I vaccini dell'acido nucleico utilizzano l'mRNA per fornire alle cellule istruzioni su come produrre una proteina desiderata. Libertà di diritto/iStock tramite Getty Images
I due vaccini contro il coronavirus di maggior successo sviluppati negli Stati Uniti – i vaccini Pfizer e Moderna – sono entrambi vaccini mRNA. L'idea di utilizzare materiale genetico per produrre una risposta immunitaria ha aperto un mondo di ricerca e potenziali usi medici ben fuori dalla portata dei vaccini tradizionali. Deborah Fuller è una microbiologa presso l'Università di Washington che studia vaccini genetici da più di 20 anni. Le abbiamo parlato del futuro dei vaccini mRNA per il podcast The Conversation Weekly. Di seguito sono riportati estratti di quella conversazione che sono stati modificati per lunghezza e chiarezza.
Da quanto tempo sono in fase di sviluppo i vaccini basati sui geni?
Questo tipo di vaccino è in lavorazione sugli anni 30. I vaccini per l'acido nucleico si basano sull'idea che il DNA produce l'RNA e quindi l'RNA produce le proteine. Per ogni data proteina, una volta che conosciamo la sequenza o il codice genetico, possiamo progettare una molecola di mRNA o DNA che spinge le cellule di una persona a iniziare a produrla.
Quando abbiamo pensato per la prima volta all'idea di inserire un codice genetico nelle cellule di qualcuno, stavamo studiando sia il DNA che l'RNA. I vaccini mRNA non hanno funzionato molto bene all'inizio. Essi erano instabili e hanno causato risposte immunitarie piuttosto forti che erano non necessariamente desiderabile. Per molto tempo i vaccini a DNA hanno occupato il posto di primo piano, e proprio così i primi studi clinici sono stati con un vaccino a DNA.
Ma circa sette o otto anni fa, i vaccini mRNA hanno iniziato a prendere il comando. I ricercatori hanno risolto molti dei problemi, in particolare il instabilità – e scoperto nuove tecnologie per fornire mRNA nelle cellule e modi per modificare la sequenza di codifica in rendere i vaccini molto più sicuri da usare negli esseri umani.
Una volta risolti quei problemi, la tecnologia era davvero pronta a diventare uno strumento rivoluzionario per la medicina. Questo è stato proprio quando il COVID-19 ha colpito.
Cosa rende i vaccini a base di acido nucleico diversi dai vaccini tradizionali?
La maggior parte dei vaccini induce risposte anticorpali. Gli anticorpi sono il principale meccanismo immunitario che blocca le infezioni. Quando abbiamo iniziato a studiare i vaccini a base di acido nucleico, abbiamo scoperto che poiché questi vaccini sono espressi all'interno delle nostre cellule, lo erano anche molto efficace nell'indurre una risposta dei linfociti T. Questa scoperta ha davvero stimolato ulteriori riflessioni su come i ricercatori potrebbero utilizzare i vaccini dell'acido nucleico non solo per le malattie infettive, ma anche per l'immunoterapia per curare i tumori e le malattie infettive croniche - come l'HIV, l'epatite B e l'herpes - così come le malattie autoimmuni e persino per la terapia genica .
Come può un vaccino curare i tumori o le malattie infettive croniche?
Le risposte dei linfociti T sono molto importanti per identificare le cellule infettate da malattie croniche e cellule tumorali aberranti. Svolgono anche un ruolo importante nell'eliminazione di queste cellule dal corpo.
Quando una cellula diventa cancerosa, esso inizia a produrre neoantigeni. In casi normali, il sistema immunitario rileva questi neoantigeni, riconosce che qualcosa non va nella cellula e lo elimina. Il motivo per cui alcune persone contraggono i tumori è che il loro sistema immunitario non è del tutto in grado di eliminare le cellule tumorali, quindi le cellule si propagano.
Con un vaccino mRNA o DNA, l'obiettivo è rendere il tuo corpo più in grado di riconoscere i neoantigeni molto specifici prodotti dalle cellule tumorali. Se il tuo sistema immunitario è in grado di riconoscerli e vederli meglio, lo farà attaccare le cellule tumorali ed eliminarle dal corpo.
