La “spina dorsale” virale è alla base della variazione nell’efficacia del vaccino contro il rotavirus

Lo studio, pubblicato oggi come preprint rivisto in elifeè descritto dagli editori come un documento importante. Dicono che il nuovo approccio alla stima dell’efficacia del vaccino contro il rotavirus fornisce prove convincenti che i vaccini ai rotavirus dovrebbero essere progettati in base all’intero genoma dei ceppi circolanti, piuttosto che sull’uso precedente di due proteine ​​di superficie. I risultati avranno implicazioni per il futuro design del vaccino contro il rotavirus, nonché la valutazione del vaccino specifico per il tipo più in generale.

Il rotavirus è un’infezione gastrointestinale contagiosa che provoca infiammazione dello stomaco e dell’intestino (gastroenterite), contrassegnata da grave diarrea disidratante. Due vaccini principali, Rotarix (RV1) e Rotateq (RV5), hanno significativamente ridotto casi di malattia grave da rotavirus negli Stati Uniti, ma non forniscono una protezione perfetta.

Gli scienziati hanno ipotizzato che le differenze genetiche tra ceppi di rotavirus circolanti e ceppi di vaccino possano influenzare il modo in cui funzionano. Tradizionalmente, queste differenze sono state quantificate usando due proteine ​​sul guscio esterno del virus – VP7 e VP4.

“Abbiamo deciso di indagare sul perché alcuni bambini vaccinati si ammalano ancora di rotavirus”, afferma l’autore principale Jiye Kwon, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di epidemiologia delle malattie microbiche e l’unità di modellazione della salute pubblica, Yale School of Public Health, New Haven, US. “Ricerche precedenti si sono concentrate solo sulle proteine ​​esterne del virus, ma il rotavirus ha un totale di 11 segmenti genetici. Volevamo guardare il genoma completo per esplorare se questi restanti nove segmenti, la” spina dorsale “virale, possono spiegare la variazione dell’efficacia del vaccino contro le strade del rotavirus.”

Per indagare, Kwon e colleghi hanno esaminato 254 casi di malattia correlata al rotavirus in soggetti vaccinati e non vaccinati da sette siti medici negli Stati Uniti tra il 2012 e il 2016. Hanno usato l’intero sequenziamento del genoma di questi casi per analizzare l’intero codice genetico di ogni ceppo di virus e confrontarlo con il rotarix (RV1) o il rotateq (RV5). Hanno cercato di identificare se l’efficacia del vaccino è diminuita all’aumentare della distanza genetica tra virus e ceppi di vaccini, nonché di esaminare come la diversità genetica del rotavirus cambia nelle aree con una copertura di vaccini più elevata.

Per misurare la distanza genetica hanno usato una tecnica chiamata analisi del setaccio, un metodo statistico flessibile che ha permesso loro di misurare la differenza percentuale delle basi nucleotidiche – le “lettere” molecolari che compongono il codice genetico – tra ciascun ceppo e il ceppo di vaccino (S).

I loro risultati hanno rivelato che gli individui vaccinati con rotarix (RV1) avevano maggiori probabilità di essere infettati dai ceppi di rotavirus che erano significativamente geneticamente diversi dal vaccino – più del 9,6% di diverso nel loro genoma completo. I ceppi virali circolanti che erano geneticamente simili al virus avevano una spina dorsale virale chiamata genogruppo 1 (simile a WA). D’altra parte, i ceppi geneticamente distanti tendevano ad avere una spina dorsale virale diversa chiamata genogruppo 2 (simile a DS-1) o avere varianti di mix-and-match note come ceppi di riassortimento.

I risultati dell’efficacia del vaccino hanno anche riflesso questo modello genetico. Il vaccino Rotarix (RV1) ha fornito una forte protezione contro ceppi virali geneticamente simili, ma la sua protezione è diminuita significativamente per ceppi più geneticamente distanti. Il vaccino Rotateq (RV5) ha seguito un modello simile, ma le differenze nella sua efficacia erano meno pronunciate.

Successivamente, il team ha esaminato se i modelli di vaccinazione in diverse posizioni hanno influenzato i ceppi di rotavirus che circolano nella popolazione. Hanno scoperto che in luoghi in cui più persone usavano Rotarix (RV1), ceppi di rotavirus che erano geneticamente distanti dominati. Questo è stato osservato anche in aree con un alto utilizzo di rotateq (RV5). Ciò suggerisce che, nel tempo, il rotavirus si adatta naturalmente in risposta all’immunità indotta dal vaccino, portando a cambiamenti nella composizione genetica di ceppi circolanti per favorire quelli geneticamente diversi dal vaccino.

“I vaccini attuali forniscono ancora una forte protezione contro la malattia grave nel rotavirus, ma questi risultati evidenziano la necessità di monitorare continuamente l’evoluzione virale per mantenere l’efficacia del vaccino a lungo termine”, afferma Kwon.

Il team avverte che il loro studio è limitato da una dimensione del campione relativamente piccola di casi, a causa del requisito di dati di sequenziamento del genoma intero. Chiedono studi futuri per convalidare ulteriormente i loro risultati in altre impostazioni in cui i dati di sequenziamento del genoma interi sono più ampiamente disponibili.

“Il nostro studio mostra che guardare l’intera struttura genetica di Rotavirus fornisce un quadro molto più chiaro di come funzionano i vaccini rispetto al solo osservazione delle due proteine ​​di superficie”, afferma l’autore co-genitore Virginia Pitzer, professore associato nel Dipartimento di epidemiologia delle malattie microbiche e l’unità di modellizzazione della salute pubblica, Yale School of Public Health. “Ciò evidenzia l’importanza di incorporare l’intera struttura genomica dei virus durante la progettazione di vaccini. Ora ci sono quattro vaccini a rotavirus attualmente disponibili e più in pipeline; la nostra struttura per l’utilizzo di dati di sequenziamento del genoma intero per capire come tutti i segmenti genici contribuiscono alla protezione immunitaria potrebbe essere cruciale per mantenere il loro successo a lungo termine.”