A cura del Dott. Pierpaolo Piras, Specialista in Otorinolaringoiatria e membro del Comitato per lo Sviluppo di Mondo Internazionale APS
Sono all’orizzonte scientifico nuove tecnologie capaci di generare un'immunità più potente e più ampia di quella esistente attualmente verso il Covid-19. In mancanza di un accordo preciso, l’unica criticità riguarderà l’ardua concorrenza per il guadagno delle quote di mercato.
La premessa
I vaccini contro il coronavirus SARS-CoV-2 sono stati somministrati a miliardi di persone per immunizzarle dal COVID-19 e, secondo un calcolo valutato per difetto, hanno salvato la vita di almeno 20 milioni di esseri umani, specie gli anziani.
Nel frattempo, sono sorte numerose varianti virali che possono eludere parte dell'immunità fornita dai vaccini originali. Di conseguenza, gli sviluppatori di vaccini di tutto il mondo sono stati grandemente operativi su alcune dozzine di ipotesi sperimentali per la produzione di vaccini di prossima generazione. La novità è che non si tratta solo di aggiornamenti biologici delle versioni originarie, ma di soluzioni basate su tecnologie e basi di ricerca del tutto innovative.
Secondo quanto espone l’attuale letteratura scientifica, essi sono di diverso tipo ma l'obiettivo per tutti è quello di fornire una protezione molto più duratura e più resiliente alle varianti virali. Alcuni aspetti immunologici mirerebbero a proteggerci da classi più ampie di coronavirus, comprese quelle che dovrebbero ancora emergere.
Altri potrebbero fornire un'immunità ancora più potente ma somministrando dosi più basse e/o manifestare un effetto preventivo migliore nei confronti dell'infezione e/o la trasmissione del virus.
Ecco cosa aspettarsi da questa prossima generazione di vaccini.
Perché abbiamo bisogno di più vaccini?
I primi vaccini COVID-19, accreditati scientificamente, sono stati approvati per la protezione immunitaria nei confronti delle versioni di SARS-CoV-2, che non sono cambiate molto da quando il virus è stato identificato al suo esordio epidemiologico nella scena mondiale.
Più in generale, si è visto che la risposta immunitaria proveniva dalle cellule linfocitarie di tipo B, produttrici di immunoglobuline anticorpali capaci di bloccare il SARS-CoV-2 dall'infettare le cellule sane, e dalle cellule linfocitarie di tipo T, abili a distruggere fisicamente le cellule infettate, supportando altre risposte immunitarie collaterali.
All'infezione successiva, le cellule B di memoria iniziano a proliferare e differenziarsi in cellule che sfornano più. Sebbene questi vaccini forniscano una protezione duratura contro le complicanze gravi della malattia.
La protezione che offrono contro l'infezione virale diminuisce dopo 4-6 mesi.
Da allora le varianti di SARS-CoV-2, come l’ Omicron, si sono evolute con la generazione di mutazioni che consentono loro di sfuggire almeno in parte a questa immunità.
La seconda generazione di vaccini
I vari team di ricerca nel mondo, specie negli USA e in UK, stanno adottando diversi approcci per sviluppare nuovi vaccini.
Ad esempio, per fronteggiare le varianti di SARS-CoV-2, gli sviluppatori di vaccini Pfizer-BioNTech e Moderna hanno introdotto vaccini ad mRNA. Questi sono chiamati “bivalenti”, perché codificano molecole della proteina “spike” proveniente sia dal virus originale che dalla variante Omicron.
La proteina spike è ciò che SARS-CoV-2 usa per legarsi alle cellule.
Vaccini ampiamente protettivi
L’obiettivo di tutta la ricerca mondiale consiste nello sviluppo di vaccini che siano maggiormente e più ampiamente protettivi. Ancora di più, che possano distruggere le future varianti di SARS-CoV-2 e persino le specie di coronavirus geneticamente correlati.
