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Vaccini anti CoViD-19: quanti sono e come sono fatti

Da Pfizer a Moderna, passando per AstraZeneca: sono alcune delle aziende, fino a ieri sconosciute ai più, che oggi aleggiano sulla bocca di tutti. Ma come funzionano i vaccini autorizzati? In cosa differiscono tra loro?

Contenuti

Vaccini inattivati

Vaccini vivi attenuati

Vaccini a proteine ricombinanti

Vettori replicazione-incompetenti

Vettori replicazione-competenti

Vettori virus inattivati

Vaccini a DNA

Vaccini a RNA

L’emergenza sanitaria mondiale che si protrae da 11 mesi ha senza dubbio apportato delle modifiche radicali al nostro modo di vivere e alle nostre abitudini quotidiane, imponendoci limitazioni non indifferenti dal punto di vista affettivo e sociale. In questo periodo però, come forse mai prima d’ora, abbiamo anche capito che la ricerca, se adeguatamente supportata, può essere realmente il motore del progresso dell’umanità. Ed è grazie alla ricerca, che va avanti incessantemente da quando l’agente causativo dei nuovi casi di polmonite bilaterale è stato identificato nel betacoronavirus SARS-CoV-2, se oggi iniziamo a intravedere una luce in fondo al tunnel.

Le speranze di cura si sono via via concretizzate nell’uso di desametasone, eparine a basso peso molecolare o alcuni antivirali (valutando attentamente le linee guida in continuo aggiornamento), ma va sottolineato che le aspettative più grandi sono state riposte nella prevenzione attraverso la messa a punto dei vaccini. Normalmente lo sviluppo dei vaccini sottostà ad un processo lungo e indaginoso che dura in media 15 anni. Partendo da una fase esploratoria, segue la fase preclinica in cui gli esperimenti vengono condotti sugli animali e in vitro, fino ad arrivare alle fasi di sperimentazioni cliniche (I, II e III) in cui vengono valutati i dati su sicurezza, immunogenicità, dose ottimale ed efficacia.

Se dopo la fase III gli endpoints prefissati sono raggiunti, l’azienda produttrice provvede alla redazione di una richiesta di autorizzazione all’immissione in commercio che viene valutata dalle agenzie regolatorie dei paesi di riferimento (come l’European Medicines Agency nei paesi dell’Unione Europea o la Food and Drug Administration in America). Se il vaccino viene autorizzato, inizia la produzione su larga scala.

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Per quanto concerne lo sviluppo di vaccini per il SARS-CoV-2, l’EMA, nello specifico, si è avvalsa di uno strumento regolatorio, la rolling review, che consente di approvare più rapidamente un medicinale promettente durante situazioni di pubblica emergenza. In generale, è possibile affermare che l’accelerazione delle tempistiche è stata possibile grazie a diversi fattori, quali:

  • Conoscenze pregresse sui coronavirus che avevano provocato la SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) e la MERS (Middle-East Respiratory Syndrome)
  • Ricerche già approfondite sulle moderne tecnologie di produzione di vaccini
  • Stadi di valutazione e studio condotti in parallelo
  • Produzione su larga scala dei vaccini candidati parallelamente agli stadi di valutazione e studio (a rischio e pericolo dell’azienda produttrice)
  • Gran dispiego di risorse umane ed economiche (a disposizione in tempi ristretti)

Ad oggi sono 237 i vaccini sviluppati o in via di sviluppo, di cui 173 in fase preclinica e 64 in fase clinica. Essi possono essere suddivisi in diverse categorie.

Vaccini inattivati

Vengono prodotti facendo crescere il SARS-CoV-2 in coltura cellulare. L’inattivazione viene ottenuta con metodi chimici, mantenendo inalterati gli antigeni virali. Ne è esempio il vaccino cinese CoronaVac, attualmente in uso in Cina, Indonesia e Turchia (nonostante pubblicazioni riguardo l’efficacia che sarebbe solamente del 50.8 %). I vaccini di questo tipo vengono somministrati per via intramuscolare e possono contenere idrossido di alluminio o altri adiuvanti.

