Covid e il vaccino a RNA

Il 12 agosto su Affari Italiani è apparsa una lunga intervista a Giulio Tarro, soggetto molto amato da alcune testate che gli regalano ampio spazio fin da inizio pandemia. Ammetto che spesso anche se ci segnalate certe cose evitiamo di trattarle, perché dovremmo scendere in particolari che non siamo in grado di analizzare con la dovuta competenza, ci vorrebbero ore e ore per studiare e demistificare tutto nella maniera corretta. Oggi però un’amica biologa, Valentina Peona, che vive in Svezia, ci ha aiutato regalandoci un lungo articolo che spiega perché quanto riportato da Affari Italiani sia in parte sbagliato.

L’articolo è piuttosto lungo e tocca vari temi ma io, in quanto biologa, mi soffermerò solo sulle affermazioni biologiche secondo cui il vaccino e il virus modificano il nostro DNA. Da qui in poi trovate le domande/risposte tra Affari Italiani (AI) e Giulio Tarro (GT) e subito dopo la mia analisi.

AI Lei si è vaccinato, giusto?

GT L’ho sempre sostenuto e l’ho detto anche in un’intervista proprio con lei. Sono un medico… Ho chiesto un vaccino a vettore in un’unica somministrazione, il Johnson&Johnson, non ha quindi niente a che vedere con quelli a RNA messaggero

Il vaccino Johnson & Johnson è un vaccino che si basa su un vettore a Adenovirus incapace di replicazione (il nome tecnico completo inglese sarebbe replication-deficient recombinant human adenoviral-vectored vaccine) nel cui DNA è stata inserita la sequenza per la proteina spike del SARS-Cov-2. Effettivamente, gli Adenovirus sono virus a DNA per cui il funzionamento del vaccino Johnson & Johnson è diverso da quelli a RNA, ma non è vero che non hanno niente a che vedere l’uno con l’altro. Per capire meglio perché non c’è questa grande differenza dal punto di vista biologico, bisogna fare un passo indietro e vedere come le proteine (tra cui la spike, in questo caso) vengono prodotte nelle nostre cellule.

Le proteine sono sequenze costituite da amminoacidi codificate nel nostro DNA in forma di sequenze di nucleotidi. Perché le nostre cellule possano produrre proteine, hanno bisogno di trascrivere l’informazione contenuta nel nostro DNA in RNA. L’RNA verrà poi tradotto in una proteina. Se questo passaggio da DNA a RNA e poi a proteina è chiaro, dovrebbe risultare chiaro anche che quando l’informazione per la proteina spike viene fornita alle cellule attraverso del DNA, questo DNA per forza di cose deve essere trascritto in RNA prima che la proteina spike possa essere prodotta e la reazione immunitaria scatenata. Per cui, non c’è una vera differenza tra i due tipi di vaccini, l’RNA per la proteina spike deve essere prodotto: che venga prodotto in laboratorio e iniettato direttamente o che venga dato indirettamente sotto forma di DNA, nelle nostre cellule si verrà a formare l’RNA della spike. Quindi se si ha paura dell’RNA della spike, farsi iniettare un vaccino a DNA non è la soluzione.

AI Lei solleva anche un problema sulla possibilità che vi sia una capacità mutagena degli RNA. Ci spiega cosa intende?

GT Ho citato un bellissimo lavoro fatto a Boston. La domanda era: un vaccino a RNA messaggero può alterare il DNA cellulare? La risposta è sì, trascrivendo le sequenze virali integrate nel genoma mediante una trascrittasi inversa delle cellule o una trascrittasi inversa di un HIV e queste sequenze di DNA possono essere integrate nel genoma cellulare e la loro espressione è stata indotta con una infezione da COVID-19 o da una esposizione alla citochine nelle culture cellulari, suggerendo un meccanismo molecolare per un retro-integrazione di COVID-19 nei pazienti (Zhang L, Alexsia R, Khalil A et al 2020. SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome. BioRxiv, ndr). Era un fatto che già si sapeva con un altro Coronavirus… di questa trascrittasi. Hanno dimostrato perché alcune persone erano sempre positive anche dopo 3 o 4 settimane. E loro lo hanno spiegato sulla base di questa azione

Questa risposta del dottor Tarro è piuttosto arzigogolata, quindi cercherò di dividerla in pezzi per cercare di capire a quale meccanismo biologico si riferisca realmente.

