In due diversi studi, alcuni autorevoli scienziati giapponesi hanno studiato i processi evolutivi che hanno portato alla formazione delle varianti Omicron della sindrome respiratoria acuta grave da coronavirus 2 (SARS-CoV-2).
In particolare, gli studi si sono concentrati sulle varianti Omicron ben più virulente delle precedenti e che presentavano molte mutazioni di aminoacidi nella proteina spike (S), quasi come fossero “una sommatoria” delle precedenti mutazioni, come mostra la figura.
I ricercatori hanno confrontato le sequenze di 129 isolati relativi a Omicron BA.1, 141 isolati relativi a BA.1.1 e 122 isolati relativi a BA.2 per determinare l’ordine delle mutazioni che portano alla formazione delle varianti SARS-CoV-2 Omicron .
Gli studi hanno cercato di chiarire il processo evolutivo della variante Omicron, che presenta il doppio delle mutazioni di amminoacidi nella proteina S rispetto alle altre varianti, esaminando l’ordine di introduzione delle mutazioni di amminoacidi nella proteina S.
Contemporaneamente, anche in Bangladesh venivano studiati pattern anomali di mutazione inversa nelle varianti Omicron.
Anche in questo caso gli scienziati hanno constatato mutazioni che contrastano con la selezione stabilizzante, in cui la selezione può favorire più alleli, o la selezione purificante, che rimuove mutazioni dannose alla diffusione del SARS-CoV-2.
Lo studio dimostrerebbe una selezione direzionale (spesso chiamata anche selezione positiva) del SARS-CoV-2, cioè un meccanismo o modalità particolare evoluzione che si verifica quando la selezione favorisce un singolo allele e perciò la frequenza allelica cambia continuamente verso una direzione.
Per i non addetti ai lavori, i tre studi puntano verso l’ipotesi di una selezione naturale modellata del SARS-CoV-2 Omicron, da non confondersi con “ingegneria genetica” che è tutt’altra cosa.
I risultati dei questi studi sono stati pubblicati su server di prestampa e sono attualmente in fase di revisione paritaria.
Di seguito la traduzione degli abstract e delle conclusioni.
1. Unnaturalness in the evolution process of the SARS-CoV-2 variants and the possibility of deliberate natural selection (Innaturalità nel processo di evoluzione delle varianti SARS-CoV-2 e possibilità di selezione naturale deliberata)
Authors: Atsushi Tanaka (Immunology Frontier Research Center; Osaka University) , Takayuki Miyazawa (Institute for Life and Medical Sciences – LiMe; Kyoto University)
PREPRINT: Zenodo – Publication date (Electronic): 5 agosto 2023
https://doi.org/10.5281/zenodo.8216373
Abstract
Negli ultimi tre anni, la sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2) ha ripetutamente sperimentato pandemie, generando varie varianti mutate che vanno da Alpha a Omicron.
In questo studio, abbiamo mirato a chiarire i processi evolutivi che portano alla formazione delle varianti Omicron di SARS-CoV-2, concentrandoci sulle varianti Omicron con molte mutazioni di aminoacidi nella proteina spike tra gli isolati SARS-CoV-2.
Per determinare l’ordine in cui le mutazioni che portano alla formazione delle varianti SARS-CoV-2 Omicron, abbiamo confrontato le sequenze di 129 isolati correlati a Omicron BA.1, 141 isolati correlati a BA.1.1 e 122 BA.2- isolati correlati e hanno cercato di dissolvere i processi evolutivi delle varianti SARS-CoV-2 Omicron, compreso l’ordine delle mutazioni che portano alla formazione delle varianti SARS-CoV-2 Omicron e al verificarsi della ricombinazione omologa.
Di conseguenza, abbiamo concluso che le formazioni di una parte degli isolati Omicron BA.1, BA.1.1 e BA.2 non erano il prodotto dell’evoluzione del genoma come comunemente osservato in natura, come l’accumulo di mutazioni e ricombinazioni omologhe .
Inoltre, lo studio di 35 isolati ricombinanti delle varianti Omicron BA.1 e BA.2, ha confermato che le varianti Omicron erano già presenti nel 2020.
