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Perché non sviluppiamo l'immunità contro il raffreddore comune?

Perché non sviluppiamo l'immunità contro il raffreddore comune?


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Tutti soffriamo di comune raffreddore, e questo, spesso. Perché non abbiamo sviluppato l'immunità contro di essa fino ad ora? Per immunità intendo l'immunità come specie.


L'immunità duratura si ottiene tramite il sistema immunitario adattativo, e comporta principalmente lo sviluppo di anticorpi che identificano parti specifiche (epitopi) delle proteine ​​del patogeno. Il raffreddore comune è in genere causato da un tipo di virus chiamato rinovirus. I virus hanno tassi di mutazione molto elevati, che alterano la sequenza delle proteine ​​virali, modificandone le proprietà antigeniche. Questo di conseguenza altera la capacità degli anticorpi di riconoscere un particolare antigene.

In altre parole, noi fare sviluppare un'immunità di lunga durata contro il virus che ci causa il raffreddore oggi, ma il virus che ci causa il raffreddore pochi mesi dopo è in qualche modo diverso e il sistema immunitario adattativo deve ricominciare da capo.


Innanzitutto, voglio notare che ddiez ha una buona risposta, ma ho pensato che fosse una buona domanda per avere una risposta più ampia sull'immunologia e sulla patogenesi.

La prima cosa che dobbiamo stabilire che cosa è un "raffreddore".

Il raffreddore più comune è il rinovirus (HRV), ma il secondo posto è un po' più difficile da definire. Ad esempio, è stato dimostrato che il virus respiratorio sinciziale (RSV) è quasi onnipresente all'età di due anni. In realtà non sono d'accordo con l'articolo Wiki sul raffreddore comune che mette i coronavirus (plurale, che non è chiaro nell'articolo) al secondo posto. Ad esempio, se dai un'occhiata ai rapporti delle sessioni degli ospedali, puoi scoprire che RSV e influenza sono i più comuni. Ora questo seleziona per coloro che erano abbastanza malati da cercare cure ospedaliere, ma se guardi un recente studio più approfondito condotto attraverso cliniche sanitarie, troverai di nuovo il coronavirus in uno spettacolo molto più basso:

[Nota editoriale, se qualcuno vuole dedicare del tempo a MathJax a quel tavolo, per favore vai avanti. Sembrava troppo grande per inserire la tabella come testo. Ecco l'originale.]

Pertanto, un raffreddore è un'infezione da uno qualsiasi dei virus di cui sopra, con un raffreddore comune che probabilmente è HRV o RSV. Ma il modo in cui il corpo reagisce a ciascuno di questi è diverso.

In secondo luogo, come possiamo organizzare una risposta immunitaria al raffreddore?

Ci sono due diversi tipi di risposta immunitaria negli esseri umani: innata o adattativa. (per non arrivare al tecnico, puoi trovare risposte al di fuori di queste). Entrambe le risposte sono estremamente complesse e necessarie per combattere il raffreddore. Il sistema immunitario innato è progettato per gestire le reazioni iniziali ai patogeni, ma spesso il sistema immunitario adattativo è ciò che "cancella" (l'eliminazione virale è la rimozione dell'infezione) l'infezione totalmente. In una nuova infezione, il sistema immunitario adattativo impiega alcuni giorni per aumentare, motivo per cui un raffreddore può durare da pochi giorni a due settimane. Questo è quando si ottengono le cellule B che producono abbastanza anticorpi per eliminare l'infezione. Quindi la prossima volta che sarai infettato da qualcosa dello stesso sierotipo avrai un serbatoio di cellule già pronto per dare una risposta immunitaria, e accadrà più velocemente. Almeno questo è ciò che il corpo umano sta cercando di fare. I virus stanno cercando di "eludere" il sistema immunitario e proliferare (riconoscendo ovviamente che è una personificazione dei virus e che non stanno "cercando" di fare nulla).

La parola chiave nella risposta adattiva è "romanzo". Se l'agente patogeno è abbastanza diverso, cioè gli epitopi sono abbastanza diversi, il sistema immunitario non lo riconoscerà. Questa è la strategia principale utilizzata da HRV. A seconda di chi chiedi, ci sono tra 96-120 sierotipi di HRV, quindi usare un numero di circa 100 sembra ragionevole (120 è un numero molto più recente e l'aumento è in gran parte correlato a migliori strumenti diagnostici). Non sembrano esserci ulteriori stereotipi che si sviluppano/mutano rapidamente (anche se presumibilmente potrebbero), quindi invece di essere infettati da una versione mutata del raffreddore che hai avuto l'anno scorso, stai ricevendo un ceppo/sierotipo diverso che era già in circolazione. Quindi, se hai un'infezione da HRV diversa una volta all'anno, hai circa 100 anni di raffreddori da virus rihno (quando diventi effettivamente così vecchio hai problemi di senescenza nel sistema immunitario).

RSV è una storia diversa. In primo luogo non si monta una risposta immunitaria duratura al virus:

(Tabella 10.6. Virologia dei campi; 6a edizione. LWW 2013)

In effetti, conosco un ricercatore che infetterebbe i suoi membri del laboratorio con lo stesso identico ceppo di RSV ogni 6 mesi per anni (prima che la gente smettesse di fare una cosa del genere...). Il motivo per cui l'RSV non suscita un'immunità duratura - e in effetti un'immunità notevolmente più breve - è oggetto di ricerca attuale.

Come si può vedere nella Tabella 10.6, le risposte della mucosa generalmente non durano tanto quanto le infezioni sistemiche. Questo può avere senso da un punto di vista macro: il muco ha impedito con successo all'agente patogeno di diffondersi al resto dei tessuti del corpo, quindi non è così importante rispondere. A un livello più specifico sappiamo che vengono prodotte più IgA e le citochine possono essere diverse. Ma RSV sembra specificamente ridotto. Un'idea guida è che due delle proteine ​​prodotte dal virus, NS1 e NS2, causano il mancato montaggio di una risposta immunitaria. In altre parole, il virus produce materiali che interferiscono deliberatamente con la risposta immunitaria adattativa. Un documento interessante che è appena uscito affronta questa idea per un possibile candidato al vaccino.


Perché alcune persone evitano il raffreddore e altre no

Durante un recente viaggio attraverso il paese, ho preso un forte raffreddore che mi ha tolto dal lavoro per una settimana. Mia madre di 85 anni, invece, è rimasta sana. Avrei potuto immaginare che, alla sua età, mia madre fosse più fragile e quindi più suscettibile di ammalarsi. Ho pensato male.

Un passeggero aereo indossa una maschera per proteggersi dai virus. I passeggeri rischiano di essere infettati nella cabina dell'aereo, proprio come lo sarebbero in qualsiasi spazio affollato e ristretto. Eitan Abramovich/AFP via Getty Images nascondi didascalia

Un passeggero aereo indossa una maschera per proteggersi dai virus. I passeggeri rischiano di essere infettati nella cabina dell'aereo, proprio come lo sarebbero in qualsiasi spazio affollato e ristretto.

Eitan Abramovich/AFP via Getty Images

Illustra ciò che molti esperti del raffreddore chiamano la domanda da un milione di dollari: perché alcune persone si ammalano e altre in ambienti simili no?

Non esiste una cura o un trattamento efficace per il comune raffreddore. I rimedi da banco possono controllare i sintomi, ma non li curano.

Mentre è certamente vero che il nostro ambiente può aumentare il nostro rischio di infezioni, i ricercatori sospettano che gran parte della nostra vulnerabilità abbia a che fare con i nostri geni. Per il virus del raffreddore stesso, alcuni di noi umani sono più facili da infettare rispetto alle nostre controparti più robuste.

Quindi, nei laboratori di malattie infettive in tutto il paese, i ricercatori stanno cercando di decifrare il codice genetico del raffreddore e identificare i meccanismi esatti che consentono ai virus del raffreddore di farci ammalare, nonché le specifiche di come il nostro sistema immunitario innato risponde - o non lo fa. rispondere — ai meccanismi virali che rendono alcuni di noi bersagli più facili.

