q57H). Second episode: 10 SNPs (C1457T, C8782T, T9445C, C17531C, C17747T, A17858G, C18060T, G18756T, A24694T, T28144C) which result in 5 amino acid changes [NSP2 (R218C), NSP (I432T, P504L, Y541C), ORF8 (L84S)	Primo episodio: negativo per IgG 4 giorni dopo l’insorgenza dei sintomi. Secondo episodio: positivo per IgG al 30 °  giorno con un valore di 34,1 dopo l’insorgenza dei sintomi.
India (Gupta et al.) [39]	Maschio immunocompetente di 25 anni.	108 giorni	2	Primo e secondo episodio: nessun sintomo.	Primo episodio: esito positivo (Ct 36). Secondo episodio: esito positivo (Ct 16.6).	1 °  e 2 nd  genomi virali con 9 varianti distintivi.	Mutazioni sinonime: C241T, C6445T, G11383A, T11408C, C18877T, C25207T, C26735T. Mutazioni non sinonimi: T1947C, G17584T, A23403G, C23934T, G25563T, C26456T.	Primo e secondo episodio: non è stato effettuato alcun test immunoglobulinico.
Femmina immunocompetente di 28 anni	111 giorni	Primo e secondo episodio: nessun sintomo.	Primo episodio: esito positivo (Ct 28.16). Secondo episodio: esito positivo (Ct 16,92).	1 °  e 2 nd  genomi virali con 10 varianti distintivi.	Mutazioni sinonime: C241T, C18877T, C23929T, C26735T, C29215T. Mutazioni non sinonimi: C3267T, C13730T, C14408T, G17584T, G19109T, T22882G, A23403G, G24794A, G25563T.

Abbreviazioni: proteina C reattiva – CRP; Varianti a singolo nucleotide – SNV; Polimorfismo a singolo nucleotide -SNP; Ct – soglia del ciclo; NSP- proteina non strutturale; Proteina SP-Spike; Non è sinonimo – NS.

Secondo Jain et al. [35], il clade 20C possiede varianti genomiche nelle regioni C14408T, A23403G, C1059T e G25563T. Tuttavia, la particella virale B ha un’ulteriore variante nella regione C3037T [3]. La mutazione nel genoma virale A è missenso; tuttavia, il genoma virale B includeva una mutazione sinonima nella regione C3037T [27]. Mentre l’A23403G si è verificato nella regione S, l’altra mutazione si è verificata nella regione ORF1ab, che è l’ORF più lungo nel genoma SARS-CoV-2 [36]. Il cambiamento extra nella regione S potrebbe essere responsabile della gravità del caso di reinfezione nel caso del Nevada.

Secondo To et al. [1], hanno evidenziato che il genoma virale nel primo episodio di infezione nel caso di reinfezione a Hong Kong era del GISAID Clade V, Next strain clade 19A, Pangolin lignaggio B.2 e con una probabilità di 0,99; mentre il genoma virale di reinfezione era del GISAID Clade G, ceppo Next 20A, lignaggio Pangolin B.1.79 con una probabilità di 0.70. In particolare, la linea B.1 appartiene alla variante G614, che è ampiamente distribuita a livello globale con sostituzione nelle regioni C241T, C3037T, C14408T e G23403A; mentre il lignaggio B.2 appartiene alla variante V251 [37].

Inoltre, questi due genomi virali differiscono l’uno dall’altro per i cambiamenti negli amminoacidi nella proteina spike, proteine ​​accessorie (ORF3a, ORF8 e ORF10), nucleoproteine, proteine ​​di membrana e proteine ​​non strutturali (NSP3, NSP5, NSP6, NSP12) [ 1]. Il genoma del primo virus è correlato al Clade GR ottenuto in Inghilterra tra marzo e aprile 2020 [1], con mutazioni di nucleotidi e amminoacidi variabili (Database GISAID).

L’analisi di 10.022 campioni per comprendere la variabilità genomica di SARS-CoV-2 ha anche mostrato che la variante G614 era stata la variante più comune dall’inizio della pandemia nel dicembre 2019 {Koyama, 2020 # 462} [36]. L’evidenza ha dimostrato che G614 ha un titolo più elevato di particelle virali nei campioni del tratto respiratorio superiore [15, 37], ma è associato a soglie inferiori del ciclo RT-PCR e non necessariamente a un aumento della gravità della malattia [15].

Il caso di reinfezione in Belgio ha mostrato che la prima infezione appartiene alla linea B.1.1 mentre la seconda infezione appartiene alla linea A, con undici mutazioni genomiche identificate nei due ceppi [38]. Secondo Gupta et al. [39] ci sono state alcune variazioni genetiche nel caso di reinfezione tra i due operatori sanitari identificati in India. Utilizzando WGS, c’erano sei variazioni non sinonime (NS) nel paziente 1 quando sono stati confrontati i due ceppi virali. I ceppi virali nel paziente 2 hanno mostrato nove variazioni NS tra i due ceppi nelle diverse regioni genomiche. La maggior parte di queste variazioni sono state osservate tra la regione orf1b e la proteina dell’involucro.

Risposta immunitaria durante l’infezione da SARS-CoV-2

Il carattere difensivo degli anticorpi altrimenti contro la resistenza indotta dai linfociti T al SARS-CoV-2 non è ancora stato compreso. Tuttavia, l’identificazione di anticorpi e titoli di anticorpi rimane regolarmente nota per essere un valido associato di protezione antivirale, inoltre i ranghi degli anticorpi del dominio anti-recettore rimangono identificati in relazione all’azione di annullamento del plasma virale [40]. È stato rivelato che il legame degli anticorpi SARS con SARS-CoV-2 si verifica in più persone per un periodo di tempo durante il giorno 10 e il giorno 21 dopo l’infezione [41, 42].

Una della letteratura disponibile rivista ha mostrato che più pazienti (> 91%) hanno sviluppato sieropositività IgG rispetto agli anticorpi disattivanti (> 90%) a seguito di infezione primaria attraverso SARS-CoV-2 [43]. È ancora necessario determinare la sopravvivenza a lungo termine degli anticorpi contro SARS-CoV-2, ma è noto che i livelli di anticorpi contro alcuni coronavirus diminuiscono con il tempo (l’intervallo è di 12-52 settimane contando dall’inizio dei sintomi), con recidiva omologa che è stata osservata [44].

