Una versione dell'artista dell'anatomia di un virus. Anna Tanczos / Wellcome Images, CC BY-NC-ND
Nessuno vuole prendere l'influenza e la migliore linea di difesa è il vaccino contro l'influenza stagionale. Ma produrre una vaccinazione antinfluenzale annuale efficace si basa sulla previsione accurata di quali ceppi di influenza sono più suscettibili di infettare la popolazione in una determinata stagione. Richiede il coordinamento di più centri sanitari in tutto il mondo mentre il virus viaggia da una regione all'altra. Una volta che gli epidemiologi si sistemano sui ceppi influenzali, la produzione di vaccini si trasforma in marcia alta; ci vuole circa sei mesi generare il più di 150 milioni di dosi iniettabili necessario per la popolazione americana.
Quanto funziona il vaccino antinfluenzale annuale?
La produzione di un'influenza antinfluenzale annuale efficace si basa sulla previsione accurata di quali ceppi di influenza sono più suscettibili di infettare la popolazione in una determinata stagione. Il CDC conduce ogni anno studi osservazionali per calcolare l'efficacia del vaccino per la vaccinazione di quell'anno.
Previsioni epidemiologiche errate o incomplete possono avere conseguenze importanti. In 2009, mentre produttori, tra cui MedImmune e Sanofi Pasteur, stavano preparando vaccini contro i ceppi anticipati, a ceppo influenzale aggiuntivo, H1N1, è emerso. Il vaccino preparato non ha protetto contro questo ceppo inatteso, causando il panico in tutto il mondo e oltre le morti confermate da 18,000 - probabilmente solo una frazione del numero vero, stimato per superare 150,000. Meglio tardi che mai, alla fine fu prodotto un vaccino contro H1N1, che richiedeva un secondo vaccino antinfluenzale quell'anno.
Dato che l'influenza ha causato la maggior parte di pandemie negli ultimi 100 anni - incluso l'influenza 1918 ha provocato fino a 50 milioni di morti - Rimaniamo la domanda: gli scienziati possono produrre un vaccino "universale" in grado di proteggere da diversi ceppi di influenza, uno che non richiede previsioni annuali da parte degli epidemiologi e una dose annuale per te?
I vaccini innescano il sistema immunitario per combattere
Dal secolo 18th, e probabilmente molto prima nella storia, era comunemente noto che a sopravvissuto al vaiolo non tornerebbe più con esso all'esposizione successiva. In qualche modo, l'infezione ha conferito l'immunità contro la malattia. E la gente riconobbe che le mungitrici che venivano a contatto con bovini affetti da vaiolo bovino sarebbero state allo stesso modo protette dal vaiolo.
Nel tardo 1700s, agricoltore Benjamin Jesty ha inoculato la sua famiglia con il vaiolo, efficacemente immunizzandoli contro il vaiolo, nonostante l'esposizione futura. Medico Edward Jenner poi ha catapultato l'umanità in una nuova era di immunologia quando ha prestato credibilità scientifica alla procedura.
Quindi, se una inoculazione di vaiolo o un'esposizione a (e la sopravvivenza di) vaiolo conferisce un'immunità decennale o addirittura permanente, perché gli individui sono incoraggiati a ricevere il vaccino antinfluenzale ogni anno?
La risposta sta nella rapidità con cui cambia l'anatomia del virus dell'influenza. Ogni virus è costituito da una membrana approssimativamente sferica che incapsula materiale genetico in costante mutamento. Questa membrana è pepata con due tipi di "punte": emoagglutinina, o HA, e neuraminidasi, o NA, ciascuna composta da un gambo e una testa. HA e NA aiutano il virus con l'infezione legandosi alle cellule ospiti e mediano l'ingresso del virus nella cellula e infine la sua uscita.
I vaccini tipicamente provocano anticorpi che colpiscono queste due molecole. Una volta iniettato, il sistema immunitario di un individuo si mette al lavoro. Le cellule specializzate raccolgono le molecole del vaccino come invasori; altre cellule generano quindi anticorpi che riconosceranno le molecole estranee. La prossima volta che appariranno quegli stessi invasori, sia nella forma dello stesso vaccino o dei ceppi virali che ha imitato, le cellule immunitarie del corpo li riconoscono e li respingono, prevenendo l'infezione.
Per gli sviluppatori di vaccini, una caratteristica frustrante del genoma mutante dell'influenza è la rapidità con cui l'HA e il NA cambiano. Queste alterazioni costanti sono ciò che li rimanda al tavolo da disegno per nuovi vaccini ogni stagione influenzale.
Diversi metodi per progettare un vaccino
Il vaccino contro il vaiolo fu il primo a usare il "paradigma empirico" della vaccinologia, la stessa strategia che usiamo ampiamente oggi. Si basa su un approccio trial-and-error per imitare l'immunità indotta dall'infezione naturale.