Costruire l'immunità

Gregory Poland, direttore del gruppo di ricerca sui vaccini della Mayo Clinic e professore di medicina e malattie infettive, afferma che l'età di mia madre era in realtà la sua "arma segreta". La Polonia dice che nel corso di diversi decenni si è trovata faccia a faccia con molti più virus di me. Il virus che mi ha infettato sull'aereo, dice, era probabilmente uno di questi. Chiaramente, ha "un certo livello di immunità" a quel particolare virus del raffreddore.

Una volta esposti, dice la Polonia, la maggior parte delle persone ha un'immunità permanente, ma solo a quel particolare virus del raffreddore. E, poiché ci sono centinaia di diversi virus del raffreddore, c'è anche la questione del caso. Sei nel posto sbagliato al momento sbagliato?

Sembra che lo fossi. Poiché i virus del raffreddore sono nell'aria, un colpo di tosse o uno starnuto a poche file di distanza avrebbe potuto spazzare via milioni di virus microscopici sulla mia strada. E se avessi acceso il mio piccolo ventilatore a soffitto, avrei potuto inconsapevolmente sparare quei virus ancora più velocemente verso di me. Tutto quello che dovevo fare dopo era toccarmi gli occhi, il naso o la bocca e... Ecco! Infezione.

Collegamento pericoloso

D'altra parte, la pericolosa liaison avrebbe potuto avvenire in modo più surrettizio. Polonia dice che forse ero andato in bagno, aprendo la porta e toccando la maniglia dopo che un passeggero con il raffreddore aveva fatto la stessa cosa. I virus del raffreddore, ovviamente, viaggiano anche per contatto e ci infettano tramite un oggetto come una maniglia.

Prendiamo l'esempio di qualsiasi raduno pubblico, dice la Polonia. Diciamo che sei in un teatro, in un auditorium o in una chiesa. "Togli gli occhi dall'altoparlante per un momento e guarda le persone intorno a te", dice Poland. "E quello che scoprirai è che circa ogni minuto o due, le persone hanno la mano sul viso, un certo numero di loro ha le dita nel naso, un certo numero di loro tossisce o starnutisce nella mano, e poi quello che non faranno altro che voltarsi e porgerti la mano".

Questo è un esempio di non praticare ciò che la Polonia descrive come "etichetta respiratoria". Dice che sembra che molti adulti abbiano perso il messaggio che i bambini ricevono a scuola: starnutisci o tossisci nell'incavo del gomito, non in aria e non nella tua mano.


Perché sviluppiamo un'immunità permanente ad alcune malattie, ma non ad altre?

La nostra immunità al COVID-19 sarà permanente o di breve durata?

Alcune malattie, come il morbillo, ci infettano una volta e di solito ci garantiscono l'immunità per tutta la vita. Per altri, come l'influenza, dobbiamo vaccinarci anno dopo anno.

Allora perché sviluppiamo un'immunità permanente ad alcune malattie ma non ad altre? E dove si inserisce il nuovo coronavirus in tutto questo?

Se sviluppiamo o meno l'immunità a una malattia spesso dipende dal nostro anticorpi, che sono proteine ​​che produciamo in risposta all'infezione. Gli anticorpi sono una delle difese più conosciute del corpo: rivestono le cellule invasori e, nel migliore dei casi, impediscono a quegli invasori di dirottare le nostre cellule e replicarsi. Dopo aver eliminato un'infezione, i livelli di anticorpi spesso diminuiscono, ma almeno alcuni rimangono, pronti a riprendere la produzione se la stessa malattia attacca di nuovo. Ecco perché un test anticorpale può dirti se sei stato infettato in passato. È anche ciò che ci impedisce di ammalarci una seconda volta e di solito.

"Il corpo non dimentica davvero", ha detto Marc Jenkins, un immunologo presso la University of Minnesota Medical School. Di solito, quando veniamo reinfettati da una malattia, non è perché il nostro corpo ha perso l'immunità. Veniamo reinfettati perché l'agente patogeno è mutato e il nostro sistema immunitario non lo riconosce più, o perché i nostri corpi tendono a sviluppare una risposta immunitaria molto più bassa, ha detto.

Prendi l'influenza. Questo è un virus che può cambiare facilmente i suoi geni, ha detto Jenkins. Proprio come il nostro sistemi immunitari eliminare una versione del virus, ne emerge un'altra che il nostro sistema immunitario non riconosce. Non tutti i virus mutano così facilmente. Ad esempio, il virus della poliomielite non può cambiare facilmente il suo genoma, ha detto Jenkins. Ecco perché abbiamo avuto così tanto successo nel (quasi) sradicarlo.

Il comune raffreddore e altri virus che in genere non superano il nostro tratto respiratorio superiore, ci reinfettano non necessariamente perché mutano rapidamente, ma perché il nostro corpo di solito non produce molti anticorpi contro questi agenti patogeni in primo luogo, ha affermato Mark Slifka. , un immunologo presso l'Oregon National Primate Research Center. "I nostri corpi non sono preoccupati per il tratto respiratorio superiore", ha detto. Questo è quello che stiamo vedendo con i casi lievi di COVID-19. Il virus si attacca al tratto respiratorio superiore, dove il corpo non lo tratta come una minaccia. In uno studio di prestampa del 2020 (il che significa che non è stato ancora sottoposto a revisione paritaria) pubblicato nel database MedRxiv, 10 su 175 pazienti che avevano sintomi lievi si sono ripresi da COVID-19 senza sviluppare anticorpi rilevabili.

Per le malattie che non rientrano in nessuna di queste categorie, il che significa che non mutano rapidamente e generalmente richiedono una forte risposta immunitaria, l'immunità tende a durare molto più a lungo. Uno studio del 2007 pubblicato su New England Journal of Medicine scoperto che ci vorrebbero più di 200 anni perché anche la metà dei tuoi anticorpi scompaia dopo un morbillo o un parotite infezione. Lo stesso studio ha trovato risultati simili per il virus Epstein-Barr, che causa mono. Tuttavia, le risposte anticorpali non durano sempre una vita. Lo stesso studio ha scoperto che ci vogliono circa 50 anni per perdere metà dei nostri anticorpi contro la varicella e 11 anni per perdere metà dei nostri anticorpi contro il tetano. Ciò significa che senza un colpo di richiamo, potresti teoricamente essere infettato da una di queste malattie da adulto.

Gli scienziati non sono ancora sicuri del motivo per cui manteniamo le nostre risposte anticorpali più a lungo per alcune malattie rispetto ad altre. È possibile che alcune di queste malattie più comuni, come la varicella e la mononucleosi, in realtà ci stiano reinfettando più frequentemente di quanto pensiamo, ma che gli anticorpi che abbiamo schiacciano l'infezione prima che ce ne accorgiamo, ha detto Jenkins. E in quei casi, il sistema immunitario sarebbe a pieno regime ancora e ancora a causa delle reinfezioni. "Mantiene vigile la nostra immunità", ha osservato. Al contrario, "con il tetano, probabilmente veniamo esposti molto raramente, non calpestiamo un'unghia [sporca] molto spesso".

Altri scienziati sottolineano che il sistema immunitario umano è addestrato a colpire gli agenti patogeni che "appaiono" in un certo modo, ha detto Slifka. batteri e i virus tendono ad essere simmetrici con uno schema ripetitivo di proteine ​​attraverso le loro superfici. (Pensa a COVID-19, è una palla con punte uniformemente distanziate su di essa.) Una teoria suggerisce che montiamo una risposta immunitaria più ampia e più duratura a patogeni dall'aspetto più ripetitivo. Ad esempio, gli anticorpi che produciamo contro il variola, l'altamente strutturato in modo ripetitivo virus del vaiolo, dura una vita. Il tetano, tuttavia, non è affatto ripetitivo. È la tossina prodotta dai batteri del tetano, non i batteri stessi, che ci fa ammalare. Sulla base di questa teoria, è possibile che i nostri corpi non siano così ben addestrati per colpire questa singola proteina asimmetrica, ha detto Slifka.