È stato dimostrato che il livello di anticorpi di SARS-CoV-2 può durare fino a 94 giorni [4] dopo l’infezione, con studi recenti che hanno dimostrato che i livelli di anticorpi aumentano entro 21-28 giorni, quindi rimangono invariati per circa 120 giorni successivi all’analisi [45]. Tuttavia, il lavoro di riduzione dell’energia si riduce notevolmente nel tempo [46]. L’entità e la tempistica dei livelli di anticorpi e l’effetto dell’immunità cellulare non sono stati adeguatamente studiati in grandi gruppi di persone per un lungo periodo di tempo, aumentando i limiti nella definizione.

Si è già sostenuto che l’enormità della risposta anticorpale e la gravità della malattia sembrano essere correlate [47] e ci sono suggerimenti che la difesa associata agli anticorpi SARS-CoV-2 non possa essere di lunga durata in persone non diagnosticate o asintomatiche o con disturbi lievi [48 ]. Wang et al. [49] hanno notato una risposta anticorpale significativamente inferiore in pazienti asintomatici con malattia di basso grado, insieme a tassi di risposta IgM inferiori e tassi di neutralizzazione antibatterica, rispetto ai pazienti con COVID-19 grave.

Questi risultati messi insieme mostrano che dopo l’infezione iniziale di SARSCoV-2 molti pazienti sembrano avere una risposta virale elevata, solo che potrebbe esserci un declino nel meccanismo di difesa nel tempo. Questo sembra essere previsto da persone con una grave malattia sottostante che sono in numero inferiore; e potrebbe essere la situazione descritta negli studi precedenti con i sei [6] pazienti.

L’attuale pandemia di COVID-19 contiene una vasta gamma di casi che vanno da pazienti molto gravi o malati terminali a casi non diagnosticati (asintomatici), formando un numero enorme. Nei casi più gravi, si presume che la disregolazione immunitaria svolga un ruolo chiave. Un recente studio condotto da ricercatori del Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute e dell’Università della California a San Francisco ha riportato che una proteina codificata tramite la sequenza subgenomica ORF9c di SARS-CoV-2 è responsabile della poca reazione antivirale nelle persone infette permettendo la replicazione virale attiva nell’ospite [50]. Questo può portare a una reticenza di successo del sistema immunitario contro l’infezione virale.

In quasi tutti gli individui indagati, gli anti-SARS-CoV-2- IgG sono stati costantemente rilevati alla fine del periodo di follow-up (fino a 94 giorni) e una risposta anticorpale neutralizzante è sviluppata da oltre il 90% delle persone che hanno stato infettato [4]. In alcuni modelli animali, una precedente infezione da SARS-CoV-2 è stata segnalata per offrire protezione contro la successiva sfida nei macachi rhesus [51]. Vi è una scarsità di dati sulla durata dell’immunità dopo l’infezione da SARS-CoV-2. Inoltre, non ci sono prove categoriche sul ruolo della risposta immunitaria umorale nella clearance dell’infezione SARS-CoV-2.

Sebbene siano possibili reinfezioni, le circostanze specifiche, i sintomi associati e la progressione della malattia, nonché l’estensione complessiva, devono ancora essere esplicitamente studiati e compresi. Secondo To et al [1], il loro caso di studio non aveva anticorpi rilevabili alla reinfezione, ma sviluppava anticorpi neutralizzanti rilevabili; tuttavia, dopo l’episodio di infezione. Secondo i case report di Tillett et al [3] e Van Elslande et al [38], lo stato anticorpale non è stato misurato dopo la prima infezione del paziente, ma dopo la seconda infezione, sono state osservate risposte anticorpali.

Secondo un caso riportato da Prado-Vivar et al [52], gli anticorpi non sono stati rilevati come al momento del primo episodio di infezione, anche se la misurazione è stata effettuata solo quattro giorni dopo la comparsa dei sintomi; gli anticorpi erano presenti, tuttavia, dopo il secondo episodio di infezione [52].

Al momento, mancano informazioni sul ruolo degli anticorpi e sul livello degli anticorpi neutralizzanti, nonché sulla durata dei livelli di anticorpi dopo l’infezione da SARS-CoV-2. È necessario eseguire indagini utilizzando gruppi di popolazione più ampi per definirli adeguatamente. Nei casi di reinfezione descritti, è stato confermato che gli isolati del virus contenevano mutazioni differenti.

Ciò ha confermato le infezioni da nuove varianti di SARS-CoV-2 nei pazienti. Per una corretta comprensione della possibilità di re-infezioni e della possibile fuga della risposta immunitaria, la dimensione delle mutazioni così come i punti esatti delle mutazioni nel genoma potrebbero essere utili nell’intervento biomedico contro la pandemia COVID-19.

C’è anche bisogno di indagini che valuteranno le possibilità di mutazioni comuni nei genomi virali da pazienti reinfettati che potrebbero far luce sulla capacità di reinfezione del virus. Inoltre, è anche pertinente chiarire il livello di divergenza di cui ha bisogno un isolato di SARS-CoV-2 per essere in grado di reinfettare una persona precedentemente infetta. Inoltre, deve essere studiato il ruolo dell’immunità cellulare nella prevenzione della reinfezione da COVID-19.

I dati disponibili hanno dimostrato che le persone che sono state reinfettate con SARS-CoV-2 avevano un precedente sintomo lieve dalla prima infezione [24]. Tuttavia, la gravità di una seconda infezione varia da paziente a paziente. Le ragioni di ciò rimangono ancora enigmatiche e richiedono ulteriori indagini.

Nel tentativo di fornire una spiegazione a questo fenomeno, è stato affermato che i pazienti asintomatici e quelli con infezione lieve da SARS-CoV-2 evocano una risposta immunitaria più debole a SARS-CoV-2 (Figura 1) e questo potrebbe essere il motivo per cui tendono essere suscettibile di reinfezione. I pochi casi di reinfezione identificati finora erano stati pazienti che avevano mostrato sintomi, il che significa che un paziente reinfettato asintomatico poteva essere facilmente ignorato [24].

