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    • 2018-10-17 16:45:34

    Zanzare “modificate” per ridurre le malattie infettive

     

    Clima impazzito e globalizzazione stanno dando una mano ai vettori di virus, che iniziano a diffondersi anche in paesi prima liberi da patologie. Secondo gli infettivologi bisogna agire e in fretta: in Italia sono in crescita casi di West Nile, Chikungunya, Dengue, Zika e intanto una risposta potrebbe arrivare dalle tecnologie emergenti, Ogm e non, che mirano a modificare gli insetti per renderli innocui. Dal numero 162 del magazine


    “Dalle 23,30 spegnere gli impianti di aerazione, pulire le verdure degli orti prima di mangiarle, ritirare o coprire i giochi dei bambini”. Un giovedì ordinario a Piove di Sacco in Veneto, dove il sindaco è stato costretto, sul finire di agosto, a indire una disinfestazione straordinaria causa una rilevazione elevata di West Nile virus. E dire che il comune non rientrava nemmeno tra quelli indicati dalla Regione per misure preventive contro i vettori di malattie infettive (la zanzara comune Culex pipiens nel caso del West Nile, ma anche zecche etc.). Un messaggio – quello comunicato ai cittadini in vista della procedura contro gli insetti – che suona quasi anacronistico nel 2018.

    Un po’ perché rimanda agli anni del dopoguerra quando il Ddt (dicloro-difenil-tricloroetano) venne usato a tappeto sul territorio italiano per debellare la malaria; un po’ perché viene da chiedersi se negli ultimi 50-60 anni la tecnologia non abbia messo a punto strategie in grado di sostituire l’uso degli insetticidi, utili per lo scopo, ma con conseguenze importanti sull’ecosistema, la fauna e gli esseri umani. E in effetti, in un periodo in cui è (purtroppo) tornato di moda parlare di malattie vettoriali, le biotecnologie potrebbero contribuire (forse in maniera innocua) alla prevenzione di infezioni da virus come Chikungunya, Dengue, Zika e West Nile. Patologie per le quali a oggi, non esistono né vaccini né farmaci efficaci e su misura.

    Abbiamo un problema

    Difficile non essersene accorti. Negli ultimi tempi e in particolare nell’ultima estate torrida del 2018, il numero di zanzare in circolazione è sembrato aumentare in maniera esponenziale. Probabilmente basterebbe la comune esperienza empirica per accorgersi che le punture di questi insetti sono notevolmente aumentate. Ma se questo non bastasse i dati di sorveglianza ne sono un’ulteriore conferma. Dati che mostrano anche come le malattie vettoriali sono in aumento. Per citarne alcuni, i casi della forma neuro-invasiva di West Nile (la peggiore) tra giugno e settembre 2017 erano stati 14. Un anno dopo nello stesso periodo 148. Dieci volte di più.

    Per la seconda volta in dieci anni inoltre, in Italia si è verificata un’epidemia di Chikungunya, infezione veicolata dalla Aedes albopictus, la zanzara tigre. “È evidente che c’è qualcosa che non va – spiega Massimo Galli presidente della Società italiana di malattie infettive e tropicali (Simit) – queste avvisaglie non da poco, ci fanno concludere che è opportuno riprendere in mano la questione”. Per questo motivo, qualche settimana fa la stessa società aveva chiesto alle istituzioni di iniziare a lavorare il prima possibile a un Piano nazionale per combattere zanzare e zecche portatrici delle malattie vettoriali. In modo da ottenere risultati significativi già a partire dal prossimo anno.

    “Questo non significa che in tutto questo tempo non si sia fatto niente – ci tiene a precisare Galli – esistono circolari ministeriali e linee guida dell’Iss. Inoltre l’Italia da tempo è inclusa in un network europeo che si occupa di sorveglianza. A fronte però di piani e progetti definiti, il dubbio è che non siano stati applicati in maniera adeguata a livello locale; o che tutto questo ancora non basti. Ora stiamo cercando di capire quali sono state le criticità e se sia il caso di affrontare il problema sulla base di una nuova pianificazione”.

