Come i paesi usano la genomica per aiutare a evitare una seconda ondata di coronavirus
Poiché molti paesi escono dall’isolamento, i ricercatori sono pronti a utilizzare il sequenziamento del genoma per evitare una seconda ondata di infezioni da COVID-19.
Da quando la prima sequenza del nuovo coronavirus, SARS-CoV-2, è stata condivisa online l’11 gennaio, gli scienziati hanno sequenziato e condiviso circa 32.000 genomi virali provenienti da tutto il mondo. Una tale quantità di dati ha permesso ai ricercatori di rintracciare l’origine dei focolai di COVID-19 nei loro Paesi e di individuare quando si è verificata la trasmissione comunitaria2.
Ora, i Paesi che hanno soppresso con successo le infezioni stanno entrando nella fase successiva della pandemia di COVID-19, dove c’è il rischio che nuovi casi appaiano come restrizioni sociali che facilitano l’insorgere di nuovi casi. I ricercatori affermano che la genomica sarà fondamentale per tracciare e controllare rapidamente queste epidemie. Gli studi dimostrano già che le epidemie tendono ad essere sempre più brevi quando la genomica viene utilizzata per aiutare a rintracciare i contatti1.
“Quando i casi sono pochi, la genomica può dirvi molto rapidamente con cosa avete a che fare e quindi guidare gli interventi di precisione”, dice Gytis Dudas, un consulente bioinformatico del Gothenburg Global Biodiversity Centre in Svezia.
Diversi luoghi si trovano in una posizione particolarmente favorevole per farlo perché hanno investito nel sequenziamento del genoma all’inizio della pandemia e hanno un numero relativamente piccolo di casi. I ricercatori in Nuova Zelanda e almeno uno stato in Australia hanno deciso di puntare a sequenziare la maggior parte dei genomi del coronavirus nel loro paese o stato.
Con la diffusione della SARS-CoV-2 in tutto il mondo, cominciarono a formarsi lignaggi distinti man mano che i virus che circolavano nelle diverse regioni si evolvevano gradualmente. Confrontando le sequenze, i ricercatori possono rapidamente escludere possibili linee di trasmissione se due sequenze non corrispondono, o collegare insieme casi che lo fanno.
Anche gli scienziati nel Regno Unito, negli Stati Uniti e in altri Paesi stanno sequenziando la SARS-CoV-2 da un’ampia proporzione di casi, ma poiché le loro epidemie sono ancora in corso e il numero di casi è elevato, la genomica viene utilizzata per monitorare la diffusione e aiutare a identificare la fonte di alcuni casi in cui la tracciabilità dei contatti non riesce. Ma tali interventi dipendono da un’ampia campionatura, e quindi nei luoghi in cui i test diagnostici sono limitati, ci saranno anche lacune nei dati genomici.
Velocemente fuori dai limiti
Prima che il primo caso segnalato arrivasse in Australia da Wuhan, in Cina, il 19 gennaio, i ricercatori di un laboratorio di Melbourne che di solito indaga sui focolai di malattie di origine alimentare hanno iniziato a preparare la sequenza dei genomi della SARS-CoV-2 nello stato di Victoria.
Abbiamo detto: “Sequenziamo ogni caso positivo”, dice Torsten Seemann, bioinformatico del Laboratorio di Sanità Pubblica dell’Unità di Diagnostica Microbiologica con sede presso il Peter Doherty Institute for Infection and Immunity di Melbourne.
Finora, il team di Seemann ha sequenziato tre quarti dei circa 1.700 casi dello stato, ritenuti la copertura di sequenziamento più completa al mondo per un’epidemia di malattia infettiva. A titolo di confronto, i ricercatori che lavorano sull’epidemia di Ebola in Africa occidentale 2014-16 hanno sequenziato il 5% (1.610 campioni) di tutti i casi infetti5 in poco meno di 3 anni.
I dati della sequenza hanno contribuito a risolvere la vera fonte di esposizione per un operatore sanitario, dimostrando che ha contratto il virus in occasione di un evento sociale e non da un paziente in ospedale. “Senza la genomica, e solo intervistando, non saresti mai in grado di dire quale fosse. Le informazioni hanno impedito la necessità di un’indagine su una possibile epidemia in ospedale”, dice Seemann.