Cellule B e risposta all’interferone in COVID-19

Gli interferoni di tipo I (IFN) sono citochine immunoregolatrici che svolgono un ruolo importante nella risposta immunitaria alle infezioni virali. Gli studi hanno dimostrato che gli interferoni di tipo I (IFN) influenzano le risposte immunitarie sia innate che adattive [53, 54]. Migliorano la risposta delle cellule B alle infezioni virali, alla produzione citotossica e alla produzione di anticorpi neutralizzanti. Tuttavia, gli IFN non regolamentati possono portare alla produzione di autoanticorpi [53]. Lo studio di Bastard et al. hanno mostrato che gli autoanticorpi generati dai linfociti B nel 10% dei pazienti con polmonite da COVID-19 pericolosa per la vita hanno preso di mira gli IFN di tipo I [54]. Questi autoanticorpi contrastano la capacità degli IFN di bloccare l’infezione da SARS-CoV-2, rendendo l’ospite più suscettibile alle infezioni virali e, a sua volta, ai sintomi più gravi [54].

Inoltre, la ritenzione immunologica è un aspetto importante del ripristino dell’immunità contro l’infezione da SARS-CoV-2. Sulla base di precedenti rapporti che indicavano che i pazienti COVID-19 avevano mostrato risposte immunitarie diverse, uno studio recente ha fornito dettagli sull’uso di indicatori immunitari basati sulle cellule per migliorare i risultati dei pazienti in campioni di plasma convalescente [55].

Fondamentalmente, la risposta agli antigeni virali da parte dei linfociti B umani è la secrezione di anticorpi germinali o quasi germinali dai plasmablasti all’esterno dei follicoli [55]. Non appena le cellule T si legano ai marcatori di superficie CD40, provocando il rilascio di citochine specifiche, le cellule B entrano in un processo denominato cambio di classe. Di conseguenza, ora si troveranno all’interno dei nuclei germinali all’interno di vari organi linfoidi e si svilupperanno funzionalmente. Ciò determina la produzione di plasmacellule a lunga vita e di cellule B della memoria, che possono entrambe rispondere a problemi ricorrenti con antigene simile o diverso [55].

È stato proposto che l’aumento di plasmablast nella risposta precoce delle cellule B si traduca in scarsi risultati per i pazienti. Al contrario, le cellule B della memoria prodotte dopo l’infezione da SARS-CoV-2 conferiscono una forte immunità specifica. Sono entrambi visti nel tipo classico a commutazione di classe CD27 +, nella forma CD24 attivata e nel tipo CD27 + naturale, che è simile a una cellula immunitaria innata, con marcatori IgG e IgM.

Un nuovo studio ha scoperto che un numero maggiore di cellule B della memoria può indicare una risposta efficace a un’infezione acuta e aiutare a comprendere la risposta delle cellule T. Sia le cellule B della memoria commutate che quelle non commutate sono associate a una minore durata dei sintomi [56]. Il grado di memoria IgM + è altamente associato alla risposta anticorpale IgG1 anti-RBD. Quindi, sembra che alcuni pazienti COVID-19 presentino una risposta di memoria che è protettiva, prima o dopo la produzione delle cellule di memoria IgM + [56].

La memoria di alcune cellule B reagisce in modo crociato con le infezioni passate da coronavirus. Tuttavia, la risposta anti-RBD IgG1 è proporzionale alle cellule di memoria IgM +, poiché le cellule di memoria IgM + non producono immunoglobuline commutate. Pertanto, i ricercatori hanno concluso che le infezioni da coronavirus potrebbero produrre una buona quantità di cellule IgM +, alcune delle quali entrano nei nuclei germinali e passano alla produzione di IgG1. Questa capacità delle cellule di memoria IgM + di trasferirsi al nucleo germinale dopo l’attivazione è molto comune e potrebbe essere utile nell’induzione dell’immunità a patogeni come i coronavirus con vari ceppi estremamente simili [55].

Una scoperta apparentemente illogica è stata che la presenza di cellule T bet + B non era correlata a quella delle cellule B con memoria a riposo, poiché la prima è importante nella formazione dell’immunità delle cellule B. Una giustificazione potrebbe essere che non sono un aspetto cruciale del recupero, ma sono limitati alle infezioni virali acute e croniche. Questa parte richiederà ulteriori studi per spiegare i processi coinvolti [56, 57, 58, 59].

Una spiegazione alternativa per l’aumento dei tassi di convalescenza con una maggiore quantità di cellule B di memoria è che queste cellule fanno parte di un pool più grande, con conseguente migliore facilitazione delle cellule T delle risposte del centro germinale delle cellule B in individui non esposti durante l’infezione primaria. Questa delucidazione è plausibile poiché la produzione di memoria è strettamente collegata alla produzione di anticorpi specifici contro l’agente responsabile [56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66].

Risposta anticorpale in pazienti gravi / in terapia intensiva / deceduti con COVID-19

La maggior parte delle persone infette da SARS-CoV-2 sviluppa anticorpi contro le proteine ​​virali S e N, che vengono utilizzate principalmente come antigeni nei test sierologici COVID-19. La proteina S è un bersaglio essenziale per neutralizzare ampiamente gli anticorpi contro SARS-CoV-2, poiché impediscono l’ingresso virale nelle cellule ospiti sensibili [67]. I dati disponibili sul ruolo dell’anti-SARS-CoV-2 nella clearance virale, sulla modulazione della gravità del COVID-19 e sulla durata delle risposte immunitarie umorali dopo l’infezione primaria da SARS-COv-2 sono limitati. Inoltre, una migliore comprensione della risposta immunitaria umorale a SARS-CoV-2 è cruciale per indirizzare strategie utili nella produzione di vaccinazioni e immunoterapiche (come l’uso di anticorpi neutralizzanti o plasma convalescente).

I risultati clinici sulla longevità dei titoli anti-SARS-CoV-2 non sono in piena conformità l’uno con l’altro, con alcuni rapporti che mostrano un rapido declino delle IgG anti-SARS-CoV-2 circa 90 giorni dopo l’infezione [48]. Tuttavia, altri studi hanno riportato titoli IgG anti-SARS-CoV-2 stabili rilevati diversi mesi dopo l’infezione [68]. sentialmente, le risposte anti-SARS-CoV-2 sembrano aumentare nei pazienti con COVID-19 grave rispetto a quelli asintomatici o con sintomi lievi.