    Le cause

    Globalizzazione e clima impazzito sono probabilmente le cause del fenomeno descritto dai dati e da Galli. Forse non le uniche ma le più intuitive, che combinandosi tra di loro hanno portato a un aumento dei casi di malattie infettive. È probabile infatti che le condizioni climatiche delle ultime stagioni abbiano favorito localmente un aumento delle attività dei vettori. Per quanto riguarda il West Nile virus (Wnv), Galli spiega che l’estate prolungata e l’inverno mite del 2018 potrebbero aver aumentato la sopravvivenza delle uova di zanzare comuni: “L’anno scorso ne sono state deposte molte – continua – e quest’anno se ne sono schiuse altrettante, per cui la popolazione, almeno in determinate aree geografiche, deve essere aumentata più del solito.

    Il secondo fatto determinante è che una parte di uova fossero portatrici del Wnv: il virus infatti può essere trasmesso dalla madre alla progenie, a differenza di quanto accade con il virus Chikungunya. Il che significa che il virus supera l’inverno dentro le uova e sarà già presente nelle nuove popolazioni di zanzara la prossima stagione”. Il Wnv probabilmente è arrivato in Italia con gli uccelli migratori, che sopravvivono all’infezione e fungono da serbatoi.

    Nonostante esistano due tipi di Culex pipiens, una in grado di pungere l’uomo (ma incapace di trasmettere l’infezione intra-specie) e una gli uccelli, il clima anche in questo caso potrebbe aver giocato un ruolo importante creando le condizioni per l’ibridazione tra i due biotipi di Culex. Proprio questi ibridi, capaci di attaccare gli animali serbatoio e gli essere umani, sarebbero quindi le vere truppe d’assalto di West Nile.

    “È successo lo scorso anno in Grecia e ci sono avvisaglie che stia succedendo anche in Italia” afferma Galli. Il Chikungunya invece pare sia approdato in Italia in aereo: i ceppi che hanno causato le due epidemie italiane, diversi tra loro, sono arrivati infatti entrambi dal subcontinente indiano, distanza che si può coprire solo in questo modo. Una volta arrivato nel Belpaese a diffondere l’infezione sono bastate le zanzare tigre “italiane”: il virus Chikungunya può essere trasmesso tra gli esseri umani con una puntura.

    La tecnica del “batterio diverso”

    Che cosa utilizzare dunque, oltre agli insetticidi non sempre ecofriendly e causa spesso di resistenza da parte dei vettori? La prima risposta arriva dall’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile (Enea) che da diverso tempo sta lavorando a un progetto che mira alla sterilizzazione (non tramite tecniche di modica genetica) dei maschi delle zanzara tigre. Maurizio Calvitti referente del progetto spiega che un tempo i maschi della Aedes albopictus (che non pungono, solo le femmine lo fanno) venivano sterilizzati con radiazioni mutagene di tipo gamma per ottenere lo stesso risultato, ma l’insetto così trattato risultava debole e “poco attraente”.

    Così i ricercatori hanno provato a percorrere altre vie e hanno scoperto che modicando i batteri, che negli insetti hanno una funzione fondamentale per la riproduzione, si potevano ottenere maschi sterili e con una normale attività. È quella che lui chiama la tecnica del “batterio diverso”. “Per prima cosa abbiamo provato a rimuovere questi batteri – spiega Calvitti – ma i maschi diventavano deboli e morivano prima ed erano perciò inutili. Allora abbiamo provato a sostituire quelli della zanzara tigre con i batteri del genere Wolbachia della comune, attraverso tecniche di micro iniezione embrionale. L’Aedes albopictus li ha accettati e ha ripreso la sua vitalità, in modo da essere allevata in laboratorio.

