Questo report descrive le caratteristiche genetiche di campioni di SARS-CoV-2 identificati in Veneto tra il 2 novembre 2020 e il 14 dicembre 2021.
Su mandato regionale l’Istituto Zooprofilattico Sperimentale delle Venezie (IZSVe) sta monitorando le caratteristiche genetiche e la variabilità dei ceppi di SARS-CoV-2 presenti in Veneto. L’emergere di mutazioni nel genoma di agenti virali ad RNA come SARS-CoV-2 è un evento naturale ed atteso. Cambiamenti nella trasmissibilità del virus, nella gravità della malattia, nella capacità del virus di sfuggire all’immunità acquisita (post-infezione o vaccinazione) e ai test diagnostici in uso: questi sono gli elementi cruciali che definiscono le dinamiche di interazione di SARS-CoV-2 con la popolazione ospite. Sequenziare il genoma di un virus significa poter riconoscere l’emergere di varianti virali che possono modificare l’andamento e l’impatto dell’epidemia. Le mutazioni più interessanti sono a livello della proteina Spike del virus data l’importanza che questa riveste per il legame con i recettori cellulari e perché verso di essa sono rivolti i principali anticorpi che danno la protezione verso l’infezione e le forme cliniche.
Si ringraziano l’UOSD Genetica e Citogenetica – Azienda ULSS 3 Serenissima per aver contribuito alla generazione delle sequenze. Si ringraziano inoltre tutti coloro che hanno condiviso le sequenze nel database pubblico GISAID, le ULSS 1, ULSS 2, ULSS 3, ULSS 4, ULSS 5, ULSS 6, ULSS 7, ULSS 8, ULSS 9, U.O.C Microbiologia e virologia dell’Azienda ospedaliera-università di Padova e dell’Azienda ospedaliera universitaria integrata di Verona che hanno inviato i campioni oggetto di questo report.
In evidenza
- Nel mese di dicembre 2021 è stato individuato in Veneto il primo caso di variante Omicron (lineage B.1.1.529) in un paziente vicentino rientrato dal Sudafrica e vaccinato con doppia dose. Ad oggi, sono stati identificati in Veneto 5 campioni appartenenti alla variante Omicron: due casi nella provincia di Vicenza (rientro da Sudafrica e familiare), un caso nella provincia di Padova e due casi nella provincia di Venezia (rientro dal Sudafrica).
- Il 99.56% dei campioni caratterizzati in Veneto nel periodo ottobre-dicembre 2021 appartiene alla variante Delta, mentre il restante 0.44% appartiene alla variante Omicron.
- I sublineages della variante Delta con una frequenza maggiore nei mesi di ottobre-dicembre sono: AY.43 (26%), AY.122 (14%) e AY.98.1 (9%). Da ottobre la Variant of Interest (VOI) AY.4.2 mantiene una frequenza costante attorno al 5%.
- Il risultato della sorveglianza “Stima della prevalenza delle varianti VOC (Variant Of Concern) in Italia: beta, gamma, delta, omicron e altre varianti di SARS-CoV-2” del 6 dicembre 2021, coordinata da ISS, ha evidenziato una prevalenza del 99.15% di variante Delta e dello 0.85% della variante Omicron. All’interno della variante Delta il sublineage AY.43 si conferma essere quello prevalente (20.51%).
Limiti dello studio
Il numero di campioni del Veneto sequenziati ad oggi è limitato rispetto al numero di casi positivi nella regione e fornisce solo un’istantanea parziale delle possibili varianti circolanti nel territorio.
Descrizione dei nuovi campioni sequenziati in questo report
Nell’ambito del DGR 1424 del 21/10/2020 e successiva nota regionale (prot. n. 304579) è stato ottenuto il genoma completo di un totale di 5.089 campioni, di cui .5053 prelevati tra novembre 2020 e dicembre 2021 e 36 campioni raccolti tra marzo e ottobre 2020.