Questa osservazione ha sollevato preoccupazioni circa l’efficacia della risposta immunitaria umorale contro l’infezione da SARS-CoV-2 (Figura 2). Tuttavia, una nuova scoperta ha suggerito che la qualità dell’anticorpo anti-SARS-CoV-2 IgG e dell’anticorpo neutralizzante piuttosto che la quantità predice l’esito clinico e la prognosi di COVID-19 [69]. Lo studio ha applicato un pannello di saggi siero-diagnostici su pazienti COVID-19 convalescenti o deceduti a causa di COVID-19 [69].

Le IgM e le IgG anti-SARS-CoV-2 sieriche vengono rilevate principalmente tra 1 e 2 settimane dopo l’insorgenza dei sintomi (Figura 2). Considerando che, i livelli di SARS-CoV-2 RNA diminuiscono con l’aumento dei titoli degli anticorpi neutralizzanti. In sostanza, un aumento della NAb è stato dimostrato nei pazienti con COVID-19 grave. Tuttavia, si sa poco sul coinvolgimento delle risposte immunitarie umorali nelle malattie polmonari indotte da COVID-19. Da notare, le risposte umorali immunitarie e delle cellule B all’infezione da SARS-CoV-2 sono di breve durata. Ciò suggerisce che l’immunità dopo l’infezione da SARS-CoV-2 può diminuire drasticamente 12-24 mesi dopo l’infezione primaria [70].

L’IgM anti-SARS-CoV-2 nei pazienti COVID-19 gravemente infetti in terapia intensiva si attiva nei primi giorni (1a settimana) dopo l’infezione continua ad aumentare fino a raggiungere il picco alla fine della 3a settimana. Entro la fine della 5a settimana, i livelli di IgM iniziano a diminuire con un concomitante mantenimento (plateau) del livello anti-SARS-IgG dopo aver raggiunto il picco alla 3a settimana. L’IgG persiste nel siero ed è anche rilevabile per circa 12-24 mesi dopo l’infezione. I pazienti con malattia più grave mostrano titoli anticorpali più elevati rispetto a quelli con malattia più lieve. I livelli di IgM e IgG hanno raggiunto il loro picco rispettivamente alle settimane 4 e 6. I pazienti ambulatoriali avevano livelli di IgM e IgG inferiori rispetto ai pazienti ricoverati. I pazienti morti avevano il più alto livello di anticorpi. Tuttavia, la risposta anticorpale nel COVID-19 grave varia negli individui a seconda della comorbilità prevalente e di altre condizioni cliniche dei pazienti.

Diagnosi di laboratorio della reinfezione da SARS-CoV-2

Per differenziare tra i casi positivi alla SARS-CoV-2, specialmente con diffusione virale prolungata, dai casi con vera reinfezione, i dati epidemiologici e virologici di ogni incidenza di infezione richiedono una valutazione approfondita.

È necessario valutare i sintomi compatibili con COVID-19 in una persona risultata positiva a SARS-CoV-2 e prelevare un tampone per l’analisi di laboratorio. Alcuni altri virus respiratori, come l’influenza stagionale, causano sintomi simili a COVID-19 e dovrebbero essere considerati diagnosi differenziali. Di seguito sono delineati i criteri principali che dovrebbero essere soddisfatti per identificare la vera reinfezione in combinazione con la valutazione clinica globale individuale [43].

un.
Conferma di laboratorio di due diversi ceppi di infezione (l’incidente è determinato o supportato da dati filogenetici ed epidemiologici) con episodi di malattia / infezione classificati tempestivamente (periodo minimo stimato)

b.
Ulteriori indagini su reinfezioni sospette o confermate / probabili, per convalidare ulteriormente che si è verificata una reinfezione e documentare le caratteristiche dei pazienti dopo l’esposizione nei due episodi di infezione forniranno una migliore comprensione delle cause della reinfezione. Tale conoscenza potrebbe fornire ulteriori indicazioni sugli interventi di salute pubblica.

Criteri per la diagnosi di reinfezione da SARS-CoV-2

Falso positivo SARS-CoV-2 RT-PCR può verificarsi a causa di errori durante le fasi pre-analitiche e analitiche del test, specialmente durante la raccolta e il test del campione. La contaminazione durante l’analisi può anche portare a risultati falsi positivi ed è stato affermato che una procedura di test con elevata sensibilità e specificità potrebbe portare a un basso valore predittivo positivo in aree con basse infezioni da SARS-CoV-2 [43].

Il periodo tra la prima infezione e la presunta reinfezione potrebbe svolgere un ruolo nel determinare la vera infezione. A causa della diminuzione dei livelli di anticorpi con conseguente diminuzione dell’immunità, l’infezione tra un test RT-PCR negativo confermato dopo l’infezione e un altro risultato positivo potrebbe essere considerata una reinfezione. Ciò, tuttavia, dipende dal lasso di tempo più lungo tra questi due eventi. Al contrario, un’altra infezione dopo un risultato negativo RT-PCR confermato con un breve lasso di tempo sarà probabilmente il rilevamento della particella virale residua come supposto per una reinfezione.

La presenza di frammenti di RNA virale in assenza di virus vitale può portare a risultati RT-PCR positivi. Questa falsa positività potrebbe essere esclusa da:

un.
Coltura del virus: una coltura positiva indicherà un virus vitale e una vera reinfezione deve essere accertata indagando ulteriormente se la seconda infezione è di un ceppo diverso. Tuttavia, un risultato di coltura negativo indicherà uno spargimento di RNA virale non vitale che non può essere attribuito a un’infezione in corso [43].

b.
La quantificazione della carica virale utilizzando il ciclo del valore soglia (CT) della PCR ha dimostrato di correlarsi con la vitalità del virus. Secondo un recente studio pre-pubblicato, una carica virale di 6,610 copie di RNA / mL potrebbe rendere la probabilità di rilevare il virus inferiore al 5%. Tuttavia, non è stato possibile fare affidamento su questo metodo poiché non è stato stabilito e convalidato a tal fine [43].

c.
Il sequenziamento e l’analisi filogenetica utilizzando il sequenziamento dell’intero genoma (WGS) potrebbero essere uno strumento per valutare la probabilità di una seconda infezione come reinfezione. Tuttavia, è necessario prestare attenzione quando si utilizza questo metodo poiché esiste la plausibilità della mutazione del virus all’interno dell’ospite, nel caso di infezione da un ceppo, e dell’infezione simultanea con due diversi ceppi virali.