    Quando in seguito l’abbiamo fatta incrociare con le femmine selvatiche, non erano più in grado di fecondarle. I maschi modificati con questa tecnica possono perciò essere immessi nell’ambiente per sterilizzare le femmine selvatiche, tra cui quelle portatrici delle infezioni. In questo modo si ha una riduzione progressiva dei livelli di popolazione”. Ma non finisce qui. Il batterio Wolbachia (innocuo per l’uomo e comunemente presente in gran parte degli insetti) svolge anche un’altra funzione: interferisce con la capacità della zanzara di acquisire la malattia da un portatore umano e trasmetterla a un altro. “Studiando i batteri del moscerino della frutta (sempre stesso genere ma con varianti genetiche) – continua Calvitti – abbiamo visto che lo proteggevano da alcune malattie.

    Così abbiamo provato a inserirlo nelle zanzare tigre (sempre con stessa tecnica) e nell’ambito del progetto europeo Infravec 2 in collaborazione con il dipartimento di virologia dell’Istituto Pasteur di Parigi, abbiamo visto che erano meno capaci di trasmettere le malattie: avevano una competenza del 10-20% rispetto al 100% delle zanzare selvatiche (il lavoro è stato pubblicato su PLoS Neglected tropical diseases, ndr)”.

    La prima volta dell’Europa

    Dopo i primi esperimenti in laboratorio ora i ricercatori stanno ottenendo i permessi a livello europeo per sperimentazioni in campo aperto. E se per l’Europa è la prima volta, perché solo adesso per via dei cambiamenti climatici inizia a essere a rischio, in Paesi dove malattie simili sono frequenti, come Usa e Cina, azioni simili si stanno già facendo. Nel luglio del 2017, Verily, divisione scientica di Google, in collaborazione con l’Università del Kentucky e con l’approvazione dell’Epa, l’Agenzia per la protezione dell’ambiente degli Stati Uniti, rilasciò in California venti milioni di zanzare Aedes aegypti sterilizzate con la stessa tecnica (trial scientico Debug Fresno).

    Nessun pericolo per l’ecosistema

    Obiettivo dei ricercatori dell’Enea non è dunque eradicare la zanzara tigre – anche se la sua scomparsa non influirebbe troppo sull’ecosistema, essendo di per sé una specie aliena invasiva per il Mediterraneo, già fonte di alterazione – ma solo ridurne la popolazione, e con essa la probabilità di essere punti e infettati. Il Wolbachia tra l’altro è un batterio innocuo che muore al di fuori del suo ospite, per cui non vi è nessuna probabilità di alterare l’ecosistema.

    Il prossimo passo ora sarà vedere se i risultati ottenuti nei laboratori (nel semicampo) dal biocida (il maschio è stato registrato come biocida biologico) saranno confermati anche nelle condizioni di tipo operativo. “In futuro una società di disinfestazione invece di usare prodotti chimici potrebbe usare gli insetti maschi sterili, diventando ‘disinfestatori biologici’. O ancora il biocida potrebbe essere venduto al dettaglio. Dipende dagli esiti delle applicazioni in campo aperto”.

    Le zanzare Ogm

    La seconda risposta al problema delle malattie vettoriali potrebbe arrivare dalle zanzare geneticamente modificate. Il Polo d’innovazione di genomica, genetica e biologia (Polo Ggb), un ente no profit, privato a partecipazione pubblica, con sede in Umbria e Toscana, ha attivato diversi progetti di ricerca contro le zanzare vettori di malattie e in particolare il genere Anopheles Gambiae, responsabile della trasmissione della malaria. Greta Immobile Molaro amministratore delegato del Polo, spiega che al momento i ricercatori stanno lavorando con la tecnica di editing genetico Crispr-cas9 per mettere a punto due diverse linee transgenetiche di zanzare:

    “La prima ha l’obiettivo di generare maschi in grado di produrre una progenie solo maschile distruggendo il cromosoma X durante la formazione degli spermatozoi. Significa che se un giorno venisse rilasciata nell’ambiente, la zanzara Ogm sbilancerebbe il rapporto maschi/femmine riducendo il numero di coppie fertili e portando al collasso la popolazione. La seconda linea sfrutta la tecnologia del gene drive che introduce una modifica genetica”. Proprio questa ricerca negli ultimi giorni di settembre è stata pubblicata su Nature Biotechnology afferma di Andrea Crisanti, dell’Imperial College di Londra (la ricerca è stata finanziata dalla Bill & Melinda Gates Foundation nell’ambito del progetto Target Malaria e Infravec2 e il Polo Ggb è partner italiano).