Lui parte da questa domanda: “La domanda era: un vaccino a RNA messaggero può alterare il DNA cellulare?” Domanda del tutto lecita che ci dà modo di soffermarci su affascinanti (almeno per me) meccanismi molecolari, invece la risposta che andiamo ad analizzare non è proprio affascinante.

Lui comincia subito in quarta: “La risposta è sì”. Caspita, interessante! Ma perché “sì”? “Trascrivendo le sequenze virali integrate nel genoma mediante una trascrittasi inversa delle cellule o una trascrittasi inversa di un HIV e queste sequenze di DNA possono essere integrate nel genoma cellulare”…

Quindi, secondo questa affermazione, la sequenza a RNA della spike data dal vaccino (non è chiaro dal testo a cosa si riferisca a questo punto) si potrebbe integrare nel nostro genoma attraverso un fenomeno noto come retrotrascrizione. Lui afferma che questa retrotrascrizione avverrebbe mediante un enzima chiamato “trascrittasi inversa” o “retrotrascrittasi” che potrebbe essere già presente nelle nostre cellule o dato da un virus HIV. Tenete presente che la retrotrascrittasi di HIV la possiamo avere nelle nostre cellule solo se affetti dal virus, quindi parte dell’affermazione sarebbe valida solo per i malati di AIDS.

Ancora una volta dobbiamo fare un passo indietro e volgerci alla biologia per capire cosa è e come funziona la retrotrascrizione. Prima di tutto, la retrotrascrizione è il fenomeno per cui una sequenza di RNA viene trascritta in DNA, cioè il processo opposto a quello che ho brevemente descritto nella risposta precedente.

Retrotrascrizione e retrointegrazione

La retrotrascrizione pertiene maggiormente l’ambito dei retrovirus e dei retrotransposoni (di cui parleremo più avanti). I retrovirus sono virus a RNA (ma non tutti i virus a RNA sono retrovirus! Il SARS-CoV-2 non è un retrovirus anche se è a RNA) il cui ciclo di replicazione prevede l’integrazione del loro genoma a RNA nel nostro genoma a DNA. Visto che una sequenza a RNA non può integrarsi direttamente nel nostro DNA, deve essere appunto retrotrascritta. Il gioco però non finisce alla retrotrascrizione! Fin qui abbiamo solo un pezzo di DNA che circola liberamente nella nostra cellula. I retrovirus, anche se non hanno un cervello, non sono “molecolarmente stupidi”, cioè le proteine che mediano la loro integrazione non vanno a prendere qualunque sequenza passi di lì per caso e la integrano. Le loro proteine sono specializzate per riconoscere precise sequenze da integrare. In ogni nostra cellula vengono prodotti miliardi di sequenze RNA tutti i giorni per il corretto funzionamento delle cellule. Se la retrotrascrizione fosse un pericolo per la nostra salute e per l’integrità del nostro DNA, allora mi preoccuperei di più dei miliardi di RNA prodotti al giorno in ogni cellula piuttosto che una piccola iniezione di vaccino. Non fatevi ingannare dal fatto che nel vaccino c’è un RNA di una proteina non umana, perché se gli RNA dei nostri geni si retrotrascrivessero e integrassero con la frequenza che suggeriscono alcune affermazioni allora saremmo davvero nei guai.

Per ritornare all’affermazione del dottor Tarro: no, la sequenza della spike non si va a integrare nel nostro genoma perché non ci sono enzimi (e.g., retrotrascrittasi, integrasi) che sappiano riconoscerla e inserirla nel nostro genoma.

La loro espressione è stata indotta con una infezione da COVID-19 o da una esposizione alle citochine nelle culture cellulari, suggerendo un meccanismo molecolare per un retro-integrazione di COVID-19 nei pazienti.

Si prosegue parlando di come un’infezione di SARS-CoV-2 possa innescare la produzione di retrotrascrittasi e quindi integrare il genoma di SARS-CoV-2 nel nostro. Questo è un grosso non sequitur, prima si parlava di vaccini (almeno la domanda riguardava i vaccini a RNA) e poi si parla dell’infezione del virus. In ogni caso, la “retro-integrazione” non fa parte del ciclo replicativo del SARS-CoV-2 e l’espressione di retrotrascrittasi non viene indotta dall’infezione da SARS-CoV-2. Vedremo nei paragrafi successivi come lo studio citato ha indotto l’espressione di un tipo di retrotrascrittasi in culture cellulari.