SARS-CoV-2 può infettare un ospite insieme ad altri coronavirus stagionali, con una reinfezione da β-CoV hCoV-OC43 riportata in alcuni studi 90 giorni dopo l’infezione iniziale da COVID-19 [70]. La modellizzazione ha dimostrato che esiste una media di 45 settimane di immunità protettiva contro hCoVOC43 e hCoV-HKU1 prima che possa verificarsi una nuova infezione [70]. Tuttavia, la reinfezione con altri coronavirus può verificarsi con titoli anticorpali stabili e alti.

In uno studio in cui 133.266 casi confermati in laboratorio sono stati valutati con 243 tamponi positivi dopo 45 giorni dalla loro prima infezione da SARS-CoV-2, è stato riscontrato che 54 di questi casi avevano una reinfezione considerando i loro valori Ct o sintomi di COVID-19 [71]. Tuttavia, questi casi non possono essere determinati come una vera reinfezione perché né WGS né coltura virale sono stati utilizzati per identificare questi casi. Tuttavia, il rischio e l’incidenza di reinfezione sono stati stimati allo 0,04% (95% CI: 0,03% -0,05%) e 1,09 (95% CI: 0,84-1,42) rispettivamente per 10.000 persone [71].

I media sono sommersi da potenziali casi di reinfezione che sono oggetto di indagine; tuttavia, finora sono stati segnalati sei casi di reinfezione confermata da SARS-CoV-2. Sebbene la reinfezione sia uno scenario raro associato alla non tracciabilità dei campioni dal primo episodio e ai risultati di laboratorio precedentemente positivi in ​​alcuni contesti, l’aumento dei test su persone sintomatiche e asintomatiche aumenterà la probabilità di identificare casi di reinfezione. Questo potrebbe aiutare a comprendere i fattori che favoriscono la reinfezione.

In un recente studio di revisione per comprendere l’infettività di SARS-CoV-2, sono stati inclusi cinque dei casi di reinfezione [4]. Nessuna trasmissione successiva a contatti stretti è stata osservata nei casi di reinfezione. Inoltre, vi sono prove scientifiche limitate a sostegno dell’infettività di una persona reinfettata e sulla base della piccola dimensione del campione dei casi reinfettati con la non occupabilità di WGS per decifrare la filogenesi, questi casi potrebbero non essere casi effettivi di re -infezione. Tuttavia, gli individui reinfettati sintomatici e asintomatici dovrebbero essere gestiti come se fosse la prima infezione garantendo al contempo le precauzioni universali COVID-19.

Caratteristiche cliniche e di laboratorio dei casi di reinfezione da SARS-CoV-2

Nell’agosto 2020, lo studio precedente riportava, sulla base del sequenziamento dell’intero genoma e dei dati sierologici, l’evidenza di reinfezione in un 33enne residente a Hong Kong con ceppo virale dissimile dalla prima infezione che era a 142 giorni di distanza ( Tabella 1).

Dopo il primo episodio dell’infezione virale sintomatica, i segni clinici dell’infezione che includono tosse secca, mal di gola, piressia e mal di testa sono durati 72 ore con immunoglobuline neutralizzanti rilevabili che hanno iniziato a diminuire entro 8 settimane quando questi sintomi sono stati risolti con un intervento terapeutico.

La risoluzione delle manifestazioni cliniche è stata ulteriormente contrassegnata dall’assenza di acido nucleico virale rilevabile per due test PCR consecutivi utilizzando campioni della gola e del tratto nasofaringeo. L’effetto calante di queste immunoglobuline è stato ipotizzato sulla predisposizione del paziente alla seconda ondata di infezione da parte di un diverso ceppo virale di una linea dissimile con 24 varianti nucleotidiche rispetto al primo ceppo ed è stato osservato che non era caratterizzato da manifestazioni cliniche associate a bassi titoli anticorpali, proteina C reattiva leggermente aumentata e una carica virale relativamente elevata con diminuzione progressiva nel corso di un periodo.

Quattro mesi prima, segni virali simili (tosse secca, nausea, mal di gola, diarrea e mal di testa) sono stati segnalati in un maschio residente di 25 anni a Washoe in Nevada, USA. Il paziente immunocompetente, che non aveva una storia di patologia sottostante, è stato osservato con sintomi che si sono risolti con un miglioramento costante tra aprile e maggio 2020 durante il periodo di isolamento. Tuttavia, verso la fine del mese successivo, i sintomi sono riemersi con evidenza di polmonite atipica come rivelato dalla radiografia del torace.

Ulteriori osservazioni hanno rivelato che il paziente presentava ipossia e disturbi respiratori. Durante le due presentazioni cliniche del paziente, sono stati rilevati marker sierologici (IgM / IgG) ed è stata eseguita l’amplificazione degli acidi nucleici utilizzando tamponi nasofaringei per confermare lo stato COVID-19. L’analisi genomica dei campioni raccolti per i risultati positivi del 18 aprile 2020 (prima istanza di infezione) e del 5 giugno 2020 (seconda istanza di infezione) che ha rivelato due esiti COVID-19 negativi tra questi periodi, ha rivelato che una differenza significativa nel la sequenza nucleotidica degli isolati virali raccolti durante queste due ondate di infezione.

È stato osservato che la seconda ondata di infezione era caratterizzata da una forma più grave di infezione virale con una risposta immunitaria più robusta rispetto alla prima ondata di infezione. La discordanza genetica calcolata ha rivelato un valore di 83,6 rispetto a 23,1, che funge da tasso naturale di sostituzione. I risultati hanno rivelato che il paziente ha contratto due virus geneticamente diversi in due occasioni distinte, il che chiaramente vanifica la possibilità di immunità di gregge [3].

