Tissue-specific virome variation and diversity of the Himalayan marmot on the Qinghai-Tibet Plateau

Molto sopra la linea degli alberi sull'altopiano del Qinghai-Tibet, l'altopiano più alto ed estremo del mondo, un ecosistema unico prospera nell'aria rarefatta e nelle temperature gelide. Questo ambiente ostile è la dimora della marmotta dell'Himalaya, un grande roditore scavatore che vive in colonie dense. Per decenni, gli scienziati hanno osservato attentamente questi animali, principalmente perché sono noti portatori dei batteri che causano la peste. Tuttavia, il mondo virale all'interno di queste marmotte è rimasto in gran parte un mistero. I virus sono entità microscopiche che possono vivere all'interno degli animali, a volte causando malattie e altre volte vivendo tranquillamente senza causare danni. Non esistono in isolamento; al contrario, formano comunità complesse all'interno di un ospite, interagendo tra loro e con le cellule stesse dell'animale. Capire quali virus vivano dove all'interno di un animale è fondamentale perché aiuta gli scienziati a prevedere come le malattie possano saltare dagli animali agli esseri umani. Se guardiamo solo una parte di un animale, potremmo perdere l'immagine completa di ciò che trasporta.

Per risolvere questo enigma, un team di ricercatori dell'Istituto del Qinghai per la Prevenzione delle Malattie Endemiche si è messo in viaggio per mappare il paesaggio virale della marmotta dell'Himalaya attraverso tutto il suo corpo. Hanno catturato 70 marmotte selvatiche da due regioni diverse della provincia del Qinghai e hanno raccolto con cura campioni da ogni parte principale dell'animale. Ciò includeva tamponi dal naso e dalla gola, sangue, feci e persino le pulci che vivevano sugli animali. Soprattutto, hanno raccolto campioni di tessuto da sei organi interni: cuore, fegato, milza, polmoni, reni e cervello. Utilizzando una potente tecnica chiamata metagenomica virale, che permette agli scienziati di leggere il codice genetico di tutti i virus in un campione in una sola volta, hanno analizzato questi 745 esemplari per vedere quali virus fossero presenti e come fossero distribuiti.

I ricercatori hanno scoperto che i virus all'interno di una marmotta non sono distribuiti uniformemente. Al contrario, il tipo di tessuto agisce come un filtro, decidendo quali virus possano sopravvivere e prosperare in quella specifica posizione. Lo studio ha rivelato che il cuore e il cervello ospitavano la miscela più diversificata di virus, mentre il fegato e i reni avevano le comunità più semplici. Il sangue e le pulci che vivevano sulle marmotte hanno mostrato anche una grande varietà di virus, che era significativamente diversa dai virus trovati nelle feci dell'animale. Quando gli scienziati hanno esaminato i dati nel loro insieme, i virus in ogni organo formavano gruppi distinti, raggruppandosi in base a dove venivano trovati. Ciò significa che se testaste solo il sangue di una marmotta, vedreste un insieme di virus completamente diverso rispetto a se testaste il suo fegato o i suoi polmoni.

Scavando più a fondo, il team ha identificato specifiche famiglie di virus che preferivano determinati organi. Ad esempio, un gruppo di virus noti come retrovirus e Peduoviridae è stato trovato in grandi quantità nel sangue, mentre un altro gruppo chiamato microvirus era molto più comune nelle feci. Il cuore era un hotspot per certi virus a DNA, inclusi Microviridae e Polyomaviridae, e i polmoni e i tessuti respiratori avevano la propria collezione unica di virus, tra cui Retroviridae e Orthoherpesviridae. Le pulci trasportavano un mix diverso, dominato da virus a DNA che fluttuavano a seconda dei pasti di sangue consumati dagli insetti. Questi schemi suggeriscono che l'ambiente fisico e chimico di ogni organo crea una nicchia unica, proprio come diverse piante crescono in diversi tipi di terreno. Il fegato, con il suo ruolo di filtraggio del sangue e lavorazione dei nutrienti, sembra sostenere un set specifico di virus, mentre i reni, che filtrano i rifiuti, catturano una vasta gamma di particelle virali dal flusso sanguigno.

Lo studio ha anche evidenziato il ruolo del comportamento della marmotta nel plasmare queste comunità virali. Poiché questi animali vivono in tane affollate e vanno in letargo per lunghi periodi, sono costantemente esposti ai virus dei loro vicini e dell'ambiente. I ricercatori hanno notato che i virus trovati nel naso e nella gola corrispondevano ai rischi associati alla respirazione di polvere e patogeni provenienti dalla tana. Nel frattempo, i virus nell'intestino erano fortemente influenzati da ciò che gli animali mangiavano e dai batteri che vivevano nei loro intestini. La presenza di specifici virus nella milza, un organo che filtra il sangue e combatte le infezioni, ha suggerito che questo organo agisce come un sensore, catturando i virus dal flusso sanguigno e permettendo loro di moltiplicarsi o eliminandoli.

Sebbene lo studio abbia fornito una mappa dettagliata di dove vivono i diversi virus all'interno della marmotta, i ricercatori sono stati attenti a sottolineare ciò che non potevano ancora determinare. Avevano identificato i tipi di virus presenti, ma non potevano dire con certezza se questi virus fossero infettivi o se causassero malattie negli animali. Lo studio si è basato sul sequenziamento genetico, che dice agli scienziati cosa c'è, ma non necessariamente cosa stia facendo. Inoltre, poiché non hanno raccolto campioni dal suolo o dall'acqua intorno alle tane, non hanno potuto confermare se i virus trovati provenissero dall'ambiente o fossero prodotti interamente all'interno dell'animale. Nonostante queste limitazioni, il lavoro offre una base vitale per comprendere la storia naturale di questi animali.

Questa ricerca cambia il modo in cui gli scienziati potrebbero approcciare la sorveglianza delle malattie in futuro. Dimostra che guardare solo un campione, come un esame del sangue, non è sufficiente per comprendere l'intera gamma di virus che un animale trasporta. Per conoscere veramente i rischi che questi animali pongono per la salute umana, i ricercatori devono esaminare molte parti del corpo. Comprendendo quali virus preferiscono quali organi, le autorità di sanità pubblica possono prevedere meglio dove potrebbero nascondersi i patogeni pericolosi e come potrebbero diffondersi. Per la marmotta dell'Himalaya, un elemento chiave nell'ecosistema dell'altopiano del Qinghai-Tibet, questa nuova conoscenza aiuta a costruire un quadro più chiaro del mondo invisibile che vive al loro interno, aprendo la strada a una migliore protezione sia degli animali che delle persone che vivono nelle vicinanze.