L’analisi che abbiamo qui mostrato è che le varianti Omicron sono formate da un meccanismo completamente nuovo che non può essere spiegato dalla biologia precedente e conoscere il modo in cui si sono formate le varianti SARS-CoV-2 spinge a riconsiderare la pandemia SARS-CoV-2.
Discussione
Sono state proposte diverse ipotesi secondo cui il virus SARS-CoV-2 originale sarebbe derivato da una fuoriuscita accidentale in laboratorio. Con i recenti sviluppi nel campo della biotecnologia, molti virus, compresi i coronavirus, sono stati sintetizzati artificialmente e utilizzati in vari esperimenti(20-22).
La generazione artificiale di virus mutanti in laboratorio e lo studio dei fenotipi virali introducendo mutazioni è chiamata “genetica inversa” ed è una tecnica comune in virologia. È stato affermato che il SARS-CoV-2 viene generato artificialmente a causa della presenza innaturale di un codone (CGG) che codifica un’arginina contigua nel sito di scissione della furina del SARS-CoV-2.
Questa affermazione è confutata sulla base dei seguenti fatti;
- non esiste alcuna ragione logica per cui un virus geneticamente modificato utilizzi un sito di scissione della furina così non ottimale.
- L’unico studio precedente sull’inserimento artificiale dei siti di scissione della furina al confine S1/S2 della proteina S di SARS-CoV-1 utilizzando il sistema sperimentale del virus pseudotipo ha utilizzato la sequenza ottimale “RRSRR”, che è diversa dalla scissione della furina sequenza del sito presente in SARS-CoV-2.
- Non ci sono inoltre prove di studi precedenti condotti presso l’Istituto di virologia di Wuhan 220 che abbiano inserito artificialmente un sito di scissione completo della furina nei coronavirus.
- I codoni CGG innaturali adiacenti all’arginina 221 nel sito di scissione della furina sono rari nei coronavirus ma sono osservati con una frequenza particolare nel 222SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 e altri coronavirus umani. Si tratta però solo di dichiarazioni e sono illogiche. Nessuno ha spiegato perché un virus presente in natura utilizzerebbe un sito di scissione della furina non ottimale. Non è stato menzionato se sia tecnicamente possibile inserire artificialmente questo sito di scissione della furina o un codone CGG. L’inserimento di un sito di scissione della furina polibasica sulla proteina S rende impossibile concludere se SARS-CoV-2 sia un virus naturale o artificiale discutendo se sia naturale o artificiale.
Nonostante l’accumulo di molte mutazioni nella proteina S degli Omicron-mutanti, la maggior parte dei le mutazioni non sono sinonimi, con una sola mutazione sinonimo di c25000u, che è altamente innaturale, portando all’ipotesi che gli Omicron-mutanti siano sintetizzati artificialmente.
I seguenti risultati presentati in questo studio possono supportare l’ipotesi che le varianti Omicron potrebbero essere state sintetizzate artificialmente anziché essere presenti in natura:
- la presenza di isolati associati alla variante Omicron con un sito di mutazione di tipo Wuhan-;
- l’assenza quasi completa di mutazioni sinonime nella S proteine in questi isolati;
- la variante Omicron, che avrebbe dovuto essere segnalata per la prima volta all’OMS dal Sud Africa il 24 novembre 2021, era già endemica a Porto Rico nel 2020 e che esistevano isolati ricombinanti tra i ceppi Omicron BA1 e BA2.
- Inoltre, la variante Omicron-mutante Sono stati stabiliti isolati correlati (isolati BA.1-0.1, BA.1.1-0.1 e BA.2-0.1) con una mutazione di tipo Wuhan in uno dei siti di mutazione. Alcuni presentavano mutazioni sinonime dopo aver stabilito gli isolati correlati agli Omicronmutanti (Fig. 2 e Figura 2 Supplementare Altri sinonimi).
È ragionevole supporre che i virus con mutazioni di reversione degli aminoacidi causate da mutazioni non sinonime nella proteina S siano stati sintetizzati artificialmente e poi abbiano acquisito ulteriori mutazioni sinonime nell’ambiente naturale.