Simile ai casi segnalati a Hong Kong e negli Stati Uniti, la terza evidenza di reinfezione è stata segnalata con una prima ondata di infezione nel marzo 2020 in una donna di 51 anni del Belgio con presentazioni cliniche simili (piressia, debolezza muscolare , dispnea, tosse secca, mal di testa, dolore toracico, perdita dell’olfatto e del gusto) di reinfezione sintomatica non meno di 3 mesi e 3 giorni dopo una reinfezione moderata da COVID-19.

A differenza dei casi precedenti, sebbene fosse stata segnalata come immunocompetente, aveva un disturbo respiratorio (asma) che è stato gestito utilizzando corticosteroidi. A parte lievi aumenti del profilo degli enzimi epatici, le analisi biochimiche ed ematologiche non hanno rivelato segni evidenti di patologia con una saturazione di ossigeno del 94%. Dopo un periodo di tre mesi, è stata osservata una ricaduta dei suoi sintomi con disturbi simili della prima ondata di infezione (tosse secca, mal di testa, rinite e debolezza muscolare) e nessuna storia di migrazione. Sebbene la gravità di questo secondo episodio di infezione fosse più lieve rispetto al primo episodio, si è risolta in un periodo più breve (7 giorni) ed entrambi i campioni del primo e del secondo episodio sono risultati positivi ai marcatori immunologici (IgM / IgG).

Un altro caso di reinfezione è stato segnalato anche in Ecuador che era in contrasto con il caso del Nevada ma, analogamente ai casi di Hong Kong e Belgio, il test di conferma genetica ha rivelato due ondate di infezione (rispettivamente a maggio e luglio 2020) che avevano un secondo episodio di infezione che è stato molto più grave con un aumento dei titoli anticorpali (IgM / IgG) rispetto al primo episodio di infezione che era a quattro settimane di distanza quando lo stato COVID-19 del paziente è stato confermato essere negativo utilizzando RT -PCR [52].

Nel caso dell’India, che ha coinvolto, ha riportato prove di reinfezione asintomatica in due operatori sanitari (maschio e femmina di 25 e 28 anni rispettivamente) a differenza dei rapporti precedenti, RT-PCR ha confermato i loro due episodi (5 e 17 maggio 2020; e 21 agosto e 5 settembre 2020) di stato COVID-19 positivo con tre mesi di distanza durante il quale sono stati confermati negativi rispettivamente il 13 e il 27 maggio 2020. L’analisi genomica e filogenetica è stata utilizzata per confermare i ceppi virali geneticamente dissimili che hanno escluso qualsiasi sospetto di diffusione o riattivazione virale [39]. Più recentemente, il 25 settembre 2020, Mahallawi ha segnalato un altro caso di reinfezione da SARS-CoV-2 in Arabia Saudita [40]. Questo era il caso di un uomo di 31 anni che presentava mialgia, mal di testa (senza altri sintomi) e non soffriva di alcuna malattia cronica.

Mutazioni di SARS-CoV-2 e conseguenze sui test di laboratorio

A seguito della rapida diffusione su scala pandemica di COVID-19, le mutazioni in SARS-CoV-2 hanno sollevato nuove sfide diagnostiche che includono la riprogettazione delle sequenze oligonucleotidiche utilizzate nei saggi RT-qPCR per evitare potenziali disallineamenti primer-campione e diminuire la sensibilità [72]. Secondo quanto riferito, al 30 marzo 2020, di tutta l’elevata copertura di 1825 sequenze genomiche SARS-CoV-2 depositate nel database Global Initiative on Sharing All Influenza Data (GISAID) [73]. Circa il 79% (26 su 33) dei siti di legame dei primer utilizzati nei saggi RT-qPCR erano mutati in almeno un genoma [73]. Di importanza è stata la sostituzione GGG con AAC all’inizio del sito di legame del primer diretto nel gene che codifica per la fosfoproteina nucleocapside. La variante AAC è stata trovata nel 14% (258 del 1825) dei genomi isolati e sequenziati in 24 paesi diversi.

Nonostante la possibilità di errori di sequenziamento, il rilevamento coerente di alcune varianti specifiche, è necessario continuare a ottimizzare gli oligonucleotidi utilizzati nei saggi in fase di sviluppo. La condivisione globale dei genomi di SARS-CoV-2 e il frequente aggiornamento dei rapporti sull’analisi delle sequenze disponibili sul sito web GISAID4 contribuiranno a facilitare l’ottimizzazione degli oligonucleotidi.

Dall’emergere di SARS-CoV-2 sono stati fatti continui sforzi per mappare la sua diversità genetica e identificare varianti / mutanti che hanno un vantaggio selettivo [74]. Alcune variazioni chiave di interesse includono cambiamenti nei bersagli immunitari, come la glicoproteina spike; cambiamenti nei siti di legame dei primer e dei siti di legame della sonda, che possono ridurre la sensibilità dei test diagnostici; e variazioni genetiche che potrebbero influenzare la trasmissibilità e la virulenza [75, 76, 77].

Ad esempio, il sistema Cobas® (Roche) utilizza un saggio a doppio target per rilevare SARS-CoV-2, con qRT -PCR mirati sia alla regione ORF1ab che all’E-gene [78]. Durante il test SARS-COV-2, Artesi et al [78] hanno scoperto che la maggior parte dei test SARS-COV-2 erano negativi per il gene E e positivi per la regione ORF1ab. Tuttavia, il sistema Cobas Roche ha classificato il risultato diagnostico come il successivo sequenziamento genomico ha mostrato una mutazione che ha interferito con il gene E durante qRT-PCR [78]. Tuttavia, la transizione C> U alla posizione 26,340 del genoma SARS-CoV -2 durante il sequenziamento potrebbe essere responsabile di RT-PCR del gene E negativo. Le prove disponibili suggeriscono che c’era una forte interferenza molto probabilmente nel dominio del gene E [79].

In effetti, si sono verificate mutazioni nei geni SARS-COV-2 utilizzati nella diagnostica COVID-19 (Tabella 2). Queste mutazioni possono influenzare l’accuratezza del test RT-PCR producendo risultati falsi negativi in ​​un singolo test con primer / sonda qRT-PCR [78]. Pertanto, durante il dosaggio SARS-COV-2, dovrebbero essere mirate due o più posizioni del genoma virale, poiché per ora le mutazioni in tutti i geni mirati sono molto improbabili. Tuttavia, c’è la necessità di una sorveglianza molecolare globale continua di SARS-CoV-2 per rilevare prontamente la futura mutazione che potrebbe influenzare i risultati del test RT-PCR.