L’immunità in questo caso è ottenuta nei confronti non solo della proteina Spike, ma anche della matrice, envelope e nucleoproteina del SARS-CoV-2.

Vaccini vivi attenuati

L’attenuazione è ottenuta in diversi modi, ricercando ceppi presenti in natura non patogeni oppure selezionando in laboratorio ceppi che hanno perso la patogenicità. L’obiettivo è quello di ottenere delle varianti non patogene non in grado di causare la malattia. Il vantaggio è rappresentato dalla via di somministrazione intranasale che induce una risposta immunitaria mucosale, proteggendo le vie aeree superiori. Inoltre, l’efficacia è maggiore rispetto agli inattivati in quanto essendo vivi sono in grado di dare una risposta molto simile a quella che si ha con l’infezione naturale.

Gli svantaggi riguardano soprattutto la sicurezza (non si può escludere al 100% una reversione al fenotipo selvaggio e quindi al virus patogeno) e problemi tecnici nella modificazione del virus. Per questi motivi solo tre vaccini vivi attenuati sono in sperimentazione (uno in clinica e due in preclinica).

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Vaccini a proteine ricombinanti

Tra le alternative all’utilizzo del virus vero e proprio, vi è l’uso della tecnologia delle proteine ricombinanti. In base alla proteina su cui si basano, si dividono in vaccini ricombinanti basati sulla proteina Spike, vaccini ricombinanti basati sul dominio di legame al recettore (RBD), vaccini basati su virus-like particle (particelle che esprimono la proteina Spike sulla propria superficie). Le proteine ricombinanti fatte “produrre” in cellule di mammifero, insetto, lievito, piante o di Escherichia Coli.

Il vantaggio principale è che questi vaccini vengono prodotti senza maneggiare il virus. Lo svantaggio riguarda la proteina Spike che è difficile da far esprimere, specialmente alle cellule di lievito. Molti vaccini ricombinanti sono attualmente in sviluppo preclinico e alcuni sono già entrati nei clinical trials.

Vettori replicazione-incompetenti

Questa tipologia di vaccini viene prodotta attraverso un differente virus che viene ingegnerizzato (e quindi modificato) perché possa esprimere la proteina Spike. Vengono, inoltre, eliminate parti del suo genoma affinché sia incapace di replicarsi in vivo. La maggior parte di questi approcci si basa sull’uso di vettori quali adenovirus, virus dell’influenza, virus adeno-associati che vengono veicolati per via intramuscolare, entrano nelle cellule dell’individuo vaccinato e qui esprimono la proteina Spike, nei confronti della quale essi sviluppano la risposta immunitaria. Dal momento che l’individuo potrebbe già essere immunizzato nei confronti del vettore, si cerca di utilizzare virus rari per l’uomo o virus animali.

Tra i numerosi vantaggi si annoverano ancora una volta la non necessità di manipolare il SARS-CoV-2 durante la produzione, l’esperienza maturata nel corso degli anni passati con alcuni dei vettori in uso e una buona stimolazione della risposta di cellule B e T. Molti vaccini di questa tipologia sono attualmente in fasi avanzate di sviluppo, tra cui quello di Jannsen, quello dell’azienda biotecnologica italiana Reithera e quello di Oxford-AstraZeneca. Proprio su quest’ultimo si ripongono molte speranze in quanto più economico e di più facile stoccaggio rispetto ai due già approvati in Europa e negli USA.

Ciononostante, l’efficacia emersa dagli studi sarebbe di circa il 70% (contro il 95 di quelli di Pfizer e Moderna), anche se sembrerebbe di circa il 90% qualora la prima somministrazione fosse ridotta a metà dose. Saranno adesso gli esperti delle autorità regolatorie a valutare quale sia la dose adeguata, rendendo successivamente disponibili i dati per la consultazione.

