Il coronavirus 2 da sindrome respiratoria acuta grave, abbreviato in SARS-CoV-2 (acronimo dall'inglese Severe Acute Respiratory Syndrome COronaVirus 2), in precedenza nominato nuovo coronavirus del 2019 (2019-nCoV), è un ceppo virale della specie Betacoronavirus pandemicum facente parte del genere Betacoronavirus (famiglia Coronaviridae), sottogenere Sarbecovirus, scoperto intorno alla fine del 2019; si tratta del settimo coronavirus riconosciuto in grado di infettare esseri umani.
Il nome ufficiale dato dall'Organizzazione mondiale della sanità alla sindrome causata dal virus è COVID-19 (abbreviazione dell'inglese COronaVIrus Disease-2019). Il nome viene impropriamente e ormai largamente usato come sinonimo del virus stesso, sebbene si riferisca alla patologia da esso causata.
Il virus è stato sequenziato genomicamente dopo un test di acido nucleico effettuato su un campione prelevato da un paziente colpito da una polmonite, di cui non si conosceva la causa, all'inizio della pandemia del 2019-2023 a Wuhan.
Caratteristiche biologiche
Il coronavirus SARS-CoV-2 è un ceppo virale appartenente al sottogenere Sarbecovirus, della sottofamiglia dei coronavirus (Orthocoronavirinae), responsabili di patologie che vanno dal raffreddore comune a malattie più gravi come la sindrome respiratoria mediorientale (MERS) e la sindrome respiratoria acuta grave (SARS). I coronavirus sono una vasta famiglia di virus, ma solo sei (229E, NL63, OC43, HKU1, MERS-CoV, SARS-CoV) erano precedentemente noti per la capacità di infettare gli esseri umani; quindi il SARS-CoV-2 è il settimo.
La sostanziale differenza dai precedenti è il periodo di incubazione, che va da 2 a 14 giorni durante i quali non provoca alcun sintomo. Il 26 gennaio 2020, Ma Xiaowei (ministro in carica per la Commissione Nazionale di Sanità cinese) ha dichiarato che "il nuovo coronavirus è contagioso, seppur limitatamente, anche nel suo periodo di incubazione, che dura fino a 14 giorni". L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ritiene che il numero di riproduzione di base che rappresenta la potenziale trasmissibilità del virus da persona a persona sia tra 1,4 e 3,8. Questo valore indica il numero di altre persone a cui un paziente appena infetto può trasmettere la malattia, qualificando dunque il nuovo SARS-CoV-2 come infettivo quanto il SARS-CoV del 2002. Durante una conferenza di aggiornamento del 29 gennaio 2020, l’Organizzazione Mondiale della Sanità fa sapere che il metodo di trasmissione non è solo diretto, ma anche indiretto per contatto.
Il genoma del SARS-CoV-2 è formato da 29.881 nucleotidi di cui l'89% identici a quelli del SARS-like-CoVZXC21 (diffuso nei pipistrelli) e l'82% identici a quelli del SARS-CoV; tuttavia solo il 40% degli aminoacidi coincide con quelli dei coronavirus legati alla SARS. Chan JF, Kok KH, Zhu Z, Chu H, To KK, Yuan S, Yuen KY, Genomic characterization of the 2019 novel human-pathogenic coronavirus isolated from a patient with atypical pneumonia after visiting Wuhan Recentemente, inoltre, un lavoro pubblicato sulla rivista Nature ha identificato delle specie di pipistrelli residenti nelle caverne del Laos settentrionale con un'identità di sequenza genomica superiore al 96% ed elevata similarità strutturale delle proprie proteine vitali ai fini della capacità replicativa ed infettiva, indicandoli come i virus animali più prossimi al SARS-CoV-2.
Non è stato chiarito come il virus avrebbe potuto trasferirsi da ospiti a sangue freddo a ospiti a sangue caldo. Un evento di ricombinazione omologa può aver mescolato un virus del sottogenere A (Embecovirus, virus simili a SARS Bat CoVZC45 e CoVZXC21) con la proteina legante del recettore di un Beta-CoV ancora sconosciuto.