Quindi, sarà l'immunità al nuovo coronavirus &mdash se deriva da un'infezione o da un vaccino &mdash sarà longevo quanto la nostra immunità al vaiolo, o avremo bisogno di un nuovo vaccino ogni anno? Mentre è vero che alcune persone non stanno montando grandi risposte anticorpali, Jenkins è ancora fiducioso per il primo. Tutte le prove sia dalle infezioni naturali che dagli studi sui vaccini suggeriscono che la maggior parte delle persone sta producendo anticorpi neutralizzanti, la varietà che impedisce ai virus di entrare nelle nostre cellule, ha detto Jenkins. E a differenza dell'influenza, SARS-CoV-2, il virus che causa il COVID-19, non sta mutando rapidamente, ha osservato Jenkins.

"Questo virus ha le caratteristiche dei virus contro i quali abbiamo avuto molto successo nella vaccinazione", ha detto Jenkins.


Monitoraggio delle infezioni

Uno studio che spera di far luce sull'immunità dopo un'infezione da coronavirus, pubblicato su medRxiv a giugno e non ancora sottoposto a revisione paritaria, ha prelevato campioni di sangue da soggetti sani di controllo in un progetto HIV in corso iniziato nel 1985. [Aggiornamento: questo studio è stato ora sottoposto a revisione paritaria ed è stato pubblicato in Medicina della natura il 14 settembre.] I ricercatori dell'Amsterdam University Medical Center (UMC) e i loro colleghi di altre istituzioni hanno analizzato campioni conservati di 10 soggetti a cui è stato prelevato il sangue ogni tre-sei mesi per almeno 10 anni, alla ricerca di anticorpi contro le proteine ​​di i quattro noti coronavirus che causano il raffreddore che indicherebbero una recente infezione virale.

Vedi "Una breve storia dei coronavirus umani"

Il team di ricerca era a conoscenza del precedente studio sulla reinfezione da 229E, quindi non sono rimasti sorpresi di vedere che più infezioni da 229E negli stessi soggetti sono emerse nei propri dati, come rivelato dall'aumento dei livelli di anticorpi, afferma Arthur Edridge, medico e UMC di Amsterdam. studente laureato che è il primo autore del documento. "Ciò che è stato sorprendente per noi è che [la reinfezione] sembrava effettivamente essere una caratteristica comune per tutti i coronavirus stagionali che abbiamo studiato", afferma. Tutti i soggetti dello studio tranne uno erano stati infettati da un particolare coronavirus più volte durante il periodo dello studio e in alcuni casi il tempo tra le infezioni con lo stesso virus era compreso tra sei mesi e un anno, indicando una "durata allarmante breve di immunità protettiva", scrivono gli autori nel loro articolo.

Edridge avverte che non è chiaro se SARS-CoV-2 seguirà lo stesso schema di questi coronavirus più familiari, ma se lo fa, l'idea che consentire al virus di diffondersi per ottenere l'immunità di gregge non sarebbe una strategia di successo , Aggiunge.

Un altro studio recente per trovare prove di reinfezione da coronavirus è stata un'analisi dei dati di un programma di monitoraggio del virus respiratorio condotto tra il 2016 e il 2018. Tale studio, che includeva 214 bambini e adulti a New York City e si basava su auto-segnalazioni di sintomi e RNA virale. tamponato dal retro della gola, ha riscontrato 12 casi di reinfezione dallo stesso coronavirus, sebbene nove di questi fossero nei bambini, il cui sistema immunitario è meno sviluppato di quello degli adulti. Sono state trovate reinfezioni per tre dei quattro coronavirus che causano il raffreddore (OC43, HKU1 e 229E).

Non è chiaro se SARS-CoV-2 seguirà lo stesso schema di questi coronavirus più familiari, ma se lo fa, l'idea che consentire al virus di diffondersi per ottenere l'immunità di gregge non sarebbe una strategia di successo.

Marta Galanti, postdoc presso la Columbia University e prima autrice dello studio, osserva che le reinfezioni si sono divise in due gruppi in termini di tempistica: da quattro a otto settimane dopo l'infezione iniziale e da 8 a 10 mesi dopo l'infezione iniziale. Lei e il suo coautore non sono stati in grado di escludere la possibilità che le precedenti reinfezioni fossero in realtà prime infezioni persistenti, dice, anche se stanno lavorando su questo in uno studio di follow-up.

Come Edridge, Galanti è chiaro che i risultati della reinfezione non si applicano necessariamente a SARS-CoV-2. Ma, dice, indicano che "dobbiamo essere preparati [per] la possibilità che possano verificarsi molteplici infezioni successive" con il nuovo coronavirus.

"Forse è possibile che se si hanno solo questi lievi sintomi respiratori [con l'infezione da SARS-CoV-2], non si sviluppa una risposta immunitaria molto forte e si potrebbe essere reinfettati", afferma Rachel Roper, un'immunologa della Carolina dell'Est. Università che non è stata coinvolta in nessuno degli studi. Ma lei pensa ancora che ci sia incertezza sul fatto che si verifichino reinfezioni con coronavirus endemici e aggiunge che l'infezione da virus dell'epatite murina, un coronavirus che causa gravi malattie nei topi, conferisce un'immunità permanente, come sospetta che i casi più gravi di COVID-19 farebbero. "Se hai avuto un'infezione grave la prima volta, tutte le indicazioni sono che hai una risposta immunitaria più forte" e saresti immune a una seconda infezione o sperimenteresti solo sintomi lievi la seconda volta.


Contenuti

I sintomi tipici di un raffreddore includono tosse, naso che cola, starnuti, congestione nasale e mal di gola, a volte accompagnati da dolori muscolari, affaticamento, mal di testa e perdita di appetito. [20] Il mal di gola è presente in circa il 40% dei casi e la tosse in circa il 50%, [8] mentre il dolore muscolare si verifica in circa la metà. [4] Negli adulti, la febbre generalmente non è presente, ma è comune nei neonati e nei bambini piccoli. [4] La tosse è solitamente lieve rispetto a quella che accompagna l'influenza. [4] Mentre la tosse e la febbre indicano una maggiore probabilità di influenza negli adulti, esiste una grande somiglianza tra queste due condizioni. [21] Un certo numero di virus che causano il comune raffreddore può anche provocare infezioni asintomatiche. [22] [23]

Il colore del muco o della secrezione nasale può variare dal trasparente al giallo al verde e non indica la classe dell'agente che causa l'infezione. [24]

Progressione

Un raffreddore di solito inizia con affaticamento, sensazione di freddo, starnuti e mal di testa, seguiti in un paio di giorni da naso che cola e tosse. [20] I sintomi possono iniziare entro sedici ore dall'esposizione [25] e in genere raggiungono il picco da due a quattro giorni dopo l'insorgenza. [4] [26] Di solito si risolvono in sette-dieci giorni, ma alcuni possono durare fino a tre settimane. [7] La ​​durata media della tosse è di diciotto giorni [27] e in alcuni casi le persone sviluppano una tosse post-virale che può persistere dopo che l'infezione è scomparsa. [28] Nei bambini, la tosse dura più di dieci giorni nel 35-40% dei casi e continua per più di 25 giorni nel 10%. [29]

Virus

Il raffreddore comune è un'infezione del tratto respiratorio superiore che può essere causata da molti virus diversi. Il più comunemente implicato è un rinovirus (30-80%), un tipo di picornavirus con 99 sierotipi noti. [30] Altri virus comunemente implicati includono i coronavirus umani (≈ 15%), [31] [32] virus influenzali (10–15%), [33] [34] [35] adenovirus (5%), [33] umani virus respiratorio sinciziale (RSV), enterovirus diversi dai rinovirus, virus parainfluenzali umani e metapneumovirus umani. [36] Spesso è presente più di un virus. [37] In totale, più di 200 tipi virali sono associati al raffreddore. [4]

Trasmissione

Il comune virus del raffreddore viene in genere trasmesso tramite goccioline trasportate dall'aria (aerosol), contatto diretto con secrezioni nasali infette o fomiti (oggetti contaminati). [8] [38] Quale di queste rotte sia di primaria importanza non è stata determinata. [39] I virus possono sopravvivere per periodi prolungati nell'ambiente (oltre 18 ore per i rinovirus) e possono essere raccolti dalle mani delle persone e successivamente portati agli occhi o al naso dove si verifica l'infezione. [38] La trasmissione da animali è considerata altamente improbabile un focolaio documentato in una base scientifica britannica sull'isola di Adelaide dopo diciassette settimane di isolamento si pensava fosse causato dalla trasmissione da un oggetto contaminato o da un portatore umano asintomatico, piuttosto che dai cani husky che erano presenti anche alla base. [40]