Vettori replicazione-competenti

A differenza dei precedenti, i vettori usati derivano da ceppi attenuati di virus che esprimono un transgene, ossia una sequenza introdotta artificialmente in laboratorio (in questo caso la proteina Spike). La risposta immunitaria può essere più robusta di quella indotta dai replicazione-incompetenti.

Vettori virus inattivati

In questo caso la proteina Spike viene fatta esprimere sulla superficie, ma i vettori vengono inattivati prima dell’uso. Questa tecnologia vede molti candidati in fase preclinica.

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Vaccini a DNA

Essi prevedono l’uso di plasmidi, anelli di DNA con sequenze quali: i promotori, affinché possano essere espressi nelle cellule di mammifero; il gene che codifica la proteina Spike. I plasmidi hanno il vantaggio di essere molto stabili, lo svantaggio è spesso dato dalla scarsa immunogenicità. Attualmente i vaccini di questo tipo si trovano sia in fase clinica (7) che preclinica (16).

Vaccini a RNA

In questa categoria rientrano i vaccini approvati dall’EMA e dalla FDA prodotti da Pfizer e Moderna, con cui si è potuta avviare una campagna vaccinale in molti paesi occidentali, tra cui l’Italia. Anche in questo caso non è l’antigene ad essere veicolato all’interno delle cellule dell’individuo, ma l’informazione genetica codificante l’antigene di interesse, in questo caso sotto forma di mRNA. Essendo l’mRNA una molecola instabile è necessaria la tenuta di temperature bassissime, in modo da prevenire la sua degradazione. In aggiunta a ciò, sono presenti liposomi per proteggere ulteriormente l’mRNA e facilitare l’ingresso nelle cellule dell’organismo. Il trascritto di mRNA, inoltre, è già maturo e non va incontro a modifiche post-trascrizionali.

Una volta ricevuto il vaccino le cellule del nostro organismo avranno solo il compito di effettuare il processo di traduzione per produrre la proteina (Spike, in questo caso) affinché il sistema immunitario sviluppi una risposta nei suoi confronti.

Al termine di questa digressione sui vaccini, va sottolineato che la lotta al CoViD non potrà essere basata solo sulle somministrazioni vaccinali. Un altro strumento che potrebbe rivelarsi estremamente efficace è quello che coinvolge l’uso degli anticorpi monoclonali. A tal proposito, il 15 gennaio 2021 il presidente dell’Agenzia italiana del farmaco ha affermato che anche l’Italia parteciperà alle sperimentazioni degli anticorpi monoclonali prodotti da Ely Lilli e Regeneron (per intenderci, quelli con cui è stato curato il presidente uscente degli Stati Uniti).

Ciò consentirebbe all’Italia di partecipare a un progetto già avanzato negli USA, dove al 19 Gennaio 454,087 persone con sintomi da lievi a moderati risultano essere state curate con Bamlavinimab.

Concludiamo con una riflessione: la scienza è un mondo in cui nulla va dato per scontato e in cui i dati vengono continuamente analizzati e riesaminati, in laboratorio e non nei salotti televisivi, per essere messi al servizio della comunità che della scienza deve fidarsi.

Mi chiamo Teresa Urbano, ho 24 anni. L’8 aprile 2020 ho conseguito il titolo di dottore magistrale in Biotecnologie Mediche presso l’università degli studi di Modena e Reggio Emilia. Grazie alla mia formazione ho sviluppato un forte interesse ed una forte passione per svariati ambiti della biologia e medicina (tra cui l’immunologia, l’oncologia, la medicina rigenerativa). Ritengo che, in un’epoca in cui internet è costantemente alla portata di tutti, sia di fondamentale importanza riuscire a fare corretta informazione riguardo a tematiche che, a volte purtroppo, risultano di grande interesse sociale. È indubbiamente necessario che gli stessi attori protagonisti della scienza ricoprano un ruolo attivo nel combattere un virus che spesso può fare molto danno: quello della disinformazione.