Un gruppo di immunologi e bioinformatici ha identificato una specifica firma biologica nel sistema immunitario lasciata dai virus: così in futuro si potrebbe individuare, mediante una metodica che rintraccia questa firma, la presenza di un'infezione virale. Lo studio, condotto da un gruppo di sei immunologi ed esperti in informatica della Stanford University Medical Center, è pubblicato su Immunity, rivista del gruppo di Cell. In particolare, gli autori della ricerca hanno individuato un particolare ‘pattern’, ovvero una sorta di ‘percorso’ biologico, con cui si esprimoni i geni, che potrebbe permettere di discriminare i pazienti con infezioni causate da virus da quelle causate da batteri: questo risultato, dunque, potrebbe aiutare a decidere se scegliere un trattamento antibiotico o meno. Il laboratorio di Purvesh Khatri, PhD, professore associato di medicina e autore senior dello studio, ha finanziato lo sviluppo di un test in grado di discriminare queste due differenti situazioni. Gli autori principali della ricerca sono i seguenti due esperti: Marta Andres-Terre e Helen McGuire.
È noto che quando un patogeno infetta le cellule dell’organismo, l’infezione, un po’ come un primo interruttore di una catena di eventi, coinvolge il sistema immunitario e cambia l’espressione di centinaia di geni (un processo, quest’ultimo, nel quale le cellule estraggono le informazioni dai geni e le trasformano in molecole, proteine o RNA).
Nello studio, i ricercatori hanno raccolto campioni di cellule del sangue e dei tessuti di 2.339 partecipanti: nella selezione, sono stati scelti alcuni individui che non presentavano alcun virus ed altri con infezioni da patogeni tra cui il batterio dell’Escherichia coli, lo Stafilococco aureo, lo Penumococco, la salmonella, il coronavirus SARS, l’enterovirus e l’adenovirus. Gli autori dello studio hanno effettuato indagini (analisi sull'espressione genica, per ulteriori approfondimenti si rimanda alla pubblicazione* su Immunity) sui campioni ogni otto ore per cinque giorni di seguito.
All’interno del vasto campione raccolto, i risultati mostrano che, in caso di infezione virale, gli stessi 396 geni risultavano variati nella loro espressione, in particolare aumentati (161 di essi) o diminuiti (235 di essi). Queste nuove firme biologiche si manifestavano nelle persone con infezione virale e non in quelle non infette o con un’infezione batterica, sottolineano gli autori dello studio, ed erano presenti anche prima che si presentassero i primi sintomi nel paziente.
Inoltre, gli scienziati hanno identificato anche una seconda firma biologica che potrebbe consentire di distinguere specificamente le influenze da altre infezioni respiratorie. Secondo quanto emerso dalla ricerca, tale firma specifica dell’influenza si manifesta mediante la variazione dell’espressione soltanto di 11 geni e potrebbe permettere di distinguere questa malattia da altre infezioni virali nonché da infezioni di natura batterica.
In base ai risultati dello studio odierno, tale marchio biologico, inoltre, è stato in gradi di far rilevare la presenza del virus influenzale cireca 24 ore prima che si presentassero i primi sintomi, spiegano gli autori dello studio: “così potremmo essere in grado di prevedere 24 ore prima chi mostrerà tali sintomi”, ha dichiarato il bioinformatico Khatri, che descrive come il team sia stato fortemente spinto, nella ricerca, dall’obiettivo a lungo termine di poter sviluppare farmaci antivirali ad ampio spettro. Tra questi. anche alcuni farmaci contro la febbre dengue e altri infezioni killer, paragonabili per efficacia agli antibiotici ad ampio spettro utilizzati da moltissime persone contro infezioni batteriche fatali. Nello studio, inoltre, gli scienziati sono riusciti a distinguere i pazienti affetti da polmonite virale da quelli con polmonite batterica.
Un altro elemento emerso dallo studio riguarda il fatto che la presenza di questa firma biologica del virus potrebbe permettere di verificare se il paziente che ha da poco effettuato la vaccinazione antiinfluenzale stia sviluppando l’immunità contro il virus stesso. In base a tre ricerche indipendenti, i ricercatori hanno illustrato che le persone che avevano risposto alla vaccinazione (sviluppando l’immunità specifica) mostravano anche la ‘firma’ biologica dell’influenza negli 11 geni coinvolti in questo meccanismo: in pratica, spiegano gli autori dello studio, è come dire che, se si osserva la firma nell’espressione genica, la persona ha risposto al vaccino. “Abbiamo identificato una firma comune che collega l’infezione e la vaccinazione”, ha affermato Khatri. Gli autori dello studio hanno dichiarato che si tratta della prima volta in cui si dimostra che una ‘firma’ del genere possa essere utilizzata come “messaggero” di qualsiasi meccanismo immunitario indotto sia da una vaccinazione che da un’infezione.
Viola Rita
*Marta Andres-Terre, Helen M. McGuire, Yannick Pouliot, Erika Bongen, Timothy E. Sweeney, Cristina M. Tato, Purvesh Khatri. Integrated, Multi-cohort Analysis Identifies Conserved Transcriptional Signatures across Multiple Respiratory Viruses, Immunity, Volume 43, Issue 6, p1199–1211, 15 December 2015, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.immuni.2015.11.003
Lo studio è stato finanziato dai seguenti Istituti: National Institutes of Health, La Caixa Foundation, National Health and Medical Research Council, Stanford Institute for Immunity, Transplantation and Infection; inoltre, la ricerca è stata supportata anche dal Dipartimento di Medicina e dal Dipartimento di Chirurgia di Stanford.
Tra gli altri autori dello studio: Erika Bongen; il ricercatore associato Timothy Sweeney, PhD; e Cristina Tato, PhD, MPH, ricercatrice e science analyst.