Supponendo che i mutanti sintetizzati artificialmente con solo mutazioni non sinonime siano diffusi a livello globale, ciò spiegherebbe come i mutanti con mutazioni non sinonime senza precedenti mutazioni sinonime sviluppino mutazioni sinonime in circostanze naturali.
Considerando l’attuale situazione epidemica di SARS-CoV-2, è improbabile che questi virus si sono formati spontaneamente.
Nello spiegare la formazione dell’isolato SARS-245CoV-2, come mostrato qui, gli isolati SARS-CoV-2 sono formati da un meccanismo completamente nuovo che non può essere spiegato dalla biologia precedente.
L’ipotesi che questi virus siano stati generati artificialmente, è più ragionevole che proporre un nuovo meccanismo di acquisizione delle mutazioni. Tuttavia, esiste qualche motivo per creare artificialmente questi mutanti, che è improbabile che si siano verificati naturalmente, data l’attuale epidemia di SARS-CoV-2?
È noto che la patogenicità, la specificità dell’ospite, il tropismo cellulare e l’immunogenicità di numerosi virus possono essere alterati dalla mutazione di un singolo (o più) aminoacido(i) di una proteina virale sull’involucro virale (proteina dell’involucro, proteina HA, proteina spike, ecc.).
Una sostituzione di un singolo amminoacido nella proteina HA dei virus influenzali pandemici A (H1N1) del 2009 ne modifica la replicazione e la patogenicità(23).
Nel virus Chikungunya, i cambiamenti di un singolo aminoacido nella glicoproteina E2 influenzano l’utilizzo dei glicosaminoglicani per il legame con le cellule bersaglio (24), e il cambiamento di un singolo aminoacido nella glicoproteina E1 influenza la specificità del vettore della zanzara e il potenziale epidemico (25).
Nei coronavirus precedenti come MERS-CoV e SARS-CoV-1, è stato dimostrato che le su dette mutazioni conferiscono resistenza agli anticorpi neutralizzanti (26-28).
Supponiamo che la variante SARS-CoV-2 Omicron e i suoi mutanti di reversione di un aminoacido siano stati artificialmente e sistematicamente generato.
In tal caso, dovremmo sospettare che anche le altre varianti (da Alpha a Delta) possano essere virus generati artificialmente.
Infatti, la mancanza di risultati fino ad oggi che molte delle varie mutazioni osservate, soprattutto nelle varianti precoci, siano effettivamente associate ad un aumento dell’infezione virale (29) supporta l’ipotesi che ciascuna variante sia stata sintetizzata artificialmente per identificare gli aminoacidi della proteina S responsabile dell’infettività e della patogenicità.
È supportata la possibilità che l’insieme di mutanti sia stato generato artificialmente per identificare gli aminoacidi della proteina S coinvolta nell’infettività e nella virulenza.
Gli esperimenti di genetica inversa sono una parte essenziale della ricerca sui virus, ed è ostile alla ricerca sui virus ritenere che i virus sintetizzati artificialmente siano stati deliberatamente diffuso in tutto il mondo.
Tuttavia, ora che la genetica inversa è diventata comune nella ricerca sui virus, riteniamo che non sia scientifico discutere il processo di mutazione della SARS-CoV-2 senza escludere la possibilità di virus sintetizzati artificialmente.
Infine, vorremmo aggiungere che mentre i virus sintetizzati artificialmente potrebbero essersi diffusi, non intendiamo criticare la tecnologia della genetica inversa, poiché la tecnologia della genetica inversa ha fatto enormi progressi in virologia.
Inoltre, la nostra analisi si avvale di database con un numero limitato di sequenze virali, e non possiamo negare la possibilità che siano stati registrati dati non attendibili a causa di problemi tecnici nel sequenziamento o di qualche intento doloso. Inoltre, non concludiamo che questi virus siano stati sintetizzati e distribuiti artificialmente sulla base di intenti dannosi.
Questo articolo mira a sottolineare che SARS-CoV-2 ha subito mutazioni impensabili nell’ambito dei meccanismi convenzionali di mutazione del coronavirus e speriamo che la possibilità di una teoria di origine artificiale venga inclusa nella discussione seria sulla formazione di varianti SARS-CoV-2.