Resoconto delle varianti rilevate in Veneto
Nel periodo di rendicontazione (ottobre-dicembre 2021) il 99.6% dei campioni identificati nella regione appartiene alla variante Delta (figura 1, tabella 1), lineage B.1.617.2, e a 48 dei suoi differenti sublineages. I sublineages AY.43, AY.122 e AY.98.1 sono quelli più diffusi negli ultimi tre mesi (frequenza compresa tra 9% e 26%). Non si evidenzia un aumento di circolazione del sublineage AY.4.2, segnalato tra le Variant of Interest (VOI) da Centro europeo per la prevenzione e il controllo delle malattie (ECDC), la cui frequenza rimane stabile attorno al 5% (figura 2, tabella 1).
Nel mese di dicembre è stata inoltre identificata in Veneto la Variant of Concern (VOC) Omicron in 5 campioni:
- 2 nella provincia di Vicenza (paziente di rientro da Sudafrica e familiare a contatto),
- 1 nella provincia di Padova,
- 2 nella provincia di Venezia (congiunti di rientro da Sudafrica).
Figura 1. Grafico dei principali lineages identificati in Veneto da gennaio 2021 a dicembre 2021. Nell’asse delle ordinate è riportata la frequenza delle principali varianti identificate.
Figura 2. Grafico dell’andamento della variante Delta e dei suoi sublineages in Veneto da aprile 2021 a dicembre 2021. Nell’asse delle ordinate è riportata la frequenza dei vari lineage e sublineages rispetto al numero totale di sequenze appartenenti alla variante delta.
Distribuzione dei principali lineages e sublineages in Veneto rispetto all’età dei pazienti
Per i campioni analizzati da IZSVe dall’inizio della pandemia, e per i quali fossero disponibili i dati epidemiologici, è stata condotta un’analisi della distribuzione dei principali lineages rispetto all’età dei pazienti (figura 3). Dal grafico si evince che non esiste un’evidente associazione tra lineages e età, ma la maggior parte delle varianti considerate sembra aver colpito indifferentemente tutte le fasce d’età. Tuttavia si può notare che il lineage B.1.160, particolarmente diffuso nella seconda metà del 2020, ha visto una maggiore diffusione tra soggetti più anziani (età media attorno ai 60 anni), mentre la VOC Beta (B.1.351) sembra aver interessato principalmente soggetti più giovani (età media attorno ai 30 anni).
Data l’elevata diffusione della variante Delta sul territorio a partire da aprile 2021, la stessa analisi è stata condotta sul lineage B.1.617.2 e sui principali sublineages della VOC Delta diffusi in Veneto. Come si può notare in figura 4, i principali sublineages considerati si distribuiscono in tutte le fasce d’età della popolazione, con particolare concentrazione nei pazienti con età compresa tra i 20 e i 60 anni circa, rispecchiando quindi l’andamento generale della variante Delta.
Figura 3. Box plot raffigurante la distribuzione delle principali VOC e lineages diffusi in Veneto rispetto all’età dei pazienti. La linea e la croce all’interno dei box indicano, rispettivamente, la mediana e la media dei valori corrispondenti.
Figura 4. Box plot raffigurante la distribuzione del lineage B.1.617.2 e dei principali sublineages della variante Delta diffusi in Veneto rispetto all’età dei pazienti. La linea e la croce all’interno dei box indicano, rispettivamente, la mediana e la media dei valori corrispondenti.
Variante Omicron – B.1.1.529
La variante Omicron (lineage B.1.1.529), identificata per la prima volta in Botswana l’11 novembre e in Sudafrica il 14 novembre 2021, è stata designata come VOC (Variant of Concern) dal WHO il 26 novembre 2021. La variante Omicron per ora è stata segnalata in 80 paesi (ECDC, 15/12/2021). Nell’Unione Europea sono stati riportati 2629 casi (ECDC, 15/12/2021) in 27 paesi.
Attualmente in Italia i casi Omicron riportati dall’ECDC sono 27 di cui 17 sequenze complete caricate sulla piattaforma GISAID.