La trasmissione è comune negli asili nido e a scuola a causa della vicinanza di molti bambini con scarsa immunità e spesso scarsa igiene. [41] Queste infezioni vengono poi portate a casa ad altri membri della famiglia. [41] Non ci sono prove che l'aria di ricircolo durante il volo commerciale sia un metodo di trasmissione. [38] Le persone sedute nelle immediate vicinanze sembrano essere a maggior rischio di infezione. [39]

I raffreddori causati dal rinovirus sono più contagiosi durante i primi tre giorni di sintomi, ma in seguito sono molto meno infettivi. [42]

Tempo metereologico

Un malinteso comune è che si possa "prendere il raffreddore" semplicemente attraverso l'esposizione prolungata al freddo. [43] Sebbene sia ormai noto che i raffreddori sono infezioni virali, la prevalenza di molti di questi virus è davvero stagionale, e si verifica più frequentemente durante la stagione fredda. [44] Il motivo della stagionalità non è stato determinato in modo definitivo. [45] Possibili spiegazioni possono includere cambiamenti nel sistema respiratorio indotti dalla temperatura fredda, [46] diminuzione della risposta immunitaria, [47] e bassa umidità che causa un aumento dei tassi di trasmissione virale, forse a causa dell'aria secca che consente alle piccole goccioline virali di disperdersi più lontano e rimanere in aria più a lungo. [48]

L'apparente stagionalità può anche essere dovuta a fattori sociali, come le persone che trascorrono più tempo al chiuso, vicino a persone infette, [46] e in particolare i bambini a scuola. [41] [45] Sebbene la normale esposizione al freddo non aumenti il ​​rischio di infezione, l'esposizione grave che porta a una significativa riduzione della temperatura corporea (ipotermia) può esporre a un rischio maggiore per il comune raffreddore sebbene controverso, la maggior parte delle prove suggerisce che può aumentare la suscettibilità alle infezioni. [47]

Altro

L'immunità di gregge, generata da una precedente esposizione a virus del raffreddore, svolge un ruolo importante nel limitare la diffusione virale, come si è visto con le popolazioni più giovani che hanno maggiori tassi di infezioni respiratorie. [49] La scarsa funzione immunitaria è un fattore di rischio per la malattia. [49] [50] Sonno insufficiente e malnutrizione sono stati associati a un rischio maggiore di sviluppare infezioni a seguito dell'esposizione a rinovirus, si ritiene che ciò sia dovuto ai loro effetti sulla funzione immunitaria. [51] [52] L'allattamento al seno riduce il rischio di otite media acuta e infezioni del tratto respiratorio inferiore tra le altre malattie, [53] e si raccomanda di continuare l'allattamento al seno quando un bambino ha il raffreddore. [54] Nel mondo sviluppato l'allattamento al seno potrebbe non essere protettivo contro il comune raffreddore in sé e per sé. [55]

Si ritiene che i sintomi del comune raffreddore siano principalmente correlati alla risposta immunitaria al virus. [14] Il meccanismo di questa risposta immunitaria è specifico del virus. Ad esempio, il rinovirus viene tipicamente acquisito per contatto diretto, si lega all'uomo tramite i recettori ICAM-1 e il recettore CDHR3 attraverso meccanismi sconosciuti per innescare il rilascio di mediatori dell'infiammazione. [14] Questi mediatori dell'infiammazione poi producono i sintomi. [14] In genere non provoca danni all'epitelio nasale. [4] Il virus respiratorio sinciziale (RSV), d'altra parte, viene contratto per contatto diretto e per goccioline trasportate dall'aria. Quindi si replica nel naso e nella gola prima di diffondersi frequentemente al tratto respiratorio inferiore. [56] L'RSV causa danni all'epitelio. [56] Il virus della parainfluenza umana provoca tipicamente l'infiammazione del naso, della gola e dei bronchi. [57] Nei bambini piccoli, quando colpisce la trachea, può produrre i sintomi della groppa a causa delle piccole dimensioni delle vie aeree. [57]

La distinzione tra infezioni virali del tratto respiratorio superiore è vagamente basata sulla posizione dei sintomi, con il comune raffreddore che colpisce principalmente il naso (rinite), la gola (faringite) e i polmoni (bronchite). [8] Possono esserci sovrapposizioni significative e più di un'area può essere interessata. [8] L'autodiagnosi è frequente. [4] L'isolamento dell'agente virale coinvolto viene eseguito raramente, [58] e generalmente non è possibile identificare il tipo di virus attraverso i sintomi. [4]

Gli unici modi utili per ridurre la diffusione dei virus del raffreddore sono misure fisiche [9] come l'uso di una corretta tecnica di lavaggio delle mani e maschere per il viso nell'ambiente sanitario, vengono utilizzati anche camici e guanti monouso. [9] L'isolamento o la quarantena non vengono utilizzati poiché la malattia è molto diffusa e i sintomi non sono specifici. Non esiste un vaccino per proteggersi dal comune raffreddore. [59] La vaccinazione si è rivelata difficile poiché sono coinvolti molti virus e mutano rapidamente. [9] [60] La creazione di un vaccino ampiamente efficace è, quindi, altamente improbabile. [61]

Il lavaggio regolare delle mani sembra essere efficace nel ridurre la trasmissione dei virus del raffreddore, soprattutto tra i bambini. [62] Non è noto se l'aggiunta di antivirali o antibatterici al normale lavaggio delle mani fornisca maggiori benefici. [62] Indossare maschere per il viso quando ci sono persone infette può essere utile, tuttavia, non ci sono prove sufficienti per mantenere una maggiore distanza sociale. [62]

Non è chiaro se gli integratori di zinco influiscano sulla probabilità di contrarre il raffreddore. [63] Gli integratori di vitamina C di routine non riducono il rischio o la gravità del comune raffreddore, sebbene possano ridurne la durata. [64] Gargarismi con acqua è stato trovato utile in una piccola prova. [65]

I trattamenti del comune raffreddore comportano principalmente farmaci e altre terapie per il sollievo sintomatico. [12] Riposarsi molto, bere liquidi per mantenere l'idratazione e fare gargarismi con acqua salata tiepida sono misure conservative ragionevoli. [36] Gran parte del beneficio del trattamento sintomatico è, tuttavia, attribuito all'effetto placebo. [66] A partire dal 2010, [aggiornamento] nessun farmaco o rimedio a base di erbe era stato dimostrato in modo definitivo per ridurre la durata dell'infezione. [67]

Sintomatico

I trattamenti che possono aiutare con i sintomi includono semplici farmaci antidolorifici e farmaci per la febbre come l'ibuprofene [11] e il paracetamolo (paracetamolo). [68] Tuttavia, non è chiaro se il paracetamolo aiuti con i sintomi. [69] Non è noto se i farmaci da banco per la tosse siano efficaci per il trattamento di una tosse acuta. [70] I farmaci per la tosse non sono raccomandati per l'uso nei bambini a causa della mancanza di prove a sostegno dell'efficacia e del potenziale danno. [71] [72] Nel 2009, il Canada ha limitato l'uso di farmaci da banco per la tosse e il raffreddore nei bambini di età pari o inferiore a sei anni a causa delle preoccupazioni relative ai rischi e ai benefici non dimostrati. [71] L'uso improprio del destrometorfano (un medicinale da banco per la tosse) ha portato al suo divieto in un certo numero di paesi. [73] I corticosteroidi intranasali non sono stati trovati utili. [74]