Alla fine della frase abbiamo una citazione allo studio linkato prima (Zhang et al.) che avrebbe trovato la sequenza di SARS-CoV-2 integrata nel genoma umano. Come potete immaginare, quando questo articolo è apparso su BioRxiv ha immediatamente fatto un grande scalpore nella comunità scientifica, specialmente nel campo in cui lavoro io stessa, dove la retrotrascrizione è tema centrale. Ha fatto tanto scalpore perché appunto i Coronavirus non sono retrovirus, non hanno alcun gene che codifica per la retrotrascrittasi (ogni retrovirus si porta dietro la sua) e l’affermazione dell’articolo è grossa, per cui ci si aspettavano dagli autori grosse e solide evidenze. Purtroppo, queste solide evidenze non sono fornite nell’articolo e nell’arco di un paio di mesi è stato pubblicato un altro articolo davvero ben fatto che demolisce le affermazioni di Zhang et al., che potete leggere a questo link.

Analizziamo lo studio

Nei prossimi paragrafi cerco brevemente di riassumervi perché le evidenze di Zhang et al. riguardanti l’integrazione del SARS-CoV-2 sono deboli, per non dire inesistenti. Se non avete voglia di leggere di seguito perché troppo tecnico, sappiate che lo studio firmato da Zhang et al. ha interpretato come reali degli artefatti tecnici che possono verificarsi nel corso del sequenziamento dei genomi: chi sequenzia e analizza davvero genomi ne è più che consapevole, e ci sta attento (porc…).

Zhang et al. utilizza una cultura cellulare umana (HEK293T) in cui gli elementi L1 (ve li spiego tra un attimo) sono stati forzatamente espressi in grande quantità e le cellule poi sono state infettate con il SARS-CoV-2. Zhang et al. ha ingegnerizzato le cellule inserendo dei L1 fatti apposta per trascriversi in grande quantità che non sono presenti nel genoma umano (Yu et al., 2017). Successivamente, Zhang et al. identifica 63 presunte integrazioni del virus nel nostro genoma tramite sequenziamento e afferma che queste integrazioni sono state mediate dall’azione degli L1. Delle 63 inserzioni candidate, solo una mostra dei parziali segnali molecolari di integrazione mediata da L1.

Come promesso ora vi spiego cosa sono gli L1 che sono la chiave per capire perché le evidenze addotte da Zhang et al. sono inesistenti e le loro interpretazioni del tutto gonfiate.

Gli L1 fanno parte di una particolare categoria di sequenze chiamate retrotrasposoni. I retrotrasposoni, come gli L1, sono sequenze di DNA capaci di copia-incollarsi da un posto all’altro del nostro genoma. Per potersi copia-incollare, la loro sequenza di DNA viene prima trascritta in RNA; questo RNA viene retrotrascritto da una loro propria retrotrascrittasi e integrato da qualche altra parte del nostro genoma. La loro retrotrascrittasi riconosce e agisce solo su RNA di L1(*) ma è risaputo che (raramente) queste proteine di L1 possono commettere errori, infatti alcuni dei nostri geni si sono duplicati nel corso dell’evoluzione tramite retro-integrazione. Per quanto possa sembrare allarmante, la frequenza di errore è di 1 su 2000 avvenute inserzioni di L1 che sono di per sé estremamente rare (Wei et al., 2001). Quindi ancora una volta, se dobbiamo essere preoccupati per la retrotrascrizione di RNA dovremmo preoccuparci degli RNA che noi tutti i giorni produciamo, non per una iniezione di una quantità limitata di RNA o DNA data dal vaccino. Secondo alcune affermazioni dovremmo essere terrorizzati della retrotrascrizione in ogni attimo della nostra vita.