Situazione epidemiologica in Veneto
Ad oggi i casi confermati di variante Omicron in Veneto sono cinque: due nel Vicentino, uno nel Padovano e due nel Veneziano. I casi di Vicenza fanno riferimento ad un paziente vaccinato con doppia dose rientrato dal Sudafrica nei primi giorni di dicembre e a un familiare convivente risultato positivo in data 07/12/2021. Dall’analisi dei restanti componenti del nucleo familiare risultati positivi il 03/12/2021, sono stati rilevati due casi di variante Delta. Il caso di Padova si riferisce a una donna di 77 anni vaccinata con doppia dose di vaccino Astrazeneca per la quale lo scrivente laboratorio non è a conoscenza di soggiorni o contatti con persone di rientro da Paesi a rischio. I due casi di Venezia si riferiscono a due coniugi rientrati da pochi giorni dal Sudafrica.
Caratteristiche della variante B.1.1.529
In base ai preliminari dati scientifici disponibili dal Regno Unito e Sudafrica, la variante Omicron sembra essere più trasmissibile rispetto alle altre varianti, inclusa la Delta, ma non è ancora chiaro se l’infezione causata da tale variante sia meno grave rispetto alle infezioni con altre varianti. Tutti i casi riportati nell’Unione Europea per i quali sono disponibili informazioni cliniche riportano infezioni asintomatiche o lievi. Tuttavia questi dati devono essere interpretati con cautela dato il numero esiguo di casi notificati ad oggi, la maggior parte dei quali in soggetti giovani (https://www.ecdc.europa.eu/en/news-events/epidemiological-update-omicron-variant-concern-voc-data-14-december-2021).
Nella variante Omicron sono presenti 37 mutazioni nella proteina Spike che includono sei delezioni, una inserzione e 30 sostituzioni amminoacidiche. Dal confronto delle mutazioni della proteina Spike della variante Omicron con varianti di interesse (VOI) e varianti VOC (Variant of Concern) è stato osservato che 26 mutazioni sono distintive della variante Omicron (23 sostituzioni, due delezioni e una inserzione). Tra queste l’inserzione dei tre aminoacidi EPE in posizione 214, nel dominio N-terminale (NTD).
Sulla base della presenza di queste nuove mutazioni sono in corso test per valutare se questa variante potrebbe essere parzialmente resistente ai vaccini COVID-19 esistenti. Studi preliminari (non peer-reviewed) suggeriscono una riduzione significativa della capacità neutralizzante dei vaccini e dei sieri di soggetti convalescenti contro la variante Omicron rispetto alle altre varianti. Tuttavia la protezione del vaccino verso tale variante sembra essere simile alla protezione dall’infezione da variante Delta negli individui che hanno ricevuto una dose aggiuntiva (terza dose) (https://khub.net/documents/135939561/430986542/Effectiveness+of+COVID-19+vaccines+against+Omicron+variant+of+concern.pdf/f423c9f4-91cb-0274-c8c5-70e8fad50074).
Sono inoltre in corso studi sull’efficacia di legame tra l’RBD della proteina Spike della variante Omicron e vari anticorpi monoclonali approvati dall’FDA. Dati preliminari indicano che la combinazione di casirivimab e imdevimab non neutralizza Omicron, mentre sotrovimab mantiene la sua capacità neutralizzante anche nei confronti di questa variante.