Tuttavia, l’analisi che abbiamo qui mostrato conclude che le Omicron-varianti sono formate da un meccanismo completamente nuovo che non può essere spiegato dalla biologia precedente.
Il modo in cui si sono verificate le mutazioni SARS-CoV-2279 dovrebbe indurre a riconsiderare la pandemia SARS-CoV-2.
2- Anomalous biases of reverse mutations in SARS-CoV-2 variants (Distorsioni anomale delle mutazioni inverse nelle varianti SARS-CoV-2)
Authors: Hideki Kakeya (Istituto di Ingegneria dei Sistemi e dell’Informazione, Università di Tsukuba), Tatsuya Kanzaki (Scuola di specializzazione in scienza e tecnologia, Università di Tsukuba)
PREPRINT: Jxiv – Publication date (Electronic): 9 agosto 2023
https://doi.org/10.51094/jxiv.545
Abstract
Sono stati studiati pattern anomali di mutazione inversa nelle varianti Delta e nelle varianti Omicron.
Uno studio precedente sugli Omicron BA.1, BA.1.1 e BA.2 ha trovato quasi tutte le variazioni di sequenze contenenti solo una mutazione inversa e nessun altro punto mutazioni, suggerendo l’origine di laboratorio della variante Omicron.
Vengono confrontati gli istogrammi delle mutazioni nelle proteine spike delle varianti principali, dove BA.1 si distingue per l’alto tasso di mutazioni inverse e la bassa varietà di mutazioni. Tra le mutazioni inverse di BA.1 ,
È meno probabile che la reversione di H681P preservando K679 emerga naturalmente attraverso ricombinazione omologa, mutazione puntiforme o entrambi messi insieme quando si prendono in considerazione l’allineamento della sequenza e lo spettro delle mutazioni.
Le sequenze che includono sia K679 che P681 sono registrate da più mittenti , che consolida la loro esistenza.
Le mutazioni inverse G614D, una inversione della mutazione puntiforme più antica e dominante nella SARS-CoV-2, nella variante Delta sono concentrate intorno ai Grandi Laghi, mentre la mutazione G614D nella linea BA.2 è concentrata su ambedue le sponde del fiume Hudson.
Per chiarire l’origine di queste sequenze che è improbabile che emergano attraverso la diffusione nella comunità, sono necessarie ispezioni di laboratori, dove la distribuzione geografica delle rilevazioni di sequenze anomale può aiutare a restringere le potenziali fonti.
3- Natural selection shapes the evolution of SARS-CoV-2 Omicron in Bangladesh (La selezione naturale modella l’evoluzione di SARS-CoV-2 Omicron in Bangladesh)
Authors: Mohammad Tanbir Habib, Saikt Rahman, e altri (Institute for Developing Science and Health Initiatives – ideSHi; Dacca)
Print: Front Genet. 2023; 14: 1220906 – Published online 9 agosto 2023
doi:10.3389/fgene.2023.1220906 PMID: 37621704
[ Nota del traduttore: Nella genetica delle popolazioni, la selezione direzionale (spesso chiamata anche selezione positiva) è un meccanismo o modalità particolare di selezione naturale che si verifica quando la selezione favorisce un singolo allele e perciò la frequenza allelica cambia continuamente verso una particolare direzione.
Questo contrasta con la selezione stabilizzante, in cui la selezione può favorire più alleli, o la selezione purificante, che rimuove mutazioni dannose da una popolazione. ]
Abstract
La sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2) si è evoluta per dare origine a una variante preoccupante altamente trasmissiva e in grado di sfuggire al sistema immunitario, nota come Omicron.
Molti aspetti dell’evoluzione della SARS-CoV-2 e delle forze trainanti delle epidemie di Omicron in corso rimangono poco chiari.
La sostituzione nel dominio di legame del recettore (RBD) nella proteina spike è una delle strategie primarie di SARS-CoV-2 Omicron per ostacolare il riconoscimento da parte del recettore dell’enzima di conversione dell’angiotensina 2 (ACE2) ospite ed evitare l’attivazione della difesa anticorpo-dipendente.
Qui, abbiamo analizzato l’evoluzione adattiva all’interno dei genomi Omicron SARS-CoV-2 riportati dal Bangladesh nel database pubblico GISAID (www.gisaid.org; datato 2 aprile 2023).