In un altro caso, Sun et al. [79] hanno riportato una delezione di 12 bp sul gene E su ceppi SARS-CoV-2 mutanti e wild-type isolati dallo stesso campione clinico. Inoltre, Ziegler et al. [80] hanno scoperto che un polimorfismo a singolo nucleotide (SNP) nel gene E SARS-CoV-2 di un paziente interferiva con il rilevamento in un test RT-PCR ampiamente utilizzato. Di conseguenza, ciò sottolinea la necessità di prendere di mira due geni essenziali indipendenti di SARS-CoV-2 per un rilevamento affidabile.

Ottenere dati epidemiologici adeguati sulla pandemia globale di COVID-19 richiede test RT-PCR accurati per identificare gli individui infetti da SARS-CoV-2.

Artesi et al [78] hanno inoltre identificato una transizione da C a U nella posizione 26.340 del genoma SARS-CoV-2 che è associata al fallimento del gene cobas® SARS-CoV-2 E-gene qRT-PCR in otto pazienti. Questo lavoro evidenzia la necessità di monitorare SARS-CoV-2 per l’emergenza di SNP, specialmente nella reinfezione del caso che potrebbe influenzare negativamente i test RT-PCR utilizzati per la diagnostica COVID-19.

Implicazioni delle reinfezioni da SARS-CoV-2 sulle misure di controllo delle pandemie

Prima della scoperta della capacità della SARS-CoV-2 di essere coinvolta in una serie di casi di reinfezione, c’erano diverse nozioni secondo cui gli individui che si sono ripresi dall’infezione da COVID-19 sviluppano l’immunità e sono protetti contro la reinfezione virale a causa alla presenza di risposta immunologica mediante immunoglobuline sieriche neutralizzanti.

L’idea sostenuta da alcuni governi sulla base del fatto che i pazienti che si sono ripresi da COVID-19 erano fortificati contro la reinfezione e potevano permettersi di viaggiare e riprendere il lavoro durante la pandemia, è stata tuttavia smentita dall’OMS sulla base della mancanza di prove sostanziali per confermare la relazione tra anticorpi neutralizzanti e immunità contro la reinfezione [80]. Nonostante questo sviluppo, diversi studi hanno dimostrato che l’RNA virale può replicarsi e diminuire in forza numerica nei fluidi corporei di individui con infezione convalescente fino a 12 settimane [81].

Tuttavia, i ricercatori prima dell’avvento della documentazione del primo caso di reinfezione da COVID-19 non erano in grado di capire se questo gruppo di individui infetti stia vivendo uno spargimento virale o una reinfezione da un diverso ceppo SARS-CoV-2 a causa della mancanza di prove del sequenziamento del genoma COVID-19 per differenziare questi casi. A differenza della diffusione virale che non è correlata all’infettività e si verifica raramente per un massimo di 4 settimane [82, 83, 84], la reinfezione si riferisce ai casi in cui un individuo che è stato precedentemente infettato dal virus e ha subito il recupero, risulta positivo una seconda volta per un ceppo mutato dello stesso patogeno virale.

Il primo dei casi di infezione è stato segnalato a Hong Kong [1], seguito dal Nevada negli Stati Uniti [85], da Pechino in Cina [86], dal Giappone [87] e da Mumbai in India [88]. La maggior parte di questi casi presentava sintomi lievi, tra cui mal di gola o tosse secca tra 2-5 giorni dalla loro prima infezione prima della guarigione. La loro seconda infezione è stata caratterizzata da un ceppo mutato che ha intensificato la piressia, il mal di testa e la mialgia. Questi ultimi rapporti hanno messo a tacere le domande e le preoccupazioni persistenti sulla possibilità di SARS-CoV-2 di reinfettare il sistema biologico umano, la frequenza della reinfezione, la gravità della seconda rispetto alla prima infezione e il possibile impatto delle infezioni successive. sulle misure preventive che comportano l’immunità naturale (misura personale),

Misure personali

Le misure personali mirano a ridurre il rischio di trasmissione dell’infezione da SARS-CoV-2 attraverso il contatto e l’interazione da uomo a uomo al fine di perseverare ed evitare la crescente sfida travolgente sull’immunità adattativa di un individuo. Queste misure personali vanno dall’igiene delle mani, al distanziamento fisico fino alla corretta manipolazione, utilizzo e smaltimento dei dispositivi di protezione individuale (DPI).

Nonostante il sostegno ad aderire a queste misure precauzionali personali, la ricerca ribelle di tornare alla “vita normale” senza aderire a queste precauzioni di sicurezza è evidente attraverso le proteste globali contro la maschera facciale in Spagna [89], Roma [90] e nel Regno Unito [ 91]. Queste azioni che sono diventate una battuta d’arresto contro la lotta alla pandemia hanno il potenziale per indurre successive ondate di reinfezione che interferiscono con l’immunità adattativa e garantiscono che la risposta immunologica a lungo termine dell’organismo al virus sia compromessa.

L’immunità adattativa coinvolge principalmente la sintesi e il ruolo difensivo dei linfociti T citotossici (killer o linfociti T CD8 +) e dei linfociti B (plasmacellule produttrici di immunoglobuline) che sono responsabili del miglioramento della gravità della reinfezione da COVID-19 [1].

In seguito all’invasione virale del sistema biologico, le IgM vengono rilasciate entro una settimana o due settimane che vengono mobilitate per affrontare l’infezione prima di diminuire gradualmente nel giro di pochi mesi. Entro 2-3 settimane dal recupero, vengono rilasciati gli anticorpi IgG. Precedenti studi che hanno condotto il sequenziamento dell’intero genoma in quattro operatori sanitari a Mumbai, in India e in un 33enne residente a Hong Kong per confermare la reinfezione, hanno riportato l’assenza di anticorpi IgG rilevabili che potrebbero essere associati alla loro malattia lieve a seguito della loro prima infezione.