Nel momento in cui le proteine di L1 mediano l’integrazione di una sequenza (che sia la loro o quella di SARS-CoV-2, come sostengono Zhang et al. e Tarro) nel genoma ospite lasciano una particolare firma molecolare: un po’ come quando un pittore firma un quadro o quando la banda Occhi di Gatto lascia il suo inconfondibile biglietto sulla scena del crimine. Nel caso degli L1, vengono lasciate una piccola duplicazione agli estremi della sequenza usata come target di integrazione (target site duplication, TSD) e un tratto di circa 30 adenine (**) (polyA tract) in coda alla sequenza integrata (Faulkner and Billon, 2018). Zhang et al. trova solo una non chiara evidenza di TSD e nessun tratto polyA. Un’altra cosa da aggiungere sul funzionamento della retrotrascrittasi di L1 è che è tremendamente inefficiente. Un L1 intero è lungo circa 5 mila nucleotidi, ma quando si copia e incolla da qualche altra parte è facilissimo che si incollino solo i primi 300-500 nucleotidi (fenomeno chiamato troncamento del 5’). Avere ben 63 inserzioni complete di un RNA di 30 mila lettere (lunghezza del SARS-CoV-2) mediate da una retrotrascrittasi che ce la fa a malapena a trascrivere 300-500 nucleotidi è piuttosto improbabile.

Riassumendo: nelle inserzioni di SARS-CoV-2 che sarebbero state mediate da L1 non si trovano le tracce molecolari della mediazione da L1 stessa (TSD e polyA tract) per cui l’affermazione di per sé non sta in piedi.

Giustamente però vi potreste chiedere: ma quindi cosa sono quelle inserzioni di SARS-CoV-2 trovate durante il sequenziamento delle culture cellulari infettate dal virus nello studio di Zhang et al.?

Lo studio che confuta Zhang et al.

Qui interviene lo studio pubblicato dal gruppo di ricerca del professor Geoffrey Faulkner (Università del Queensland) questo agosto su Cell (Smits et al., 2021), che chiarisce che queste inserzioni non sono altro che una combinazione del trattamento fatto alle cellule e artefatti di sequenziamento. All’inizio di questa lunga spiegazione ho accennato al fatto che Zhang et al. ha forzatamente aumentato la trascrizione di L1 nelle culture cellulari utilizzate nel loro esperimento (erano cellule alterate, dopate). L’articolo su Cell mette in evidenza come la sovra-trascrizione di L1 abbia portato a una presenza maggiore della proteina retrotrascrittasi di L1 nelle cellule e che questa proteina abbia cominciato a retrotrascrivere in DNA qualunque RNA nelle vicinanze. Da sottolineare che la condizione di sovra-trascrizione di L1 è artificiale, non è la condizione normale per le nostre cellule. Gli L1 in condizioni normali non vanno a interagire con sequenze a caso! Infine, il metodo di sequenziamento utilizzato si sa che tende a cucire (ligare) assieme sequenze di DNA che solitamente non stanno assieme e produrre degli artefatti di sequenziamento. Questi artefatti di sequenziamento dovete immaginarli come delle illusioni ottiche, dei miraggi nel deserto: ciò che si vede non è reale. Smits et al. ha ripetuto l’esperimento di Zhang et al. tenendo conto di queste illusioni ottiche e non ha trovato alcuna sequenza SARS-CoV-2 integrata nel genoma delle cellule. Di nuovo, per concludere, se le integrazioni di SARS-CoV-2 fossero avvenute per retrotrascrizione allora si dovrebbero trovare le tracce di questa retrotrascrizione, ma non si trovano.

Non è comunque chiaro perché Zhang et al. abbiano volontariamente ingegnerizzato le culture cellulari per far sovra-trascrivere gli L1 rendendo queste cellule molto diverse da quelle dei nostri organi e da quelle di pazienti infettati da SARS-CoV-2. Diciamo che cercare di dimostrare che il SARS-CoV-2 si potrebbe integrare mediante L1 in culture cellulari dove gli L1 sono “spinti” a retrotrascrivere qualunque cosa non è un disegno sperimentale imparziale, e sa tanto di “confirmation bias”. Anche se le condizioni erano tutte in favore di un’integrazione del virus, non si sono comunque trovate evidenze di questa integrazione quindi un motivo in più per non temere che il COVID-19 vi muti il DNA.

Ultima cosa, Tarro afferma all’inizio “Ho citato un bellissimo lavoro fatto a Boston [sempre quello firmato da Zhang et al.]”. La domanda era: “un vaccino a RNA messaggero può alterare il DNA cellulare?” Gli è stato chiesto se i vaccini a RNA possono causare mutazioni al DNA umano. Tarro risponde facendo riferimento a Zhang et al, uno studio che non prende in considerazione nessun vaccino ma che va a vedere se chi si ammala di COVID-19 (contrae il virus) possa aver avuto alterazioni al proprio genoma a causa dell’infezione stessa (usando però solo culture cellulari e non cellule di pazienti). Per quanto successivamente cerchi di creare un ponte logico tra vaccino e virus, rimane comunque un non sequitur biologico.