Questa stessa strategia può essere applicata al eliminazione delle infezioni croniche come l'HIV, l'epatite B e l'herpes. Questi virus infettano il corpo umano e rimangono nel corpo per sempre a meno che il sistema immunitario non li elimini. Simile al modo in cui i vaccini a base di acido nucleico possono addestrare il sistema immunitario a eliminare le cellule tumorali, possono essere utilizzati per addestrare le nostre cellule immunitarie a riconoscere ed eliminare le cellule infette cronicamente.
Qual è lo stato di questi vaccini?
Alcuni dei primissimi studi clinici sui vaccini dell'acido nucleico sono avvenuti negli anni '1990 e erano per il cancro, in particolare per melanoma.
Oggi ci sono un numero di studi clinici in corso sull'mRNA per il trattamento del melanoma, cancro alla prostata, cancro ovarico, cancro al seno, leucemia, glioblastoma e altri, e ci sono stati alcuni risultati promettenti. Moderna ha recentemente annunciato risultati promettenti con il suo studio di fase 1 che utilizza l'mRNA per trattare tumori solidi e linfomi
Ci sono anche molti studi in corso che esaminano i vaccini a DNA contro il cancro, perché i vaccini a DNA lo sono particolarmente efficace nell'indurre le risposte dei linfociti T. Un'azienda chiamata Inovio ha recentemente dimostrato un impatto significativo sul cancro cervicale causato dal virus del papilloma umano nelle donne utilizzando un vaccino a DNA.
I vaccini con acido nucleico possono curare le malattie autoimmuni?
I disturbi autoimmuni si verificano quando le cellule immunitarie di una persona stanno effettivamente attaccando una parte del corpo della persona. Un esempio di questo è la sclerosi multipla. Se hai la sclerosi multipla, il tuo proprie cellule immunitarie stanno attaccando la mielina, una proteina che riveste le cellule nervose dei muscoli.
Il modo per eliminare una malattia autoimmune è modulare le cellule immunitarie per impedire loro di attaccare le proprie proteine. Contrariamente ai vaccini, il cui obiettivo è stimolare il sistema immunitario a riconoscere meglio qualcosa, il trattamento per le malattie autoimmuni cerca di smorzare il sistema immunitario in modo che smetta di attaccare qualcosa che non dovrebbe. Recentemente, i ricercatori hanno creato un vaccino mRNA che codifica per una proteina mielinica con istruzioni genetiche leggermente modificate per impedirle di stimolare le risposte immunitarie. Invece di attivare i normali linfociti T che aumentano le risposte immunitarie, il vaccino ha indotto il corpo a farlo producono cellule T regolatorie che sopprimeva specificamente solo i linfociti T che stavano attaccando la mielina.
Molte malattie si verificano quando le persone hanno mutazioni o mancano determinati geni e i vaccini a base di acido nucleico potrebbero fungere da sostituti temporanei dei geni mancanti. ttsz/iStock tramite Getty Images
Altre applicazioni della nuova tecnologia del vaccino?
L'ultima applicazione è in realtà una delle prime cose per cui i ricercatori hanno pensato all'utilizzo di vaccini a DNA e mRNA: la terapia genica. Alcune persone nascono mancanti di determinati geni. L'obiettivo della terapia genica è fornire alle cellule le istruzioni mancanti di cui hanno bisogno per produrre una proteina importante.
Un ottimo esempio di ciò è la fibrosi cistica, una malattia genetica causata da mutazioni in un singolo gene. Utilizzando il DNA o un vaccino mRNA, i ricercatori stanno studiando la fattibilità di sostituire sostanzialmente il gene mancante e consentire al corpo di qualcuno di produrre transitoriamente la proteina mancante. Una volta che la proteina è presente, i sintomi potrebbero scomparire, almeno temporaneamente. L'mRNA non persisterebbe a lungo nel corpo umano, né si integrerebbe nei genomi delle persone o cambierebbe il genoma in alcun modo. Quindi sarebbero necessarie dosi aggiuntive man mano che l'effetto svaniva.
La ricerca ha dimostrato che questo concetto è fattibile, ma necessita ancora di un po' di lavoro.
Circa l'autore
Debora Fuller, Professore di Microbiologia, Scuola di Medicina, Università di Washington
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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