Negli adulti l'uso a breve termine di decongestionanti nasali può avere un piccolo beneficio. [75] Gli antistaminici possono migliorare i sintomi nel primo o due giorni, tuttavia, non ci sono benefici a lungo termine e hanno effetti negativi come la sonnolenza. [76] Altri decongestionanti come la pseudoefedrina sembrano efficaci negli adulti. [77] [75] Analgesici orali, antistaminici e decongestionanti combinati sono generalmente efficaci per i bambini più grandi e gli adulti. [78] L'ipratropio spray nasale può ridurre i sintomi del naso che cola, ma ha scarso effetto sulla sensazione di soffocamento. [79] L'ipratropio può anche aiutare con la tosse negli adulti. [80] La sicurezza e l'efficacia dell'uso del decongestionante nasale nei bambini non è chiara. [75]

A causa della mancanza di studi, non è noto se una maggiore assunzione di liquidi migliori i sintomi o accorcia le malattie respiratorie. [81] A partire dal 2017 l'aria riscaldata e umidificata, come tramite RhinoTherm, è di beneficio poco chiaro. [82] Uno studio ha scoperto che lo sfregamento del vapore toracico fornisce un certo sollievo dalla tosse notturna, dalla congestione e dalla difficoltà del sonno. [83]

Alcuni consigliano di evitare l'esercizio fisico se sono presenti sintomi come febbre, dolori muscolari diffusi o affaticamento. [84] [85] È considerato sicuro eseguire un esercizio moderato se i sintomi sono limitati alla testa, inclusi naso che cola, congestione nasale, starnuti o un lieve mal di gola. [84] [85] C'è una vecchia storia di mogli secondo cui bere una bevanda calda può aiutare con i sintomi del raffreddore, ma le prove a sostegno di ciò sono molto limitate. [86]

Antibiotici e antivirali

Gli antibiotici non hanno alcun effetto contro le infezioni virali, compreso il comune raffreddore. [87] A causa dei loro effetti collaterali, gli antibiotici causano un danno generale ma sono ancora frequentemente prescritti. [87] [88] Alcuni dei motivi per cui gli antibiotici sono prescritti così comunemente includono le aspettative delle persone nei loro confronti, il desiderio dei medici di aiutare e la difficoltà nell'escludere complicazioni che possono essere suscettibili di antibiotici. [89] Non esistono farmaci antivirali efficaci per il comune raffreddore anche se alcune ricerche preliminari hanno mostrato benefici. [12] [90]

Gli integratori di zinco possono ridurre la durata del raffreddore fino al 33% e ridurre la gravità dei sintomi se l'integrazione inizia entro 24 ore dall'insorgenza dei sintomi. [10] [63] [91] [92] [93] Alcuni rimedi a base di zinco applicati direttamente all'interno del naso hanno portato alla perdita dell'olfatto. [10] [94] Una revisione del 2017 non ha raccomandato l'uso dello zinco per il raffreddore comune per vari motivi [17] mentre una revisione del 2017 e del 2018 ha raccomandato l'uso dello zinco, ma ha anche sostenuto ulteriori ricerche sull'argomento. [91] [92]

Medicina alternativa

Mentre ci sono molte medicine alternative e medicine a base di erbe cinesi che dovrebbero curare il comune raffreddore, non ci sono prove scientifiche sufficienti per supportare il loro uso. [12] [95] As of 2015, there is weak evidence to support nasal irrigation with saline. [96] There is no firm evidence that Echinacea products or garlic provide any meaningful benefit in treating or preventing colds. [97] [98]

Vitamins C and D

Vitamin C supplementation does not affect the incidence of the common cold, but may reduce its duration. [64] There is no conclusive evidence that vitamin D supplementation is efficacious in the prevention or treatment of respiratory tract infections. [99]

The common cold is generally mild and self-limiting with most symptoms generally improving in a week. [8] In children, half of cases go away in 10 days and 90% in 15 days. [100] Severe complications, if they occur, are usually in the very old, the very young, or those who are immunosuppressed. [18] Secondary bacterial infections may occur resulting in sinusitis, pharyngitis, or an ear infection. [101] It is estimated that sinusitis occurs in 8% and ear infection in 30% of cases. [102]

The common cold is the most common human disease [18] and affects people all over the globe. [41] Adults typically have two to three infections annually, [8] and children may have six to ten colds a year (and up to twelve colds a year for school children). [12] Rates of symptomatic infections increase in the elderly due to declining immunity. [49]

Native Americans and Inuit are more likely to be infected with colds and develop complications such as otitis media than Caucasians. [33] This may be explained as much by issues such as poverty and overcrowding as by ethnicity. [33]

While the cause of the common cold was identified in the 1950s, the disease appears to have been with humanity since its early history. [19] Its symptoms and treatment are described in the Egyptian Ebers papyrus, the oldest existing medical text, written before the 16th century BCE. [104] The name "cold" came into use in the 16th century, due to the similarity between its symptoms and those of exposure to cold weather. [105]

In the United Kingdom, the Common Cold Unit was set up by the Medical Research Council in 1946 and it was where the rhinovirus was discovered in 1956. [106] In the 1970s, the CCU demonstrated that treatment with interferon during the incubation phase of rhinovirus infection protects somewhat against the disease, [107] but no practical treatment could be developed. The unit was closed in 1989, two years after it completed research of zinc gluconate lozenges in the prevention and treatment of rhinovirus colds, the only successful treatment in the history of the unit. [108]

Antivirals have been tested for effectiveness in the common cold as of 2009, none had been both found effective and licensed for use. [90] There are ongoing trials of the anti-viral drug pleconaril which shows promise against picornaviruses as well as trials of BTA-798. [109] The oral form of pleconaril had safety issues and an aerosol form is being studied. [109] Double-stranded RNA activated caspase oligomerizer (DRACO), a broad-spectrum antiviral therapy, has shown preliminary effectiveness in treating rhinovirus, as well as other infectious viruses. [110]

The genomes of all known human rhinovirus strains have been sequenced. [111]

The economic impact of the common cold is not well understood in much of the world. [102] In the United States, the common cold leads to 75–100 million physician visits annually at a conservative cost estimate of $7.7 billion per year. Americans spend $2.9 billion on over-the-counter drugs and another $400 million on prescription medicines for symptom relief. [112] More than one-third of people who saw a doctor received an antibiotic prescription, which has implications for antibiotic resistance. [112] An estimated 22–189 million school days are missed annually due to a cold. As a result, parents missed 126 million workdays to stay home to care for their children. When added to the 150 million workdays missed by employees suffering from a cold, the total economic impact of cold-related work loss exceeds $20 billion per year. [36] [112] This accounts for 40% of time lost from work in the United States. [113]


Why can’t we cure the common cold?

T he common cold has the twin distinction of being both the world’s most widespread infectious disease and one of the most elusive. The name is a problem, for starters. In almost every Indo-European language, one of the words for the disease relates to low temperature, yet experiments have shown that low temperature neither increases the likelihood of catching a cold, nor the severity of symptoms. Then there is the “common” part, which seems to imply that there is a single, indiscriminate pathogen at large. In reality, more than 200 viruses provoke cold-like illness, each one deploying its own peculiar chemical and genetic strategy to evade the body’s defences.

It is hard to think of another disease that inspires the same level of collective resignation. The common cold slinks through homes and schools, towns and cities, making people miserable for a few days without warranting much afterthought. Adults suffer an average of between two and four colds each year, and children up to 10, and we have come to accept this as an inevitable part of life.

Public understanding remains a jumble of folklore and false assumption. In 1984, researchers at the University of Wisconsin-Madison decided to investigate one of the best-known ways of catching a cold. They infected volunteers with a cold virus and instructed them to kiss healthy test subjects on the mouth for at least one minute. (The instruction for participants was to use whichever technique was “most natural”.) Sixteen healthy volunteers were kissed by people with colds. The result: just one confirmed infection.

The most common beliefs about how to treat the disease have turned out to be false. Dubious efficacy has done little to deter humankind from formulating remedies. The Ebers Papyrus, a medical document from ancient Egypt dated to 1550BC, advises a cold sufferer to recite an incantation, “in association with the administration of milk of one who has borne a male child, and fragrant gum”. In 1924, US President Calvin Coolidge sat down in an airtight chlorine chamber and inhaled the pungent, noxious gas for almost an hour on the advice of his physicians, who were certain that his cold would be cured quickly. (It wasn’t.)