(*) per completezza, le proteine di L1 riconoscono anche le sequenze dei retrotrasposoni Alu e SVA, ma questi si sono evoluti per essere riconosciuti dagli L1…

(**) l’adenina (A) è una dei nucleotidi che formano il DNA. Gli altri nucleotidi sono citosina
(C), guanina (G) e timina (T).

Ma andiamo avanti con l’intervista.

AI Vediamo se abbiamo capito. Lei dice: il principio di funzionamento del vaccino a RNA può procurare lo stesso processo di alterazione del DNA di una persona che si ammala di Covid? In entrambi i casi si può correre questo pericolo?

GT Sì, esattamente!

Abbiamo visto che non ci sono prove reali di integrazione di Coronavirus nel nostro genoma, quindi non c’è motivo di credere che l’RNA della spike possa integrarsi come (non) fa il SARS-CoV-2. Da qui il non sequitur citato sopra.

AI Quindi sia il Covid, quando lo si prende, che quel tipo di vaccino, possono creare un tipo di alterazione del DNA della persona?

GT Esatto, esatto… questa è una cosa provata da questo gruppo di ricerca di Boston che lo ha dimostrato e ha pubblicato la ricerca.

Il SARS-CoV-2 non si integra – o almeno non ci sono prove a sostegno di questa grossissima affermazione – quindi boh, di nuovo, no, non muta il nostro DNA, e Zhang et al. non dimostra che l’RNA del vaccino si integra, non viene nemmeno preso lontanamente in considerazione. Anche se si fosse dimostrato che il virus si integra, ciò non implicherebbe che l’RNA della sola spike si integri, ci vorrebbero ulteriori esperimenti focalizzati sul vaccino.

Ora per concludere questo pippone biologico, vorrei dire a tutti quelli che sono impauriti dalle mutazioni al DNA che quelle che fanno davvero paura sono quelle che ci infliggiamo quotidianamente noi attraverso le nostre abitudini. Per esempio fumare, bere alcol o stare sotto al sole senza crema solare sono fattori di rischio per tumore ai polmoni, cervello, fegato e melanomi. I morti di tumori causati da reali mutazioni al DNA derivanti dalle nostre azioni quotidiane sono davanti ai nostri occhi tutti i giorni, mentre le mutazioni causate da vaccini sono del tutto immaginarie (la mia affermazione cambierà nel caso di studi che realmente dimostrano questo fenomeno, non è però il caso di Zhang et al.).

Valentina Peona

REFERENCES

Faulkner, G.J., Billon, V., 2018. L1 retrotransposition in the soma: a field jumping ahead. Mob. DNA 9, 1–18.

Smits, N., Rasmussen, J., Bodea, G.O., Amarilla, A.A., Gerdes, P., Sanchez-Luque, F.J., Ajjikuttira, P., Modhiran, N., Liang, B., Faivre, J., Deveson, I.W., Khromykh, A.A., Watterson, D., Ewing, A.D., Faulkner, G.J., 2021. No evidence of human genome integration of SARS-CoV-2 found by long-read DNA sequencing. Cell Rep. 36.

Wei, W., Gilbert, N., Ooi, S.L., Lawler, J.F., Ostertag, E.M., Kazazian, H.H., Boeke, J.D., Moran, J. V, 2001. Human L1 retrotransposition: cis preference versus trans complementation. Mol. Cell. Biol. 21, 1429–1439.

Yu, X., Geng, W., Zhao, H., Wang, G., Zhao, Y., Zhu, Z., Geng, X., 2017. Using a Commonly Down-Regulated Cytomegalovirus (CMV) Promoter for High-Level Expression of Ectopic Gene in a Human B Lymphoma Cell Line. Med. Sci. Monit. 23, 5943–5950.

Zhang, L., Richards, A., Barrasa, M.I., Hughes, S.H., Young, R.A., Jaenisch, R., 2021. Reverse-transcribed SARS-CoV-2 RNA can integrate into the genome of cultured human cells and can be expressed in patient-derived tissues. Proc. Natl. Acad. Sci. 118.

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