    La tecnica del gene drive

    I ricercatori dell’Imperial College di Londra hanno utilizzato la tecnica Crispr-cas9 per realizzare un gene drive in grado di attaccare il gene “doublesex”, responsabile dello sviluppo dei caratteri femminili nelle zanzare. Se alterato, non produce effetti sui maschi, ma fa sì che le femmine crescano con i caratteri di entrambi i sessi. Di conseguenza perdono il pungiglione e diventano incapaci sia di pungere che di riprodursi. La cosa straordinaria, come sottolinea Immobile, è l’aver fatto saltare tutte le regole mendeliane: se infatti normalmente un frammento di Dna ha il 50% di probabilità di trasmettersi alla generazione successiva, con la tecnica del gene drive (i drive sono elementi genetici in grado di copiarsi da soli) utilizzata da Crisanti la percentuale è superiore al 95%.

    Il che significa – come hanno verificato nello studio – che si può ottenere la totale eliminazione di popolazioni di zanzare dopo sole 7/11 generazioni. Dopo 4 o 5 mesi dall’inizio del test in acqua infatti, non c’erano più uova e a differenza delle prove precedenti, dove il gene target era differente, non vi sono stati casi di zanzare resistenti. La speranza è che il rilascio controllato di popolazioni di zanzare portatrici del gene drive, in natura porti a una riduzione della popolazione no all’eradicazione della malaria. La tecnica inoltre potrebbe essere adattata anche agli altri generi di zanzare e usata contro Zika, dengue, febbre gialla, West Nile e così via.

    Gli esperimenti di Terni

    Ora un campione di zanzare riprogrammate è già stato trasferito presso il Polo Ggb dove si trovano camere climatiche di grandi dimensioni (6 x 6 metri) dove vengono simulate in maniera perfetta le condizioni ambientali semi-naturali delle zone in cui la malaria è endemica. “Non solo vengono riprodotte temperatura e umidità ma anche altri aspetti come il ciclo solare” precisa Immobile, che sottolinea anche come siano “camere assolutamente sicure da cui non esce e soprattutto entra niente.

    Facciamo studi ecologici – continua – per vericare l’effettiva capacità delle zanzare Ogm di interagire con quelle selvatiche. Ma anche studi di longevità, di persistenza del transgene attraverso le generazioni successive, di verica dell’effettiva capacità della tecnologia di abbattere la popolazione nel tempo. Durante la sperimentazione raccoglieremo dati sulla numerosità della popolazione, sulla relativa fecondità e sulle modalità di reazione alla tecnologia messa in campo”. Se tutto andrà per il meglio fra qualche anno si passerà alla terza e ultima fase: il rilascio controllato in Africa.

    Il rilascio (pilota) in Burkina Faso

    Intanto sempre sul finire di settembre in Burkina Faso verrà eseguito il primo rilascio sperimentale su scala ridotta di zanzare maschi sterili geneticamente modificate della specie An. Coluzzii. “Abbiamo avuto l’approvazione da parte dell’Agenzia nazionale per la biosicurezza del Burkina Faso – conclude Immobile – è un primo rilascio che ha l’obiettivo di valutare la capacità operativa del consorzio Target malaria e allo stesso tempo formare il personale e trasferire la tecnologia ai ricercatori del Burkina Faso, che piano piano dovranno imparare a fare il rilascio, a sottomettere un dossier, recuperare i primi dati di popolazione. Servirà anche a comprendere la capacità di adattamento delle zanzare geneticamente modificate all’ambiente in termini di sopravvivenza e di dispersione delle stesse nella popolazione di zanzare autoctone”.