Today, “winter remedy” sales in the UK reach £300m each year, though most over-the-counter products have not actually been proven to work. Some contain paracetamol, an effective analgesic, but the dosage is often sub-optimal. Taking vitamin C in regular doses does little to ward off disease. Hot toddies, medicated tissues and immune system “boosts” of echinacea or ginger are ineffective. Antibiotics do nothing for colds. The only failsafe means of avoiding a cold is to live in complete isolation from the rest of humanity.

Although modern science has changed the way medicine is practised in almost every field, it has so far failed to produce any radically new treatments for colds. The difficulty is that while all colds feel much the same, from a biological perspective the only common feature of the various viruses that cause colds is that they have adapted to enter and damage the cells that line the respiratory tract. Otherwise, they belong to quite different categories of organisms, each with a distinct way of infecting our cells. This makes a catch-all treatment extremely tricky to formulate.

Scientists today identify seven virus families that cause the majority of colds: rhinovirus, coronavirus, influenza and parainfluenza virus, adenovirus, respiratory syncytial virus (RSV) and, finally, metapneumovirus, which was first isolated in 2001. Each has a branch of sub-viruses, known as serotypes, of which there are about 200. Rhinovirus, the smallest cold pathogen by size, is by far the most prevalent, causing up to three-quarters of colds in adults. To vanquish the cold we will need to tackle all of these different families of virus at some stage. But, for now, rhinovirus is the biggest player.

Scientists first attempted to make a rhinovirus vaccine in the 1950s. They used a reliable method, pioneered by French biologist Louis Pasteur in the 1880s, in which a small amount of virus is introduced to a host in order to provoke a defensive immunological reaction that then protects the body from subsequent infection. Even so, those who had been vaccinated caught colds just as easily as those who had not.

Over the next decade, as the techniques for isolating cold viruses were refined, it became clear that there were many more rhinoviruses than first predicted. Researchers realised it would not be possible to make a vaccine in the traditional way. Producing dozens of single-serotype vaccines, each one targeting a different strain, would be impractical. The consensus that a rhinovirus vaccine was not possible deepened. The last human clinical trial took place in 1975.

Then, in January last year, an editorial appeared in the Expert Review of Vaccines that once again raised the prospect of a vaccine. The article was co-authored by a group of the world’s leading respiratory disease specialists based at Imperial College London. It was worded cautiously, yet the claim it made was striking. “Perhaps the quest for an RV [rhinovirus] vaccine has been dismissed as too difficult or even impossible,” it said, “but new developments suggest that it may be feasible to generate a significant breadth of immune protection.” The scientists were claiming to be on the way to solving a riddle that has stumped virologists for decades. One virologist told me it was as if a door that had been closed for many, many years had been re-opened.

Part of the Imperial scientists’ motivation was the notion that since we now have vaccines for many of the most dangerous viruses (measles, polio, yellow fever, cholera, influenza, and so on), it is time to tackle the disease that afflicts us most often. “Rhinovirus is by far the most common cause of illness,” says Sebastian Johnston, a professor at Imperial and one of the authors of the editorial. “Look at what people spend on ineffective over-the-counter medications. If you had a safe and effective treatment, you’d take it.”

I asked Johnston if he was optimistic. He pointed out that because their studies so far have only been in mice, they are not sure that the vaccine will work in humans. “The data is limited,” he says. “But it’s encouraging.” It was not the resounding triumphalism that I was expecting, but then cold scientists learned long ago to be careful about making grand proclamations. Theirs is an undertaking that, more than anything, has been defined by consistent disappointment.

T he first scientist to try and fail to make a rhinovirus vaccine was also the first scientist to distinguish it from the jumble of other cold viruses. In 1953, an epidemiologist called Winston Price was working at Johns Hopkins University in Baltimore when a group of nurses in his department came down with a mild fever, a cough, sore throat and runny nose – symptoms that suggested the flu. Price took nasal washings from the nurses and grew their virus in a cell culture. What he found was too small to be influenza virus. In a 1957 paper, “The isolation of a new virus associated with respiratory clinical disease in humans”, Price initially named his discovery “JH virus”, after his employer.

Price decided to try to develop a vaccine using a bit of dead rhinovirus. When the immune system encounters an invading virus – even a dead or weakened virus – it sets out to expel it. One defence is the production of antibodies, small proteins that hang around in the blood system long after the virus is gone. If the virus is encountered a second time, the antibodies will swiftly recognise it and raise the alarm, giving the immune system the upper hand.

At first, Price was encouraged. In a trial that involved several hundred people, those vaccinated with JH virus had eight times fewer colds than the unvaccinated. Newspapers across the US wanted to know: had the common cold been cured? “The telephone by my bed kept ringing until 3 o’clock in the morning,” Price told the New York Times in November 1957. The celebration would be short-lived. Though Price’s vaccine was effective against his particular “JH” rhinovirus strain, in subsequent experiments it did nothing. This indicated that more than one rhinovirus was out there.

By the late 1960s, dozens of rhinoviruses had been discovered. Even in the alien menagerie of respiratory disease, this level of variation in one species was unusual there are just three or four influenza viruses circulating at any one time. Scientists at the University of Virginia decided to try a different tactic. Instead of inoculating patients with a single strain of rhinovirus, they combined 10 different serotypes in one injection. But after this, too, failed to shield participants from infection, they were out of ideas.

As hope for a vaccine receded, scientists began investigating other ways to combat colds. From 1946 until it closed in 1990, most research into respiratory viruses in the UK was undertaken at the Common Cold Unit (CCU), a facility backed by the Medical Research Council that occupied a former wartime military hospital in the countryside near Salisbury. In its four decades of operation, some 20,000 volunteers passed through the doors of the CCU, many to be willingly infected with cold virus in the name of scientific progress.

An early experiment at the CCU involved a group of volunteers being made to take a bath and then to stand dripping wet and shivering in a corridor for 30 minutes. After they were allowed to get dressed, they had to wear wet socks for several hours. Despite a drop in body temperature, the group did not get any more colds than a control group of volunteers who had been kept cosy.

Illustration: Nathalie Lees

The CCU began focusing on cold treatments in the 1960s and 70s, when research into a substance produced by the human body called interferon was gaining momentum. Interferons are proteins that are secreted by cells when they are attacked by a virus. They act as messengers, alerting nearby cells to the invader. These cells in turn produce an antiviral protein that inhibits, or interferes with, the virus’s ability to spread, hence the name.

In 1972, researchers at the CCU decided to investigate whether interferon could be used as a treatment for colds. They infected 32 volunteers with rhinovirus and then sprayed either interferon or placebo up their noses. Of the 16 given a placebo, 13 came down with colds. But of the 16 given interferon, only three got ill. The findings, published in The Lancet, made the front page of the New York Times (below a story on Watergate). A rush of interferon research got underway. But, once again, the excitement was premature. A review by the CCU in the 1980s uncovered a fatal flaw: interferon only worked when it was given to the patient at the same time as the virus. But in real life – that is, outside the lab – a rhinovirus enters the nose between eight and 48 hours before the onset of cold symptoms. By the time you feel a cold coming on, it is already too late.

As the 20th century drew to a close, attempts to find a cure grew more desperate. At the CCU, molecules that were found in traditional Chinese medicine, Japanese tea and oranges were all seriously interrogated. In 1990, the CCU closed. The centre had done much to advance our understanding of the virology of the cold, yet it had also exposed the enormity of the task of defeating it.

In the 1990s, as many virologists focused on HIV and Aids, research into the cold tailed off. “Common acute respiratory infections were seen as less important compared with this threat of a worldwide, lethal plague,” writes David Tyrrell, the former director of the CCU, in his 2002 book Cold Wars. A cure seemed more remote than ever.

S ebastian Johnston’s lab is on the third floor of the School of Medicine, part of Imperial College’s St Mary’s Hospital campus in Paddington, west London. Opened in 1851, the original hospital building is red-brick, with high ceilings, arched colonnades and turrets, but numerous extensions, each progressively more box-like, now hem it in. A round blue plaque on the facade states that Sir Alexander Fleming (1881-1955) discovered penicillin in a second-storey room. Entry to a recreation of Fleming’s lab is £4.

