La somministrazione della prima dose di un vaccino COVID-19 approvato, eseguita all’ospedale universitario di Coventry, nel Regno Unito, è stata più di un punto di svolta nella pandemia. È arrivato meno di 11 mesi dopo la pubblicazione della sequenza genetica del virus SARS-CoV-2. L’iniezione della novantenne Margaret Keenan, la prima persona vaccinata, è stata anche il primo utilizzo, al di fuori di una sperimentazione clinica, di un vaccino a RNA messaggero , che può generare una risposta immunitaria contro un virus fornendo alle nostre cellule le istruzioni genetiche per farne parte. Era, all’ultimo conteggio, uno dei circa 260 vaccini candidati COVID-19 in varie fasi di sviluppo.

È probabile che la proliferazione di ricerca e sviluppo abbia implicazioni che vanno ben oltre la pandemia.

Le radici di una svolta

Molti dei vaccini che usiamo oggi, come quello per morbillo, parotite e rosolia, si basano sull’uso di versioni vive e indebolite di agenti patogeni. Altre tecnologie in uso includono vaccini tossoidi, che consistono in versioni innocue di tossine prodotte da agenti patogeni, e vaccini a subunità, che attivano l’immunità utilizzando parti specifiche di agenti patogeni. Si sapeva poco su come attivassero il sistema immunitario che ci protegge da questi agenti patogeni. I progressi più recenti nel campo dell’immunologia hanno basato le nuove tecnologie dei vaccini su reali conoscenze molecolari sulle interazioni ospite-patogeno.

In particolare, gli scienziati hanno stabilito un quadro più chiaro della relazione tra l’immunità innata immediata generalizzata e risposte adattative specializzate più complesse. Attivano le cellule T helper, che a loro volta attivano le cellule B, per secernere anticorpi e i macrofagi per attaccare i patogeni. Le cellule T helper dirigono anche le cellule T killer per attaccare le cellule infette. I ricercatori hanno scoperto che queste risposte immunitarie primarie innescano anche la produzione di cellule T e B di memoria antigene-specifiche di lunga durata che forniscono protezione contro la reinfezione.

«Il nostro apprezzamento per i dettagli di come il sistema immunitario si attiva, rilevando la presenza di segnali associati ai patogeni, è davvero emerso negli ultimi 10-20 anni», afferma l’immunologo Peter Openshaw, dell’Imperial College Londra. L’uso di un gene clonato in un vettore virale per la terapia genica 3 nel 1986 e il raggiungimento dell’espressione proteica in seguito al trasferimento di geni in cellule muscolari di topo 4 nel 1990, hanno stimolato l’interesse per l’uso di geni geneticamente modificati nei vaccini. Per alcuni, la risposta è stata quella di saltare le fasi iniziali della trascrizione del DNA utilizzando l’mRNA sintetico. I vaccini a vettore virale sono un altro approccio che utilizza le cellule del corpo per produrre gli antigeni necessari per provocare una risposta immunitaria.

Si usano virus, come l’adenovirus o il morbillo, modificati per evitare che causino malattie, per trasportare le istruzioni genetiche dell’antigene nella cellula e sono in grado di indurre forti risposte immunitarie. Ci sono stati anche importanti progressi negli adiuvanti, sostanze che potenziano l’immunogenicità dei vaccini. All’inizio degli anni ’90, gli scienziati della società farmaceutica SmithKline Beecham hanno condotto test di combinazioni di nuovi adiuvanti chiamati MPL, QS-21 e CpG insieme agli adiuvanti classici. Una migliore comprensione immunologica significa che gli adiuvanti possono ora essere selezionati per migliorare specifiche funzioni del sistema immunitario, come la protezione mediata da anticorpi e/o cellule.

Molti vaccini candidati a subunità o COVID-19 inattivati ​​includono adiuvanti singoli o combinati per aiutare a modellare le risposte immunitarie.

Tecnologia dei vaccini e COVID-19

L’esperienza con tutte queste tecnologie è alla base dello sviluppo dei vaccini COVID-19. Molti sono progettati per indurre la produzione di anticorpi contro le proteine ​​spike sulla superficie di SARS-CoV-2 che si attaccano e si fondono con le cellule umane. Questi lavori hanno gettato le basi per la rapida pubblicazione della struttura molecolare 3D della proteina spike SARS-CoV-2 nel febbraio 2020, una pietra miliare nella corsa allo sviluppo di vaccini COVID-19 10 . I vaccini a mRNA possono indurre potenti risposte immunologiche e sono adatti per specifici patogeni virali, ma devono essere mantenuti a basse temperature.

«È anche possibile che, man mano che impariamo di più, scopriamo che diversi settori della popolazione rispondono meglio a un tipo o all’altro, quindi potremmo aver bisogno di una serie di vaccini COVID». Molti scienziati ritengono che le tecnologie collaudate e affidabili abbiano ancora un ruolo importante da svolgere. Nel 2011, diverse istituzioni statunitensi hanno collaborato per sviluppare un vaccino per proteggersi dalla potenziale ricomparsa della SARS. Il risultato è stato un candidato espresso dal lievito costituito dal dominio di legame del recettore della proteina spike SARS-CoV.

Associato a due adiuvanti, inizierà uno studio di fase III in India ad aprile. 11 «Le nuove tecnologie sono importanti, ma in una pandemia globale non abbiamo l’ecosistema per produrle su larga scala per tutti e sono costose», afferma la microbiologa Maria Elena Bottazzi, del Baylor College of Medicine, uno dei coloro che hanno guidato lo sviluppo di RBD N1C1. Come del 12 marzo 2021, 81 i candidati SARS-CoV-2 vaccini sono in fase di test clinici, 1 di cui 27 basati sulla tecnologia proteina ricombinante. «Dopo il COVID-19, la vaccinologia sarà cambiata radicalmente».

Oltre il COVID-19

Oltre alle nuove opzioni tecnologiche, è probabile che la pandemia attiri anche nuovi talenti e risorse. «Prima del COVID-19, i vaccini erano una sorta di scatola nera. » Le tecnologie di nuova generazione hanno tempi di sviluppo significativamente più brevi rispetto agli approcci tradizionali. Alcune pratiche adottate dalle autorità di regolamentazione in risposta a COVID-19, come le revisioni a rotazione dei dati degli studi e la consulenza sull’esecuzione di fasi parallele di studi clinici, possono semplificare i processi a lungo termine.

L’impatto di questi progressi non è limitato a SARS-CoV-2. Prima della pandemia, i ricercatori avevano lavorato molto sui vaccini contro il cancro a mRNA. La pandemia potrebbe anche guidare i progressi contro altri virus respiratori stagionali. È probabile che il COVID-19 porti a grandi cambiamenti nel settore dei vaccini.

«Stiamo assistendo alla rapida convalida di nuove tecnologie su larga scala per ottenere qualcosa in anni che normalmente richiederebbero un decennio o più».

Da Nature>>