Il primo obiettivo di alcuni di tali vaccini è quello di generare una risposta immunitaria contro particolari frammenti della proteina spike che sono conservate tra le varianti di SARS-CoV-2 e alcune specie di coronavirus correlate, il che significa che tendono a non mutare in nuove varianti.
Una regione di interesse è il “dominio di legame del recettore” (RBD), che si lega alla proteina del recettore ACE2 sulle cellule umane ed è preso di mira da alcuni dei più potenti anticorpi che bloccano le infezioni del corpo umano.
Sono almeno due i gruppi di ricerca combinata all’avanguardia nei risultati finora ottenuti: il Policlinico universitario di Washington e il California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena (USA), che stanno realizzando vaccini detti "a mosaico". Si tratta di nanoparticelle punteggiate di RBD da SARS-CoV-2 e coronavirus della stessa famiglia (chiamati sarbecovirus), come SARS-CoV e altri isolati dai pipistrelli.
Quando una cellula B riconosce più di un RBD su queste nanoparticelle a mosaico – agganciandosi a regioni conservate da più specie di virus – si lega fortemente. Questo, a sua volta, spinge quella cellula B a moltiplicarsi e a produrre più anticorpi (così come le cellule B di memoria per combattere le infezioni future).
Le cellule B che riconoscono un RBD da una sola specie virale si legano debolmente e non generano questa risposta.
I ricercatori sperano che l'uso di nanoparticelle a mosaico si tradurrà in un pool arricchito di anticorpi in grado di riconoscere più RBD tra le specie di coronavirus (vedi "Protezione più ampia?".
E’ stato dichiarato che i primi studi clinici inizieranno a dare i loro frutti entro i prossimi due anni.
Andare oltre il picco
Uno dei limiti dei vaccini COVID-19 di prima generazione è che provocano una risposta immunitaria unicamente contro la proteina spike di SARS-CoV-2.
Ma alcuni vaccini di nuova generazione forniscono anche altre proteine virali, nella speranza di generare una risposta immunitaria più diversificata che imiti in modo sicuro la protezione conferita dall'infezione. Questo approccio potrebbe anche mitigare l'impatto di nuove varianti spike .
La proteina spike è il bersaglio principale delle cellule B che producono anticorpi.
Ma le cellule T che distruggono le cellule infette possono riconoscere molte altre proteine proprie del SARS-CoV-2. Per questo motivo, i vaccini che forniscono altre proteine potrebbero proteggere le persone il cui sistema immunitario è deficitario nel generare adeguate risposte anticorpali.
Tali vaccini potrebbero anche essere più resistenti all'evoluzione virale, perché le proteine non-spike tendono a variare meno nelle diverse varianti.
Una nota società di biotecnologie statunitense sta sviluppando uno di questi vaccini, capace di fornire istruzioni immunogenetiche per diverse proteine del SARS-CoV-2 utilizzando la stessa tecnologia del vaccino mRNA.
Nel frattempo, un’altra analoga società texana sta sviluppando un secondo vaccino su base proteica che esporrebbe l’organismo alla stimolazione di un maggior numero di antigeni.
Nuovi design della piattaforma
Un ulteriore modo di classificare i vaccini di prossima generazione riguarda la presentazione e confrontazione immunitaria con l’organismo umano.
I vaccini attualmente esistenti utilizzano uno dei seguenti quattro approcci: i vaccini con acido nucleico (principalmente mRNA) istruiscono le cellule a produrre la proteina spike SARS-CoV-2; i vaccini inattivati utilizzano versioni del coronavirus stesso; i vaccini proteici sono composti dalla proteina spike o dal suo RBD; E i vaccini a vettore virale utilizzano virus modificati per trasportare le istruzioni per la proteina spike nelle cellule.
I vaccini di prossima generazione potrebbero comportare modifiche ai progetti su esposti o variazioni dei meccanismi di presentazione immunitaria che potrebbero migliorare il risultato finale.
