Evolutionary dynamics of RNA viruses with zoonotic potential

I virus a RNA con potenziale zoonosico rappresentano una seria minaccia per la salute pubblica a livello mondiale. L’elevato tasso di mutazione, i rapidi tempi di replicazione e le ingenti dimensioni della popolazione sono tre peculiarità all’origine delle potenzialità di questi patogeni in termini di variabilità genetica e capacità di adattamento a diverse condizioni ambientali. Comprendere le caratteristiche genetiche e le dinamiche evolutive dei virus a RNA con potenziale zoonosico è fondamentale al fine di prevenire, controllare, curare e ridurre i danni che provocano alla salute degli animali e dell’uomo. Questa tesi si occupa dello studio dell’epidemiologia e dell’evoluzione molecolare di due zoonosi di origine virale diffuse a livello mondiale: l’influenza aviaria e la rabbia. Un elevato numero di dati genetici, generati con l’utilizzo di tecniche di sequenziamento di prima (sequenziamento Sanger) e seconda (Next Generation Sequencing) generazione, sono stati analizzati mediante l’utilizzo di strumenti bioinformatici. Tali sequenze sono state ottenute da campioni raccolti nel corso di quattro diverse epidemie: un’epidemia di rabbia silvestre verificatasi nel nord-est Italia tra il 2008 e il 2011, focolai epidemici di influenza aviaria causati dal sottotipo H5N1 ad alta patogenicità descritti in Egitto tra il 2006 e il 2010, e due ondate epidemiche provocate da due diversi sottotipi influenzali aviari H7N1 e H7N3 che hanno colpito l’Italia settentrionale nei periodi 1999 - 2001 e 2002 - 2004. Attraverso l’analisi filogenetica e filogeografica di sequenze virali rappresentative a livello spazio-temporale delle varie epidemie, è stato possibile identificare la co-circolazione di diversi gruppi genetici, determinare il flusso genico e studiare le dinamiche evolutive di virus sottoposti a pressioni selettive di varia natura, come ad esempio la vaccinazione. Inoltre, grazie all’applicazione di un approccio di tipo deep sequencing, questo studio ha permesso di comprendere meglio i meccanismi di trasmissione delle sottopopolazioni virali da un ospite all’altro, la variabilità intra-ospite della popolazione virale e l’evoluzione della patogenicità. I risultati presentati in questa tesi permettono di ampliare le nostre conoscenze a) sull’impatto e l’efficacia delle misure di sorveglianza e controllo applicate nel corso delle epidemie studiate, b) sulle dinamiche evolutive e sulla diffusione spaziale di virus appartenenti a diversi gruppi genetici, c) sull’emergenza di mutazioni amminoacidiche potenzialmente correlate a un aumento della fitness virale, d) sulla trasmissione a livello inter-ospite di varianti virali e e) sull’acquisizione di determinanti di virulenza. Infine, il presente studio evidenzia le enormi potenzialità della tecnologia di Next Generation Sequencing nel favorire la comprensione delle complicate dinamiche evolutive dei patogeni emergenti