USA: da dove è arrivato il virus HIV? Dai Caraibi...

Cari ragazzi questo approfondimento è dedicato a Samuele Tabacaru e alla sua incontenibile curiosità scientifica e a Maria Lisa Cecchini che vorremmo tutti rivedere in classe!
L'origine e la diffusione del virus HIV, l'agente eziologico dell'AIDS, sono argomenti che vi interessano sempre molto. Così sono andata alla ricerca delle ultime notizie scientifiche riguardanti l'HIV e ho trovato un articolo molto interessante che parla di come sia possibile rintracciare l'origine del virus dall'analisi del suo genoma lasciato nelle cellule del sangue dei sieropositivi.
Oggi le persone affette da AIDS hanno bisogno di cure continuative, ma sopravvivono e molti gruppi di ricerca sembrano vicini alla cura definitiva. Il 13 ottobre 2016, scienziati statunitensi, sudafricani e tedeschi hanno pubblicato un articolo su Science (Byrareddy et al., 2016) in cui dimostrano che un anticorpo, diretto contro una proteina superficiale dei linfociti T, le cellule bersaglio dell'HIV, potrebbe fornire una cura "funzionale" per l'AIDS. L'anticorpo riuscirebbe a bloccare la riproduzione del virus permettendo al sistema immunitario di tornare a funzionare. Per ora l'anticorpo è stato sperimentato nelle scimmie, ma l'intera procedura verrà presto provata anche nell'uomo.
Qui approfondiamo, tuttavia, un altro aspetto della ricerca sull'HIV che ci permette al contempo di apprezzare la potenza delle tecniche di biologia molecolare.

La diffusione del virus HIV negli Stati Uniti negli anni '70-'80.
(http://www.nature.com/nature/journal/v539/n7627/images_article/nature19827-f3.jpg)

Il primo caso accertato di AIDS negli Stati Uniti risale al 1981. Nonostante i virologi sospettassero da tempo che il virus HIV dovesse essere presente negli Stati Uniti già negli anni settanta, nessuna prova scientifica era stata finora trovata a sostegno di questa ipotesi. Il 3 novembre 2016, però, Nature ha pubblicato un articolo in cui Michael Worobey e collaboratori hanno ricostruito la storia dell'arrivo del virus HIV negli Stati Uniti e della sua diffusione. Come hanno fatto?
Il virus HIV è un retrovirus, cioè ha un genoma costituito da una molecola a singolo filamento di RNA. Una volta entrato nella cellula ospite il retrovirus converte il proprio filamento di RNA in DNA usando un suo enzima, la trascrittasi inversa. Questa si trova nel capside proteico virale e viene introdotta nel citoplasma della cellula ospite insieme al genoma ad RNA. Così il genoma virale, copiato in DNA, migra nel nucleo e si integra nel genoma della cellula infettata. Qui, il genoma virale viene trascritto in mRNA e, sfruttando l'apparato di sintesi proteica della cellula ospite, produce sia il genoma ad RNA che le proteine delle nuove particelle virali. I nuovi virus si assemblano nel citoplasma della cellula ospite e poi gemmano dalla sua membrana. Ebbene, i ricercatori hanno sfruttato la caratteristica del retrovirus HIV di integrarsi nel genoma cellulare per andare a rintracciare e sequenziare i genomi dei primi virus HIV diffusi negli Stati Uniti.

In rosa le particelle virali di HIV che gemmano da una cellula immunitaria infettata.
(URL immagine)

Gli studiosi hanno analizzato più di 2000 sieri derivanti da pazienti omosessuali e campionati tra il 1978 e il 1979 a New York e San Francisco. Circa il 4 % di questi sieri è risultato contenere il virus HIV, cioè il 4 % dei campioni derivava da persone sieropositive. Mediante la regola della complementarietà delle basi, i ricercatori sono riusciti a pescare il genoma del virus HIV integrato nel genoma umano e a sequenziare alcuni dei genomi virali di HIV provenienti da New York e da San Francisco. Una volta ottenute le sequenze virali, le hanno confrontate con quelle già a disposizione per il genoma del virus HIV. In questo modo hanno potuto osservare che questi primi HIV "statunitensi" erano fortemente imparentati con il genoma di un HIV proveniente da Haiti, una delle isole caraibiche. L'epidemia di HIV negli USA è quindi arrivata dai Caraibi. I dati molecolari hanno permesso di ipotizzare l'entrata del virus negli Stati Uniti nel 1971-1972. Dovete sapere, infatti, che confrontando sequenze nucleotidiche ed applicando metodi statistici è possibile ricostruire la storia temporale stessa dei tratti di DNA e per questo si parla di orologio molecolare. Il confronto delle sequenze virali ha evidenziato che l'HIV nel 1978-1979 circolava negli USA già da qualche tempo, infatti la diversità genetica acquisita dal virus dimostra che si era già replicato "diverse volte" evolvendosi. L'HIV si è originato intorno al 1960 in Africa, da qui è arrivato ad Haiti probabilmente nel 1967, quindi a New York nel 1971 e a San Francisco nel 1976.
Tra le sequenze analizzate da Michael Worobey e collaboratori c'è anche quella di Gaëtan Dugas, il presunto "paziente zero", cioè colui che era sospettato essere il primo statunitense infettato dall'HIV. Le analisi molecolari hanno, però, dimostrato che il "suo" HIV non è il primo ceppo virale entrato negli USA. La storia di Dugas nasce in realtà da un equivoco. Infatti, negli anni '80 in un articolo scientifico il "suo" HIV fu indicato come "ceppo-O", dove "O" stava per "outside of California". Quella "O" venne scambiata per "0" e la pubblicazione di un libro in cui si descriveva la dissoluta vita sessuale del malcapitato Dugas fece il resto... Ma questo recente articolo confuta l'ipotesi che Dugas sia stato il primo sieropositivo negli Stati Uniti, così come non sembra suffragata da nessuna prova scientifica la storia secondo cui avrebbe contribuito in maniera significativa alla diffusione del virus nel paese.
Insomma, questo lavoro scientifico ci permette di capire meglio come basta un po' di DNA per leggere la storia evolutiva di un organismo...

Referenze

Worobey M, Watts T.D., McKay R.A., Suchard M.A., Granade T., Teuwen D.E., Koblin B.A., Heneine W., Lemey P., Jaffe H.W. (2016) 1970s and 'Patient 0' HIV-1 genomes illuminate early HIV/AIDS history in North America. Nature, 539: 98-101.

1970s and 'Patient 0' HIV-1 genomes illuminate early HIV/AIDS history in North America

Speranze di cura per l'AIDS

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)