In altre parole, gli sviluppatori di vaccini ritengono che il corpo monterà una risposta anticorpale a qualcosa nell'inoculo. Ma non si concentrano su quale patch specifica del virus sta causando una risposta immunitaria. Non importa se si tratta di una reazione ad una piccola porzione di HA che molti ceppi condividono, per esempio. Quando si utilizza un intero virus come materiale di partenza, è possibile ottenere molti anticorpi diversi riconoscendo molte diverse parti del virus utilizzato nel vaccino.
Il vaccino antinfluenzale stagionale si adatta generalmente a questo approccio empirico. Ogni anno, gli epidemiologi hanno previsto che i ceppi influenzali hanno più probabilità di infettare le popolazioni, tipicamente regolandosi su tre o quattro. I ricercatori quindi attenuano o disattivano questi ceppi in modo che possano agire come i mimici del vaccino antinfluenzale di quell'anno senza dare ai riceventi l'influenza conclamata. La speranza è che il sistema immunitario di un individuo risponda al vaccino creando anticorpi che mirano a questi ceppi; allora quando entrerà in contatto con l'influenza, gli anticorpi attenderanno di neutralizzare quelle tensioni.
Ma c'è un modo diverso di progettare un vaccino. Si chiama design razionale e rappresenta un cambio di paradigma potenzialmente rivoluzionario nella vaccinazione.
L'obiettivo è progettare una molecola - o "immunogeno" - che possa produrre anticorpi efficaci senza richiedere l'esposizione al virus. Rispetto ai vaccini attuali, l'immunogeno ingegnerizzato può anche consentire risposte più specifiche, il che significa che la risposta immunitaria prende di mira parti specifiche del virus e una maggiore ampiezza, il che significa che potrebbe bersagliare più ceppi o anche virus correlati.
Questa strategia funziona per colpire specifici epitopi o patch del virus. Poiché gli anticorpi funzionano riconoscendo le strutture, i progettisti vogliono enfatizzare al sistema immunitario le proprietà strutturali degli immunogeni che hanno creato. Quindi i ricercatori possono provare a progettare vaccini candidati con quelle strutture nella speranza che provocheranno il sistema immunitario a produrre anticorpi rilevanti. Questo percorso potrebbe consentire loro di assemblare un vaccino che suscita una risposta immunitaria più efficace ed efficiente di quella che sarebbe possibile con il tradizionale metodo di prova ed errore.
Sono stati fatti progressi promettenti disegno vaccinale per virus respiratorio sinciziale usando questo nuovo paradigma razionale, ma gli sforzi sono ancora in corso per usare questo approccio per l'influenza.
Verso un vaccino contro l'influenza universale
Negli ultimi anni, i ricercatori hanno isolato un certo numero di potenti anticorpi neutralizzanti l'infleunza prodotti nei nostri corpi. Mentre la risposta anticorpale all'influenza è principalmente diretto alla testa del picco di HA, molti sono stati trovati che bersaglio stelo di HA. Poiché la radice è più costante tra i ceppi virali rispetto alla testa, questo potrebbe essere il tallone d'Achille dell'influenza e gli anticorpi che colpiscono questa regione potrebbero essere un buon modello per la progettazione del vaccino.
I ricercatori stanno perseguendo una serie di approcci che potrebbero indurre l'organismo a produrre questi anticorpi di interesse prima di contrarre l'infezione. Una strategia, nota come visualizzazione delle nanoparticelle, prevede la progettazione di una molecola che incorpora parte del virus. In laboratorio, gli scienziati potrebbero allegare alcune combinazioni di particelle di HA e NA all'esterno di una nanoparticella sferica che è in grado di provocare una risposta immunitaria. Quando iniettato come parte di un vaccino, il sistema immunitario potrebbe "vedere" queste molecole e, con la fortuna, produrre anticorpi contro di loro.
Una delle principali domande a cui è necessario rispondere è esattamente ciò che dovrebbe essere visualizzato all'esterno di queste nanoparticelle. Alcune strategie mostrano varie versioni di molecole di HA complete, mentre altre includono solo steli. Mentre è necessario raccogliere più dati sugli esseri umani per convalidare questi approcci, i dati degli studi sugli animali utilizzano gli immunogeni gambo-soli sono incoraggianti.
Con la tecnologia attuale, potrebbe non esserci mai un vaccino antinfluenzale "fatto e fatto". E la sorveglianza epidemiologica sarà sempre necessaria. Tuttavia, non è inconcepibile che possiamo passare da un modello per singolo anno a un approccio 10 annuale, e potremmo trovarci entro pochi anni dall'essere lì.
Circa l'autore
Ian Setliff, Ph.D. Studente, Programma in Biologia Chimica e Fisica, Vanderbilt Vaccine Center, Vanderbilt University e Amyn Murji, Ph.D. Studente, Dipartimento di microbiologia e immunologia, Vanderbilt Vaccine Center, Vanderbilt University
Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.
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