Development of a DNA-launched reverse genetics system for a highly virulent porcine deltacoronavirus and infectious dose-dependent characterization of a rescued virus in vivo
Questo studio ha sviluppato con successo un sistema di genetica inversa lanciato tramite DNA per un altamente virulento deltacoronavirus suico (PDCoV) e ha utilizzato il virus recuperato per dimostrare che, mentre dosi infettive elevate causano gli esiti clinici e la mortalità più gravi, dosi inferiori risultano paradossalmente in un maggiore shedding virale e cariche intestinali, fornendo approfondimenti critici per le future strategie di controllo e lo sviluppo di vaccini.
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I virus sono invasori microscopici che dirottano le cellule degli esseri viventi per creare altri esemplari di se stessi. Quando questi invasori attaccano l'intestino dei maialini, causano una malattia chiamata coronavirus delta suino, o PDCoV. Questa malattia provoca vomito grave e diarrea acquosa, che può uccidere rapidamente i giovani suini e causare perdite finanziarie massicce per gli allevatori. Per anni, gli scienziati hanno lottato per capire esattamente come funzioni questo virus perché esso cambia costantemente il proprio codice genetico, rendendo difficile lo studio in modo controllato. Per risolvere questo problema, i ricercatori avevano bisogno di un modo per creare una copia perfetta e immutabile del virus in un ambiente di laboratorio. Ciò avrebbe permesso loro di testare come la quantità di virus che un maialino riceve influenzi la gravità della malattia, una domanda che era rimasta poco chiara.
Un team di scienziati della Gyeongsang National University in Corea del Sud e della ChoongAng Vaccine Laboratories si è messo in moto per costruire questo strumento. Hanno iniziato con un ceppo del virus particolarmente pericoloso, noto come GNU-2105, che era stato isolato da un allevamento dove molti maialini erano morti. Invece di lavorare direttamente con il virus, che è composto da materiale genetico fragile chiamato RNA, i ricercatori hanno costruito una copia completa e stabile del DNA del virus all'interno di un contenitore batterico. Pensate a questo progetto come a un manuale di istruzioni maestro che, quando inserito in una cella vivente, dice a quella cella di costruire il virus da zero. Hanno costruito con successo questa copia di DNA e l'hanno utilizzata per recuperare una versione vivente del virus in una capsula di Petri. Questo nuovo virus, che hanno chiamato icGNU-2105, si è comportato esattamente come l'originale virus selvatico, dimostrando che il loro progetto di DNA era uno strumento accurato e affidabile per la ricerca.
Con questo nuovo strumento in mano, i ricercatori sono passati alla fase successiva: testare come la dose del virus cambi l'esito negli animali. Hanno raccolto sedici maialini appena nati, tutti di cinque giorni, e li hanno divisi in quattro gruppi. Tre gruppi hanno ricevuto il virus, ma con intensità diverse: una dose alta, una dose media e una dose bassa. Il quarto gruppo ha ricevuto un liquido innocuo come controllo. Gli scienziati hanno poi osservato attentamente i maialini per una settimana, controllando il peso, il comportamento e la consistenza delle feci. Hanno anche raccolto campioni per misurare quanto virus veniva espulso nelle feci ed hanno esaminato l'intestino degli animali dopo l'esperimento per vedere il danno fisico causato dall'infezione.
I risultati hanno rivelato un quadro sorprendente e complesso di come il virus attacca. Il gruppo che ha ricevuto la dose più alta di virus ha subito le conseguenze cliniche più gravi. Questi maialini hanno perso più peso, hanno mostrato i segni di malattia peggiori e hanno avuto il tasso di mortalità più alto, con tre maialini su quattro morti entro una settimana. Anche il danno al loro intestino è stato il più visibile, con il tessuto che appariva sottile e trasparente. Tuttavia, quando gli scienziati hanno osservato quanto bene il virus si stesse moltiplicando all'interno degli animali, la storia è cambiata. I maialini che avevano ricevuto le dosi medie e basse avevano in realtà quantità di virus nelle feci e nell'intestino superiori rispetto al gruppo che aveva ricevuto la dose alta. In altre parole, gli animali che avevano ricevuto più virus non avevano necessariamente più virus in replicazione al loro interno, eppure erano quelli che stavano peggio e avevano maggiori probabilità di morire.
Questa scoperta mette in discussione l'idea semplice che un virus maggiore significhi sempre più virus all'interno del corpo. I ricercatori suggeriscono che la malattia grave nel gruppo ad alta dose possa essere causata dal fatto che il sistema immunitario dei maialini reagisce in modo eccessivo allo shock iniziale massiccio dell'infezione, piuttosto che solo per il puro numero di particelle virali. Mentre le dosi inferiori permettevano al virus di replicarsi efficientemente e diffondersi, la dose alta sembrava innescare una risposta più violenta che causava maggiori danni ai tessuti e mortalità. Lo studio conferma che la relazione tra quanto virus un animale riceve e quanto sta male non è una linea retta. Creando un sistema affidabile basato sul DNA per studiare questo virus, il team ha fornito un nuovo e potente metodo per permettere agli scienziati di indagare esattamente come questi virus causano malattie e per sviluppare modi migliori per proteggere i suini in futuro.
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