Johnston, a professor of respiratory medicine and an asthma specialist, is 58 and bespectacled, with a mop of grey curls that form a peak on his forehead. As a PhD student in 1989, he was dispatched to the CCU, not long before it closed down, to study virus detection methods. “I spent six months there,” Johnston said. “It was a strange place, basically a bunch of nissen huts connected by wooden runways, with lots of rabbits.”

For his PhD on asthma, Johnston developed a technique called polymerase chain reaction, which magnifies DNA so that viruses can be identified more precisely. To his amazement, Johnston discovered that viruses were behind 85% of asthma attacks in children about half of those were rhinoviruses. Previously, most studies had detected viruses in fewer than 20% of asthma attacks. Johnston went on to find that rhinovirus also exacerbates symptoms in 95% of cases of smoker’s cough (formally known as chronic obstructive pulmonary disease, or COPD).

It wasn’t until the 1990s that scientists fighting rhinovirus properly understood what they were up against. By that time, electron microscopy had advanced and it was possible to see the organism up close. For a pathogen so spectacularly good at infecting our nasal passages – the “rhin” of the name is from the Greek for “nose” – rhinoviruses are astonishingly simple, being little more than strands of ribonucleic acid (RNA) surrounded by a shell: “a piece of bad news wrapped in a protein coat”, as the Nobel Prize-winning biologist Peter Medawar once observed. Under an electron microscope, they are spherical with a shaggy surface like the bobble on a knitted hat.

Though all the rhinoviruses are pretty much the same internally, a subtle alteration to the pattern of proteins on their outer shell means that, to the immune system, they all look different. It’s a cloak-and-dagger strategy, and the reason why early vaccines such as Winston Price’s failed. Antibodies produced for one rhinovirus serotype do not detect the rest. Until recently, it was believed that there were around 100 different strains, and these were grouped into the “A” and “B” families. Then, in 2007, a new cache of viruses was discovered, the “C” group, making the total more like 160.

A computer-generated image of the human rhinovirus. Photograph: Alamy

In 2003, Johnston, who was then working at Imperial, contacted Jeffrey Almond, a former professor of virology at Reading University who had been recently appointed as head of vaccine development at the pharmaceutical giant Sanofi. The company was already manufacturing a jab for influenza and was interested in tackling the common cold. Having bumped into Johnston at academic conferences, Almond felt that their ambitions were aligned. “I said: ‘Let’s think about whether we can do something dramatic,’” Almond told me. “Let’s think about how we can make a vaccine against rhino.”

For doctors, vaccines are preferable to drugs because they shield the host from invasive organisms before they cause any damage. For pharmaceutical companies, vaccines are significantly less attractive. Not only do they take years and hundreds of millions of dollars to develop, even if that process is successful – which it often isn’t – it can still be hard to make much money. Vaccines are usually injections administered on a single occasion, while drugs are taken for prolonged periods. And people don’t want to pay much for vaccines. “Everybody wants vaccines for pennies rather than pounds because you get them when you’re healthy,” Almond said. “Nobody wants to pay anything when they’re healthy. It’s like car insurance, right? But when you’re sick you will empty your wallet, whatever it takes.”

Still, Almond thought there might be a commercial case for a rhinovirus vaccine. Totting up the days off school and work, plus the secondary infections such as sinusitis that require supplementary treatment and even hospitalisation, rhinovirus places a huge burden on health systems. Last year, in the UK, coughs and colds accounted for almost a quarter of the total number of days lost to sickness, about 34m. In the US, a survey carried out in 2002 calculated that each cold experienced by an adult causes an average loss of 8.7 working hours, while a further 1.2 hours are lost attending to cold-ridden children, making the total cost of lost productivity almost $25bn (£19bn) each year. Almond convinced his bosses that, if it were possible to make one, a rhinovirus vaccination would be financially viable. “Our back-of-the-envelope calculations on what we could charge, and what the numbers of sales could be, mean that it’s likely to be quite profitable and quite interesting for a company to develop,” Almond says.

Reviewing the approaches taken in the 1960s and 70s, Almond and Johnston dismissed the idea of a mega-vaccine of all the 160 rhinovirus serotypes, believing it would be too heavy, too complex and too expensive to make. They wondered instead if there was a tiny part of the structure of viruses that is identical, or “conserved”, across the entire species that could form the basis of what is called a subunit vaccine, an approach that has had success with hepatitis B and the human papilloma virus, or HPV.

After comparing the genetic sequences of the different rhinovirus serotypes, the researchers honed in on a particular protein on the virus shell that seemed to recur across many of the serotypes. They took a piece of the conserved shell from a single rhinovirus, number 16, and mixed it with an adjuvant – a stimulus that mimics the danger signals that trigger an immune response – and injected it into mice as a vaccine. The hope was that the immune system would be jolted into recognising the shell protein as an invasive pathogen, conferring immunity against the entire rhinovirus family.

In petri dishes, the scientists mixed the immunised mouse blood with three other rhinovirus serotypes, numbers 1, 14 and 29. An immunological response to rhinovirus 1 was likely because its genetic sequence is similar to 16, but serotypes 14 and 29 are unalike. The mice’s white blood cells responded vigorously against all three strains. “Seeing responses against those two [different serotypes] was very encouraging,” Johnston said. This gave hope that the vaccine might protect against the full gamut of rhinoviruses.

The scientists gathered a group of respiratory medicine specialists to review the findings. The reviewers agreed that the results looked promising. But just as the scientists were ready to take the vaccine forward, there was a setback at Sanofi. “There was a change of direction, a change of guys at the top,” Almond said. “I took early retirement for different reasons. My boss retired as well.”

In 2013, the new management decided that the company’s priorities were elsewhere, handing back to Imperial College the patent that protects the vaccine idea from being developed by other groups. Imperial did not have the resources to develop the vaccine without outside investment. For Johnston, it was frustrating – years of research and toil in the lab had seemed to be finally yielding results. But there was little he could do. The vaccine was shelved.

A cross the Atlantic, as Imperial began to search for new backers, Martin Moore, a paediatrician at Emory University in Atlanta, was working on a rival approach to the same problem. A specialist in children’s respiratory disease, for the past three years Moore has been working on a solution so straightforward that when he presented the results of his paper, published in Nature Communications last year, his colleagues struggled to accept them. “But if I pushed them, I couldn’t get a good reason for that other than, just: it hadn’t been done before,” he says.

Moore first resolved to do something about the common cold in 2014, while on holiday with his family in Florida. Shortly after they had arrived, his son, then a toddler, came down with a cold. “He wanted me to hold him day and night,” Moore said. The pair hunkered down in the hotel room watching movies while the rest of the family went to the beach. “It was frustrating because, as a virologist, we can go into the lab and slice and dice these viruses. But what are we really doing about them?”

Moore reviewed the papers from the 1960s and 70s that described the early attempts at a vaccine. He saw that the scientists had demonstrated that if they took one rhinovirus, killed it and then injected it, it would protect people against that same strain. “People actually made decent vaccines against rhinovirus in the 1960s,” Moore told me. What scientists did not account for at the time was that there were so many different serotypes. But where the scientists of the past had seen defeat, Moore saw promise. Why not simply make a vaccine made up of all the rhinoviruses? There was nothing to suggest that it would not work. The problem was not with the science, but with logistics. “I thought, the only thing between us and doing this is manufacturing and economics.”


What about just trying to defeat all viruses, colds included?

Numerous researchers are working on something called broad-spectrum antivirals, which would target a wide variety of viruses. While much of this research is still in very early phases, it may offer the best hope for an eventual cold cure — though vaccine efforts may well pan out first.

Todd Rider, formerly a senior staff scientist at MIT Lincoln Laboratory and a researcher at Draper Laboratory in Cambridge, developed one broad-spectrum antiviral compound, called DRACO.

It generated a lot of media buzz when it was first announced in 2011, but Rider has struggled to move the research forward since then. That means there's not much yet to hang our hopes on, in terms of possible applications in humans.

DRACO, Rider tells us, "is designed to treat or prevent infections by a broad spectrum of viruses, just as existing antibiotics can treat or prevent infections by a broad spectrum of bacteria."