Genoma virale
Il 22 gennaio 2020, il Journal of Medical Virology ha pubblicato un rapporto con analisi genomica indicante che i serpenti nell'area di Wuhan sono "tra gli animali selvatici, il più probabile serbatoio" per il virus, ma sono necessarie ulteriori ricerche.
Infatti, le sequenze del betacoronavirus di Wuhan mostrano somiglianze con i betacoronavirus trovati nei pipistrelli; tuttavia, il virus è geneticamente distinto da altri coronavirus come quello correlato alla sindrome respiratoria acuta grave (SARS) e il coronavirus correlato alla sindrome respiratoria mediorientale da Coronavirus (MERS).
Il SARS-CoV-2 è strettamente correlato al SARS-CoV-1 (identico dal 75% all'80%). Gli istituti di ricerca e per il controllo delle malattie cinesi hanno isolato cinque genomi del nuovo coronavirus, tra cui BetaCoV/Wuhan/IVDC-HB-01/2019, BetaCoV/Wuhan/IVDC-HB-04/2020, BetaCoV/Wuhan/IVDC-HB-05/2019, BetaCoV/Wuhan/WIV04/2019 e BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-01/2019. Il suo genoma è costituito da una singola elica di RNA di circa 30 kb (30 000 basi).
Struttura
Ogni virione SARS-CoV-2 ha un diametro di circa 50-200 nanometri.
Come altri coronavirus, SARS-CoV-2 presenta quattro proteine strutturali, note come: proteina S (spike o spinula), E (involucro), M (membrana) e N (nucleocapside); la proteina N contiene il genoma dell'RNA mentre le proteine S, E e M creano insieme il capside virale. La proteina spike, che è stata analizzata a livello atomico mediante microscopia crioelettronica, è quella che permette al virus di attaccarsi alla membrana di una cellula ospite.
Gli esperimenti di modellizzazione delle proteine sulla proteina S del virus hanno suggerito che SARS-CoV-2 ha affinità con i recettori dell'enzima 2 di conversione dell'angiotensina (ACE2) delle cellule umane per usarle come "porta" di entrata nella cellula.
Al 22 gennaio 2020, un gruppo cinese che lavorava con il genoma virale completo e un gruppo statunitense che utilizzava metodi di genetica inversa, hanno dimostrato indipendentemente che ACE2 era in grado di agire da recettore per SARS-CoV-2. Gli studi hanno dimostrato che il SARS-CoV-2 ha un'affinità più elevata con ACE2 umano rispetto al SARS-CoV.
La proteina S è suddivisa in due subunità S1 e S2, la subunità S1 contiene il dominio di unione al recettore (DUR) ed è responsabile dell'attacco iniziale del virus alla cellula, tramite unione S1-recettore cellulare, mentre la subunità S2 è responsabile della fusione nella membrana cellulare per l'inserimento del RNA virale all'interno. Nei virus maturi la proteina S è presente come un trimero a forma di fungo con un DUR localizzato su ognuna delle tre subunità S1 che fanno da testa poggiando su uno stelo molto flessibile composto dalle subunità S2. Le proteine S appaiono distribuite aleatoriamente sulla superficie virale. I DUR cambiano continuamente tra posizione alzata e sdraiata. A differenza della proteina S del SARS-CoV in cui i DUR sono preferibilmente in posizione alzata, la proteina S del SARS-CoV-2 mantiene prevalentemente i DUR in posizione sdraiata. Questo spiega il fatto che nonostante il DUR del SARS-CoV-2 mostri maggiore affinità per l'ACE, la sua minore accessibilità fa risultare una affinità d'unione SARS-CoV-2-ACE comparabile o minore dell'affinità SARS-CoV-ACE. Ma questa caratteristica di avere un DUR più nascosto rende più facile l'evasione dall'immunosorveglianza dell'organismo ospite.
Come le proteine di fusione di molti altri virus, la proteina S è attivata da proteasi cellulari presenti sulla superficie delle cellule umane. L'attivazione di tale proteina del SARS-CoV-2 è un processo che richiede il taglio proteolitico in due distinti punti, S1/S2 e S2', che separa le due subunità S1 e S2 che però rimangono unite non covalentemente. I tagli sono dovuti a due proteine presenti sulla membrana della cellula ospite, al punto S1/S2 tramite la furina, una proteina transmembrana che normalmente catalizza il rilascio di proteine mature a partire da precursori, e al punto S2' tramite la serina proteasi 2 transmembranica (TMPRSS2), il cui ruolo fisiologico è tuttora ignoto. Il taglio al sito S2' appena sopra il peptite idrofilo di fusione sembra sia responsabile dell'inizio del attività di fusione membranica. In seguito al taglio si ha lo sbloccaggio del peptide di fusione (PF) che a questo punto si protende per fondersi alla membrana cellulare.