RNA auto amplificatori
I vaccini a mRNA hanno contribuito a cambiare le sorti della pandemia, in particolare nei paesi ricchi, dove è stata praticata la stragrande maggioranza delle dosi. Una svolta su questa tecnologia potrebbe essere quella di rendere i vaccini più economici e più potenti, riducendo al minimo gli effetti collaterali.
I vaccini sviluppati da Pfizer-BioNTech e da Moderna (con il National Institute of Allergy and Infectious Diseases degli Stati Uniti) consistono in istruzioni contenute in molecole di mRNA per una versione modificata di spike, confezionata in una nanoparticella veicolante di maggiore peso molecolare.
In una versione aggiornata di questa tecnologia, i vaccini a RNA auto-amplificatore (saRNA) includono anche istruzioni per un enzima che istruisce le cellule a sfornare più copie di spike.
Ciò significa che una dose più piccola – e quindi potenzialmente più economica – di vaccini saRNA potrebbe ottenere la stessa reazione o addirittura una più potente, rispetto ai vaccini mRNA convenzionali. Inoltre, una dose iniziale più piccola potrebbe ridurre gli effetti collaterali.
Proteine su nanoparticelle
Diversi vaccini COVID-19 a base di proteine sono stati autorizzati a livello globale, tra cui uno prodotto dalla società biotecnologica statunitense Novavax. Il loro basso costo e la facilità di produzione li rendono attraenti; di solito sono costituiti da forme stabilizzate dell'intera proteina spike SARS-CoV-2 o del suo RBD.
Una nuova classe di questi vaccini è costituita da proteine che si auto-assemblano in una struttura a forma di pallone da calcio, costellata di punte o RBD. La disposizione ripetitiva delle molecole virali (a mosaico), imitando un virus reale, genera una risposta immunitaria particolarmente potente.
Un team nel Maryland (USA), sta sviluppando un altro vaccino a base di nanoparticelle proteiche, utilizzando una proteina che trasporta ferro in forma di ferritina. Questo si auto-assembla in una particella di forma sferica, costellato con la proteina spike SARS-CoV-2 completa. Attualmente è in fase iniziale di sperimentazione.
Vaccini nasali
In questa linea di ricerca, alcuni vaccini COVID-19 vengono inalati in forma di una nebbia aerosolica attraverso il naso o la bocca oppure come gocce nasali. Sollecitando risposte immunitarie nel punto in cui SARS-CoV-2 entra nel corpo - nelle sottili mucose che rivestono il naso e la bocca – questi vaccini potrebbero, in teoria, fermare il virus prima che si diffonda.
I dati degli studi sugli animali suggeriscono che questo metodo potrebbe essere realizzabile, e sono almeno cinque i vaccini nasali già approvati per l'uso sanitario, due in Cina e uno ciascuno in India, Iran e Russia. Ma non ci sono ancora dati completi e controllati sul fatto che questi vaccini siano migliori delle iniezioni nel ridurre l'infezione o la trasmissione del virus.
La concorrenza agguerrita
Sarà comunque una nota dolente.
Tutti i vaccini di prossima generazione dovranno lottare per ottenere una soddisfacente quota di mercato. Più di 50 vaccini sono già stati approvati e ce ne sono centinaia di altri in studi clinici sia in fase iniziale che avanzata.
Nonostante la numerosa sequela di ricerche, gli attuali vaccini di mRNA come quelli di Moderna e Pfizer-BioNTech probabilmente prevarranno. Il rapido sviluppo di vaccini bivalenti che includono un componente Omicron ha dimostrato che questi vaccini potevano essere adattati rapidamente.
Ma anche se il lavoro sulle nuove tecnologie vaccinali non dovesse ripagare subito e direttamente contro il COVID-19, potrebbe comunque costituire la base conoscitiva e scientifica applicabile nella cura di altre importanti malattie infettive.
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