Riaprire i confini
Il team di Seemann si sta preparando a utilizzare i dati genomici per aiutare a identificare la probabile origine dei nuovi casi che si presentano man mano che le restrizioni sociali di Victoria si attenuano. I funzionari della sanità pubblica saranno in grado di prendere decisioni per controllare le epidemie molto più velocemente di quanto fosse possibile nelle prime settimane della pandemia, quando c’erano meno genomi da confrontare, dice.
I dati genomici saranno particolarmente importanti quando riprenderanno i viaggi regionali. I confini di tutti gli stati australiani sono stati chiusi da marzo, ma si prevedono nuove infezioni alla riapertura. Negli ultimi due mesi i genomi virali saranno mutati quanto basta per capire se provengono da fuori dello stato, dicono i ricercatori. “Non appena avremo la sequenza, saremo in grado di dire se è arrivato o meno oltre il confine”, dice Seemann.
Gli scienziati in Nuova Zelanda hanno finora sequenziato il 25% dei 1.154 casi segnalati. Il loro obiettivo è di ottenere un quadro il più completo possibile, dice Joep de Ligt, bioinformatico capo dell’Istituto neozelandese di scienze ambientali e ricerca vicino a Wellington, che sta sequenziando i casi del Paese. Con l’aggiunta di ogni sequenza, è più probabile che i ricercatori siano in grado di individuare dove si inserisce il caso successivo.
Ma i dati della sequenza si stanno già dimostrando utili per rispondere alle epidemie, dice. I dati genomici hanno identificato i collegamenti tra i casi che sono mancati per il tradizionale tracciamento dei contatti e hanno districato due cluster che si pensava fossero uno solo.
Diffusione nella comunità
Nel Regno Unito, con un numero molto maggiore di casi, a marzo si è costituito il COVID-19 Genomics UK Consortium, che comprende centri di ricerca e laboratori universitari. Finora ha sequenziato 20.000 genomi virali, che rappresentano quasi il 10% dei casi confermati in laboratorio nel Paese, dice Nick Loman, un bioinformatico dell’Università di Birmingham che fa parte del consorzio. È stato uno dei pionieri degli strumenti di sorveglianza genomica rapida durante l’epidemia di Ebola, che ora vengono utilizzati durante la pandemia di COVID-19.
Il team non ha fissato un obiettivo come la Nuova Zelanda, dice Loman, in parte perché il Regno Unito ha così tanti casi – avvicinandosi a 265.000 infezioni confermate al 27 maggio. Il loro obiettivo è invece quello di generare un campione rappresentativo di sequenze da tutto il Regno Unito che possa supportare le indagini epidemiologiche.
“Scivola tra le crepe”.
Ma l’uso della genomica come parte della risposta a un’epidemia ha dei limiti, dice de Ligt. Con la SARS-CoV-2, le persone che soffrono di infezioni asintomatiche hanno poche probabilità di essere sottoposte a test, dice de Ligt. “C’è il rischio reale che qualcosa sfugga di mano”.
La sorveglianza genomica si basa anche su test diagnostici diffusi per catturare le sequenze in primo luogo, dice Loman. Il Regno Unito è stato inondato di casi ed è stato lento ad aumentare i test diagnostici. “C’è sempre la possibilità che alcuni casi non siano stati campionati”, dice.
Loman osserva che la sorveglianza genomica globale sarà importante quando riprenderanno i viaggi internazionali.
Ma l’uso dell’analisi genomica per aiutare a rintracciare i contatti è in gran parte limitato ai paesi ad alto reddito, dice Meru Sheel, un epidemiologo dell’Australian National University di Canberra. Vorrebbe che la genomica venisse considerata come uno strumento per la risposta alle epidemie in paesi con risorse limitate nella regione dell’Asia-Pacifico, come è stato nella Repubblica Democratica del Congo, Sierra Leone e Guinea durante l’epidemia di Ebola.