Una variante della proteina S originale di Wuhan, nota come D614G già individuata nei primi mesi del 2020 ha iniziato a prendere piede in Europa per poi diffondersi successivamente in Nord America, Oceania e Asia per diventare progressivamente a partire da marzo la più diffusa al mondo. Tale mutazione derivata da una mutazione missenso nel gene codificante la proteina S, risultante nel cambio di un amminoacido aspartato a una glicina nella posizione 614. Nonostante la variante D614G presenti una morfologia e capacità neutralizzante simile alla variante di Wuhan, la prevalsa sul ceppo iniziale è stata spiegata in esperimenti in vitro en in vivo con un'aumentata affinità per l'ACE2 della cellula ricevente, aumentata replicazionne e trasmissione. La variante D614G oltre al cambio nella posizione 614 è accompagnata nella maggior parte dei casi da altre 3 mutazioni ed è stata considerata dall'agosto 2020 la forma mondiale dominante.
A causa della rilevanza della proteina S nell'attacco alle cellule ospiti per la proliferazione del virus, una pressione selettiva continua causata da persone immunizzate naturalmente o tramite vaccinazione ha portato a far prevalere la diffusione di varianti virali con modifiche nella sequenza di questa proteina. Questo ha originato varianti virali del SARS-CoV-2 con capacità di maggiore infettività e/o migliore evasione del sistema immunitario, le prime scoperte furono originariamente in Inghilterra (B.1.1.7), Sudafrica (B.1.351), Brasile (P.1) e India (B.1.617). Le altre proteine del virus non subendo una pressione selettiva elevata non hanno subìto variazioni rilevanti nel tempo e sono anche tra le più conservate tra i vari coronavirus umani preesistenti.
Persistenza del virus Diverse ricerche cercano di stabilire la persistenza del SARS-CoV-2 su vari tipi di superfici e ambienti anche in relazione alle condizioni variabili di temperatura, umidità, ecc.
Aria Ricerche indicano che il virus può rimanere infettivo negli aerosol per ore mentre sulle superfici fino a giorni. Infatti, la COVID-19 è trasmessa dagli aerosol, in cui occorrono circa 66 minuti affinché si dimezzi il numero delle particelle di virus vitali. Il 25% mantiene ancora la virulenza dopo poco più di un'ora e il 12,5% della carica virale persiste dopo circa tre ore.
Metalli e altri materiali Sull'acciaio inossidabile, per dimezzare la carica virale sono necessarie 5 ore e 38 minuti. Sulla plastica, invece, l'emivita è di 6 ore e 49 minuti; sul cartone l'emivita è di circa tre ore e mezzo. La carica virale sul rame si dimezza più velocemente che altrove, dove la metà del virus viene inattivato entro 45 minuti.
Acqua I sistemi di sanificazione delle acque potabili dovrebbero garantire di rimuovere o inattivare il virus, così come quelli delle piscine e delle vasche di idromassaggio.
Al 23 marzo 2020 si ritiene che il rischio di trasmissione della COVID-19 attraverso i sistemi fognari sia basso; pur non potendolo escludere del tutto a oggi non ci sono prove che ciò si sia verificato. Nell'epidemia di SARS del 2003, è stata documentata la trasmissione associata agli aerosol delle acque reflue; per cui va monitorata l'efficienza dei sistemi di clorazione delle acque reflue. Una ricerca indica come la ricerca con Wastewater-Based Epidemiology (WBE) individua efficacemente i casi positivi di SARS-CoV-2 stimati dai titoli virali delle acque reflue è di ordini di grandezza maggiore del numero di casi confermati clinicamente; questo facilita le autorità a comprendere meglio la progressione il tasso di mortalità e la progressione della malattia.
Varianti genomiche e sierotipi