Monitoraggio dei sublineages della variante Delta considerati come Variants under monitoring (VUM) (ECDC, report del 15 dicembre 2021)
L’ECDC ha designato un sublineage della variante Delta come VOI e quattro sublineages come VUM, a causa della presenza di alcune mutazioni nella proteina Spike che meritano particolare attenzione (sottolineate): B.1.617.2+Y145H e A222V (sublineage AY.4.2, VOI), B.1.617.2+K417N (VUM), B.1.617.2+E484X (dove X indica qualsiasi sostituzione aminoacidica, VUM), B.1.617.2+Q613H (VUM), B.1.617.2+Q677H (VUM). È stata quindi effettuata un’ulteriore analisi sulle sequenze del periodo ottobre-dicembre 2021 analizzate in questo report (915), ai fini di evidenziare l’eventuale presenza di queste VOI/VUM. Di seguito sono elencate le VOI/VUM indentificate in Veneto:
- sublineage AY.4.2: 50 sequenze appartengono a questa VOI. Il sublineage AY.4.2 si è rapidamente diffuso nel Regno Unito a partire dal mese di giugno 2021, e si caratterizza per la presenza di due mutazioni nella proteina Spike: Y145H e A222V. Non ci sono evidenze di correlazione tra queste mutazioni e un’aumentata trasmissibilità del virus, né di una maggiore capacità di evasione del sistema immunitario.
- B.1.617.2 + Q613H: 2 sequenze appartengono a questa VUM. La mutazione Q613H è tipica del lineage A.23, e si pensa che possa avere conseguenze simili alla mutazione D614G (aumento dell’infettività, della stabilità della proteina Spike in conformazione trimerica e del clivaggio da parte della furina).
Risultato della sorveglianza ISS – 6 dicembre 2021
Si riportano sinteticamente i risultati ottenuti nell’ultima sorveglianza straordinaria nazionale sulle varianti di SARS-CoV-2 coordinata dall’Istituto Superiore di Sanità (ISS) sui campioni positivi COVID-19 notificati il 6 dicembre 2021, per un totale di 234 campioni analizzati. Due campioni provenienti da pazienti di ritorno dal Sudafrica, prelevati in provincia di Venezia, appartengono alla variante Omicron. I restanti 232 campioni appartengono alla variante Delta (tabella 2).
Tabella 2. Frequenza dei lineages B.1.1.529 e B.1.617.2, e dei diversi sublineages di variante Delta identificati in Veneto durante la sorveglianza del 6 dicembre 2021
| Lineage/sublineages | N. sequenze | Frequenza |
|---|---|---|
| B.1.1.529 | 2 | 0,85% |
| B.1.617.2 | 9 | 3,85% |
| AY.102 | 2 | 0,85% |
| AY.106 | 3 | 1,28% |
| AY.120 | 1 | 0,43% |
| AY.122 | 37 | 15,81% |
| AY.122.1 | 1 | 0,43% |
| AY.124 | 1 | 0,43% |
| AY.125 | 1 | 0,43% |
| AY.23 | 3 | 1,28% |
| AY.39 | 1 | 0,43% |
| AY.4 | 29 | 12,39% |
| AY.4.2 | 13 | 5,56% |
| AY.4.3 | 1 | 0,43% |
| AY.42 | 3 | 1,28% |
| AY.43 | 48 | 20,51% |
| AY.44 | 1 | 0,43% |
| AY.46 | 8 | 3,42% |
| AY.46.6 | 8 | 3,42% |
| AY.5 | 1 | 0,43% |
| AY.5.2 | 1 | 0,43% |
| AY.5.4 | 1 | 0,43% |
| AY.7.2 | 1 | 0,43% |
| AY.78 | 1 | 0,43% |
| AY.9.1 | 3 | 1,28% |
| AY.9.2 | 3 | 1,28% |
| AY.98 | 6 | 2,56% |
| AY.98.1 | 43 | 18,38% |
| AY.99 | 2 | 0,85% |
Referenze
- Bascos N.A.D, Mirano-Bascos D., Saloma C.P. Structural Analysis of Spike Protein Mutations in the SARS-CoV-2 P.3 Variant. bioRxiv [Preprint] 2021. DOI: https://doi.org/10.1101/2021.03.06.434059
- Bugembe D.L., Phan M.V.T, Ssewanyana I. et al. A SARS-CoV-2 lineage A variant (A.23.1) with altered spike has emerged and is dominating the current Uganda epidemic. medRxiv [Preprint]. DOI: 10.1101/2021.02.08.21251393
- Cameroni E., Saliba C., Bowen J.E., Rosen L.E., Culap K., et al. Broadly neutralizing antibodies overcome SARS-CoV-2 Omicron antigenic shift. bioRxiv [preprint] doi: https://doi.org/10.1101/2021.12.12.472269
- Cathcart AL, Havenar-Daughton C, Lempp FA, Ma D, Schmid MA, Agostini ML, et The dual function monoclonal antibodies VIR-7831 and VIR-7832 demonstrate potent in vitro and in vivo activity against SARS-CoV-2. bioRxiv [Preprint]. 2021. DOI: 10.1101/2021.03.09.434607.