È stato osservato che i livelli delle immunoglobuline negli individui asintomatici COVID-19 con i loro sintomi lievi sono inferiori rispetto alle loro controparti con casi gravi [92]. Di conseguenza, il rapido declino dei livelli di immunoglobuline espone questi pazienti asintomatici a essere più inclini a una seconda ondata di infezione che può presentare segni più gravi della malattia rispetto a quelli che sono gravemente malati se le misure di sicurezza personale non sono in atto. Uno studio precedente ha rivelato che l’anti-SARS-CoV montato contro la proteina spike era correlato a una forma grave di danno polmonare acuto [92].

Al momento della reinfezione, il 33enne residente a Hong Kong non aveva IgG rilevabili ma ha sviluppato anticorpi rilevabili dopo 5 giorni dal ricovero [1]. L’assenza di anticorpi neutralizzanti rilevabili come osservata sia negli individui che si sono ripresi dall’infezione da COVID-19 [93] che nei pazienti asintomatici [48] non implica necessariamente che il sistema biologico di questi pazienti non abbia attivato la risposta immunologica, ma potrebbe effettivamente essere che il declino l’effetto degli anticorpi secreti in risposta al virus era al di sotto del limite di rilevamento dei test utilizzati per lo studio dell’anti-SARS-CoV-2 nei fluidi corporei raccolti entro 5–8 settimane dall’insorgenza delle manifestazioni cliniche. Ciò implica inoltre che i bassi titoli anticorpali in questi pazienti possono predisporli alla reinfezione, possibile entro 4 mesi e mezzo dal primo episodio di infezione virale sintomatica. Quindi diventa chiaro che l’immunità del gregge per infezione naturale non è sufficiente a proteggere il corpo dal virus [1].

A parte i linfociti B, è stato dimostrato che l’immunità dei linfociti T sostiene lo slancio difensivo inducendo un’immunità a lungo termine che colpisce principalmente le proteine ​​strutturali del virus [94, 95, 96, 97]. Mentre le cellule T helper hanno dimostrato di essere strumentali nel targeting sia delle proteine ​​strutturali (membrana, spike e nucleoproteina) che non strutturali (nsp3, nsp4) e ORF8, è stato dimostrato che le cellule T citotossiche prendono di mira ORF8, ORF3a e nsp6. Queste cellule sono state rilevate in pazienti che si sono ripresi dall’infezione da COVID-19 dopo diversi mesi dall’infezione iniziale [98]. La risposta delle cellule T helper è principalmente indotta in risposta alla mutazione dell’amminoacido 222 della proteina spike [99].

Al fine di garantirne la sopravvivenza contro la risposta immunologica del sistema biologico, i ceppi generazionali del virus hanno sviluppato modalità di elusione del sistema immunitario subendo oltre 30 mutazioni all’interno di 8 genomi e determinando casi di un secondo episodio di infezione che si presenta con sintomi lievi o gravi rispetto all’episodio iniziale di infezione. Questi casi di reinfezione sono stati confermati utilizzando l’analisi dell’intero genoma per indicare che i ceppi virali che inducono il primo e il secondo episodio di infezioni provengono da linee dissimili con un massimo di 24 varianti nucleotidiche, quindi entrambi i ceppi variano l’uno dall’altro. A differenza del primo episodio, il secondo episodio di infezione è caratterizzato da livelli elevati di proteina C-reattiva (biomarcatore per infezione acuta),

Al fine di eludere l’attacco degli anticorpi neutralizzanti contro la sua proteina spike [100], mutazioni virali degli amminoacidi della sua proteina spike sono emerse attraverso la selezione naturale, caratteristiche della recente epidemiologia e deriva genetica casuale. Ciò ha portato a diversi residui amminoacidici (L18F, Q780E, D614G e A222V) delle proteine ​​spike tra i ceppi virali responsabili del primo e del secondo episodio di infezione. Studi precedenti hanno fornito prove che rivelano che campioni di infezioni da 614G hanno aumentato i livelli di RNA virale e prodotto titoli anticorpali in pseudo-virus da esperimenti in vitro [101, 102]. Sebbene questi studi abbiano stabilito la relazione tra D614G e replicazione,

Misure ambientali

Queste misure miravano a diminuire il rischio di trasmissione virale all’individuo attraverso il contatto con oggetti inanimati e contaminati [103]. La durata della sopravvivenza dipende da diversi fattori che includono il tipo / natura della superficie e il ceppo virale specifico oltre all’umidità relativa e alla temperatura.

Misure organizzative

Questi hanno lo scopo di ridurre al minimo la probabilità di esposizione e trasmissione di SARS-CoV-2 attraverso approcci sia non farmaceutici che farmaceutici. Sono state sollevate diverse preoccupazioni sulla possibilità che varianti amminoacidiche della proteina spike aiutino il virus a eludere l’immunità indotta dal vaccino. Tuttavia, ciò potrebbe essere improbabile poiché queste mutazioni (p. Es., D614G) non sono localizzate all’interno del dominio di legame del recettore (RBD) della proteina spike virale ma situate tra ciascuno dei protomeri spike che stabilizza la forma trimerica matura situata sulla superficie virale attraverso il legame idrogeno. Di conseguenza, i cambiamenti degli amminoacidi non influenzano l’immunogenicità dei recettori RBD, che si ritiene siano vitali per la neutralizzazione delle immunoglobuline. Tuttavia,

Poiché è richiesta maggiore chiarezza sul ruolo di queste mutazioni durante l’infezione naturale da SAR-CoV-2, si raccomanda di considerare l’esistenza di queste mutazioni durante la progettazione e la somministrazione del vaccino [104]. Al fine di prevenire successivi casi di reinfezione, è imperativo che gli studi di vaccinazione non siano limitati solo a coloro che non hanno mai avuto l’infezione, ma anche a coloro che si sono ripresi dall’infezione. Inoltre, dovrebbero essere prese in considerazione dosi di richiamo di questi vaccini poiché questi agenti terapeutici potrebbero non essere in grado di fornire una difesa permanente contro SARS-CoV-2 attraverso una risposta immunologica sostenuta al virus [1].

link di riferimento: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7810769/

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Ulteriori informazioni:  Katrina A. Lythgoe et al. SARS-CoV-2 diversità e trasmissione all’interno dell’ospite,  Science  (2021). DOI: 10.1126 / science.abg0821