Il rapporto tra il tasso di sostituzione dei nucleotidi non sinonimi (Ka) e sinonimi (Ks), indicato come ω, è un indicatore della pressione selettiva che agisce sui geni codificanti proteine. Una proporzione maggiore di sostituzioni non sinonime con sinonime (Ka/Ks o ω > 1) indica una selezione positiva, mentre Ka/Ks o ω vicino allo zero indica una selezione purificante.
Una quantità uguale di sostituzioni non sinonime e sinonime (Ka/Ks o ω = 1) si riferisce a siti ad evoluzione neutrale.
Abbiamo trovato prove di evoluzione adattativa all’interno del gene spike (S) di SARS-CoV-2 Omicron isolato dal Bangladesh. In totale, 22 siti del codone del gene S hanno mostrato una firma di selezione positiva.
I dati hanno anche evidenziato che il motivo di legame del recettore all’interno dell’RBD della glicoproteina spike è un punto caldo dell’evoluzione adattativa e molti dei codoni avevano ω>1.
È noto che alcuni di questi siti adattativi nell’RBD della proteina spike sono associati ad un aumento della fitness virale. Anche il gene M e ORF6 hanno subito una selezione positiva.
Questi risultati suggeriscono che, sebbene la selezione purificatrice sia la forza evolutiva dominante, anche la selezione darwiniana positiva svolge un ruolo vitale nel plasmare l’evoluzione di SARS-CoV-2 Omicron in Bangladesh.
Discussione
La proteina spike svolge un ruolo cruciale nel legame dei recettori e nella fusione della membrana, consentendo all’agente patogeno di entrare nella cellula ospite.
I vaccini basati su sequenze di picchi possono attivare il sistema immunitario ospite affinché riconosca SARS-CoV-2 attraverso queste firme molecolari, creando barriere per questi primi eventi di infezione.
D’altra parte, SARS-CoV-2 ha accumulato dozzine di mutazioni non sinonime nel gene S da selezionare per vantaggi legati all’infettività e all’antigenicità (Li et al., 2020b).
Sebbene l’evoluzione di SARS-CoV-2 Omicron in Bangladesh sia guidata principalmente dalla selezione purificante, abbiamo trovato un hotspot mutazionale all’interno del gene S.
La proporzione di siti selezionati positivamente nell’RBM del gene S era significativamente più alta di quella nell’altra parte del gene (Tabella 2).
Molti dei siti ad evoluzione adattiva identificati in questo studio sono noti per modulare la forma fisica della SARS-CoV-2 (Yang, 2021; Liu et al., 2022b; Saito et al., 2022).
Tuttavia, i dati genomici rappresentano una parte molto piccola della pandemia in Bangladesh ed è necessaria una maggiore sorveglianza.
Un risultato simile ottenuto dal maggior numero di genomi Omicron SARS-CoV-2 ottenuti dal Bengala occidentale, in India, convalida i nostri risultati.
Inoltre, la mancanza di pressione selettiva sul gene S che rappresenta il delta SARS-CoV-2 del Bangladesh indica una possibile correlazione tra vaccinazione ed evoluzione adattativa.
L’analisi genetica funzionale dei siti selezionati positivamente qui identificati potrebbe scoprire nuovi aspetti degli adattamenti avvenuti nelle interfacce virus-ospite.
[ Nota del traduttore: Il vaccino Pfizer/BioNTech non è stato distribuito in India e nel Bangladesh la sua distribuzione è iniziata solo a partire da ottobre 2021 tramite il COVAX (COVID-19 Vaccines Global Access) che era un programma internazionale per l’accesso solidale ai vaccini anti COVID-19.
La variante Omicron (B.1.1.529 Voc) era stata segnalata dall’OMS quasi un anno prima, il 26 novembre 2020, a circa 12 mesi dall’inizio della pandemia SARS-CoV-2 (varianti Alfa e Delta).
A tale data, solo Cina e Russia avevano già autorizzato le prime dosi dei propri vaccini (a luglio ed agosto 2020), prima ancora che fossero interamente testate e a metà dicembre 2020 avevano vaccinato più di un milione di cinesi e 440mila russi. ]
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