- Cele S, Jackson L, Khan K, Khoury DS, Moyo-Gwete T, Tegally H, et al. SARS-CoV-2 Omicron has extensive but incomplete escape of Pfizer BNT162b2 elicited neutralization and requires ACE2 for infection. medRxiv [Preprint]. DOI: 10.1101/2021.12.08.21267417.
- ECDC. Epidemiological update: Omicron variant of concern (VOC) – data as of 15 December 2021 (12:00)
- ECDC. SARS-CoV-2 variants of concern as of 21 October 2021.
- ECDC. Assessment of the further emergence of the SARS-CoV-2 Omicron VOC in the context of the ongoing Delta VOC transmission in the EU/EEA, 18th update
- Gilead. Gilead Statement on Veklury® (Remdesivir) and the SARS-CoV-2 Omicron Variant
- GISAID – https://www.gisaid.org/
- GlaxoSmithKline (GSK). Preclinical data demonstrate sotrovimab retains activity against key Omicron mutations, new SARS-CoV-2 variant
- ISS. Variante Omicron, cosa sappiamo
- Lubinski B, Tang T, Daniel S, Jaimes JA, Whittaker GR. Functional evaluation of proteolytic activation for the SARS-CoV-2 variant B.1.1.7: role of the P681H mutation. bioRxiv [Preprint]. 2021 Apr 8:2021.04.06.438731. doi: 10.1101/2021.04.06.438731. PMID: 33851153; PMCID: PMC8043443.
- Nagy A, Basiouni S, Parvin R, Hafez HM, Shehata AA. Evolutionary insights into the furin cleavage sites of SARS-CoV-2 variants from humans and animals. Arch Virol. 2021 Sep;166(9):2541-2549. doi: 10.1007/s00705-021-05166-z. Epub 2021 Jul 13. PMID: 34258664; PMCID: PMC8276844.
- Venkatakrishnan, Praveen Anand, Patrick J. Lenehan, Rohit Suratekar, Bharathwaj Raghunathan, Michiel J.M. Niesen, Venky Soundararajan. Omicron variant of SARS-CoV-2 harbors a unique insertion mutation of putative viral or human genomic origin. OSFPreprints [Preprint]
- Roessler A, Riepler L, Bante D, von Laer D, Kimpel SARS-CoV-2 B.1.1.529 variant (Omicron) evades neutralization by sera from vaccinated and convalescent individuals. medRxiv [Preprint]. 2021. DOI: 10.1101/2021.12.08.21267491
- Timmers, L.F.S.M., Peixoto, J.V., Ducati, R.G. et al.SARS-CoV-2 mutations in Brazil: from genomics to putative clinical conditions. Sci Rep11, 11998 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-91585-6
- VIROLOGICAL – https://virological.org/
- Wilhelm A, Widera M, Grikscheit K, Toptan T, Schenk B, Pallas C, et al. Reduced Neutralization of SARS-CoV-2 Omicron Variant by Vaccine Sera and monoclonal antibodies. medRxiv [Preprint]. 2021. DOI: 10.1101/2021.12.07.21267432.
- WHO. Classification of Omicron (B.1.1.529): SARS-CoV-2 Variant of Concern
- WHO. Tracking SARS-CoV-2 variants.