The compound has so far been effective against 15 different viruses in cells and in mice. It works by entering all cells and then destroying those in which it detects a viral infection. "For the common cold in particular, DRACO was shown in human cells to be effective against all four rhinovirus strains tested," Rider says, "and to completely eliminate rhinoviruses without harming uninfected cells."

While DRACO and other related research, like that led by Leo James at Cambridge University's Laboratory of Molecular Biology, seem very promising, much more testing over many years is needed to see whether this approach will be effective and safe in humans.


Why Do We Develop Lifelong Immunity to Some Diseases But Not Others?

Some diseases, like the measles, infect us once and usually grant us immunity for life. For others, like the flu, we have to get vaccinated year after year.

So why do we develop lifelong immunity to some diseases but not others? And where does the novel coronavirus fit into all this?

Whether or not we develop immunity to a disease often depends on our antibodies, which are proteins we produce in response to infection. Antibodies are one of the body’s most well-known defenses: They coat invading cells and, in the best case, prevent those invaders from hijacking our cells and replicating. After we clear an infection, antibody levels often wane, but at least a few stick around, ready to ramp up production again if that same disease attacks again. That's why an antibody test can tell you if you were infected in the past. It's also what keeps us from getting sick a second time — usually.

"The body doesn't really forget," said Marc Jenkins, an immunologist at the University of Minnesota Medical School. Usually, when we get reinfected with a disease, it's not because our body has lost immunity. We get reinfected either because the pathogen mutated and our immune system no longer recognizes it, or because our bodies tend to mount a much lower immune response, he said.

Take the flu. This is a virus that can change its genes easily, Jenkins said. Just as our immune systems kill off one version of the virus, another emerges that our immune systems don't recognize. Not all viruses mutate so readily. For example, the polio virus can't easily change its genome, Jenkins said. That's why we've been so successful at (almost) eradicating it.

The common cold, and other viruses that don’t typically get past our upper respiratory tract, reinfect us not necessarily because they mutate rapidly, but because our body doesn't usually produce many antibodies against these pathogens in the first place, said Mark Slifka, an immunologist at the Oregon National Primate Research Center. "Our bodies are not worried about the upper respiratory tract," he said. That's what we're seeing with mild cases of COVID-19. The virus sticks to the upper respiratory tract, where the body does not treat it like a threat. In a 2020 preprint study (meaning it hasn't been peer reviewed yet) published in the database MedRxiv, 10 out of 175 patients who had mild symptoms recovered from COVID-19 without developing detectable antibodies.

For diseases that don't fall into either of these categories — meaning they don’t mutate rapidly and they generally prompt a strong immune response — immunity tends to last much longer. A 2007 study published in the New England Journal of Medicine found that it would take more than 200 years for even half of your antibodies to disappear after a measles or a mumps infection. The same study found similar results for Epstein-Barr virus, which causes mono. Still, antibody responses don't always last a lifetime. That same study found that it takes around 50 years to lose half of our chickenpox antibodies, and 11 years to lose half of our tetanus antibodies. That means that without a booster shot, you could theoretically become infected with one of these diseases as an adult.

Scientists still aren't sure why we maintain our antibody responses longer for some diseases compared with others. It's possible that some of these more common diseases, such as chickenpox and mono, actually are reinfecting us more frequently than we realize, but that the antibodies we do have crush the infection before we notice, Jenkins said. And in those cases, the immune system would be at full capacity again and again because of the reinfections. "It keeps our immunity vigilant," he noted. In contrast, "with tetanus, we're probably very rarely getting exposed, we're not stepping on a [dirty] nail very often."

Other scientists point out that the human immune system is trained to target pathogens that "look" a certain way, Slifka said. Bacteria and viruses tend to be symmetrical with a repetitive pattern of proteins across their surfaces. (Think about COVID-19 — it's a ball with evenly spaced spikes all over it.) One theory suggests that we mount a larger and longer-lasting immune response to more repetitive-looking pathogens. For example, the antibodies we produce against variola, the highly repetitively-structured smallpox virus, last a lifetime. Tetanus, however, isn't repetitive at all. It's the toxin produced by tetanus bacteria, not the bacteria itself, that makes us sick. Based on this theory, it's possible that our bodies aren't as well-trained to target this single, asymmetrical protein, Slifka said.

So, will immunity to the new coronavirus — whether that comes from infection or a vaccine — be as long-lived as our immunity to smallpox, or will we need a new vaccine every year? While it’s true that some people aren’t mounting large antibody responses, Jenkins is still hopeful for the former. All the evidence both from natural infections and from vaccine trials suggest that most people are making neutralizing antibodies, the variety which prevents viruses from entering our cells, Jenkins said. And unlike the flu, SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19, isn't mutating quickly, Jenkins noted.

"This virus has the features of viruses that we've been very successful in vaccinating against," Jenkins said.


Common cold combats COVID-19, study finds

Exposure to the rhinovirus, the most frequent cause of the common cold, can protect against infection by the virus which causes COVID-19, Yale researchers have found.

In a new study, the researchers found that the common respiratory virus jump-starts the activity of interferon-stimulated genes, early-response molecules in the immune system which can halt replication of the SARS-CoV-2 virus within airway tissues infected with the cold.

Triggering these defenses early in the course of COVID-19 infection holds promise to prevent or treat the infection, said Ellen Foxman, assistant professor of laboratory medicine and immunobiology at the Yale School of Medicine and senior author of the study. One way to do this is by treating patients with interferons, an immune system protein which is also available as a drug.

"But it all depends upon the timing," Foxman said.

The results were published June 15th in the Giornale di Medicina Sperimentale.

Previous work showed that at the later stages of COVID-19, high interferon levels correlate with worse disease and may fuel overactive immune responses. But recent genetic studies show that interferon-stimulated genes can also be protective in cases of COVID-19 infection.

Foxman's lab wanted to study this defense system early in the course of COVID-19 infection.

Since earlier studies by Foxman's lab showed that common cold viruses may protect against influenza, they decided to study whether rhinoviruses would have the same beneficial impact against the COVID-19 virus. For the study, her team infected lab-grown human airway tissue with SARS-CoV-2 and found that for the first three days, viral load in the tissue doubled about every six hours. However, replication of the COVID-19 virus was completely stopped in tissue which had been exposed to rhinovirus. If antiviral defenses were blocked, the SARS-CoV-2 could replicate in airway tissue previously exposed to rhinovirus.

The same defenses slowed down SARS-CoV-2 infection even without rhinovirus, but only if the infectious dose was low, suggesting that the viral load at the time of exposure makes a difference in whether the body can effectively fight the infection.

The researchers also studied nasal swab samples from patients diagnosed close to the start of infection. They found evidence of rapid growth of SARS-CoV-2 in the first few days of infection, followed by activation of the body's defenses. According to their findings, the virus typically increased rapidly for the first few days of infection, before host defenses kicked in, doubling about every six hours as seen in the lab in some patients the virus grew even faster.

"There appears to be a viral sweet spot at the beginning of COVID-19, during which the virus replicates exponentially before it triggers a strong defense response," Foxman said.

Interferon treatment holds promise but it could be tricky, she said, because it would be mostly effective in the days immediately after infection, when many people exhibit no symptoms. In theory, interferon treatment could be used prophylactically in people at high risk who have been in close contact with others diagnosed with COVID-19. Trials of interferon in COVID-19 are underway, and so far show a possible benefit early in infection, but not when given later.

These findings may help explain why at times of year when colds are common, rates of infections with other viruses such as influenza tend to be lower, Foxman said. There are concerns that as social distancing measures ease, common cold and flu viruses -- which have been dormant over the past year -- will come back in greater force. Interference among respiratory viruses could be a mitigating factor, creating an "upper limit" on the degree to which respiratory viruses co-circulate, she said.

"There are hidden interactions between viruses that we don't quite understand, and these findings are a piece of the puzzle we are just now looking at," Foxman said.

Nagarjuna R. Cheemarla, a postdoctoral associate in Foxman's lab, was first author of the study, which was carried out by a team of Yale scientists in the Departments of Laboratory Medicine, Immunobiology, and Genetics.

Other Yale authors included Timothy Watkins, Valia Mihaylova, Bao Wang, Marie Landry, Dejian Zhao, and Guilin Wang.