Nuovi modelli di vaccini

Condividi

I vaccini sono probabilmente la più importante tecnologia medica sviluppata fino ad oggi e hanno fornito drastiche riduzioni della morbilità e della mortalità delle malattie dai tempi di Edward Jenner che testò per la prima volta il suo vaccino contro il vaiolo nel 1798.

L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) stima che le vaccinazioni per difterite, tetano, pertosse e morbillo attualmente prevengano 2-3 milioni di morti all’anno.

Il vaiolo una volta era una delle malattie più temute, fino a quando l’attuazione dei programmi globali di vaccinazione ha permesso di dichiararlo sradicato nel 1979.

Gran parte di questi vaccini progettati razionalmente consistono in una composizione “minimalista” (cioè sono basati su subunità o peptidi), ma mentre questo fornisce sicurezza e minori costi di produzione, essi sono purtroppo meno immunogenici.

 

  1. Vaccini a particelle simili a virus

Le particelle simili a virus (VMP) sono strutture ripetitive altamente ordinate che contengono un’alta densità di capside virale.

Questa alta densità di proteine capsidi fornisce abbondanti quantità di epitopi virali conformazionali, capaci di suscitare forti risposte immunitarie.

I VPP sono formati dall’auto-assemblaggio del capside virale da proteine in assenza di uno qualsiasi degli acidi nucleici infettivi del virus. Pertanto, sono un alternativa ai virus attenuati comunemente utilizzati per la vaccinazione a causa della loro assoluta incapacità di replicarsi.

Inoltre i VPP hanno dimostrato di essere in grado di generare forti risposte immunitarie, anche in assenza di coadiuvante.

Essendo più semplici nella composizione, i VPP consentono anche maggior produzione di vaccino rispetto ai metodi tradizionali, e sono particolarmente utili per il trattamento di agenti patogeni altamente mutanti come l’influenza. La produzione tradizionale di un vaccino per l’ influenza richiede 9 mesi dopo che un nuovo ceppo annuale è stato sequenziato, ma la produzione VLP richiede solo 3-12 settimane.

 Il primo vaccino VLP ad essere portato sul mercato è stato il vaccino per l’epatite B (Recombivax HB), nel 1986, che consiste di particelle auto-assemblate dl proteina capside del virus, che rappresenta l’antigene superficiale dell’epatite B.

In seguito sono arrivati i vaccini VLP per il papillomavirus umano (HPV) (Gardasil) e l’epatite E (Hecolin) rispettivamente nel 2006 e nel 2011.

  1. Vaccini coniugati

I vaccini coniugati utilizzano patogeni vivi attenuati o inattivati i quali contengono una vasta gamma di diversi antigeni, sia polisaccaridi che a base proteica.

Tuttavia, solo un piccolo numero di questi può essere utilizzato per indurre immunità.

Ciò ha portato all’interesse per i vaccini basati sui peptidi.

I vaccini a base di peptidi o polisaccaridi tendono ad essere meno immunogenici rispetto a quando sono presenti sulla superficie di un agente patogeno, quindi richiedono l’inclusione di un coadiuvante quando vengono somministrati.

Un’altra possibilità è coniugare l’antigene a un secondo “aiutante” a base di proteine polisaccaridiche, noto per aumentare l’immunogenicità.

Le due parti sono veicolate all’interno del citoplasma mediante l’uso di sistemi portanti, come i liposomi.

Peptidi e polisaccaridi sono relativamente economici e semplici da produrre sinteticamente, e si elimina anche il rischio di contaminazione con materiale infettivo, come potrebbe accadere con agenti tradizionali attenuati o inattivati. Un esempio ne sono i vaccini coniugati per l’ influenza tipo B (Hib), pneumococco (PCV), meningococco (MenACWY) e la malaria (Mosquirix)

   3. Vaccini a base di DNA ed RNA

Si utilizza un DNA plasmide per codificare l’antigene virale, che può portare a risposte immunitarie sia umorali che cellulari specifiche.

Vaccini a base di DNA sono stati approntati contro una moltitudine di malattie, come l’influenza,

il virus dell’immunodeficienza umana (HIV), il virus della corio-meningite (LCMV).

I vaccini a DNA sono più convenienti di quelli a proteine e di quelli a cellule intere

o con vettori virali, in quanto il DNA può essere sintetizzato su larga scala nei batteri.

Tuttavia, il principale svantaggio dei vaccini a DNA è la loro bassa immunogenicità.

Finora nessun vaccino con DNA è stato concesso in licenza per l’uso negli esseri umani, sono stati invece autorizzati per uso veterinario, contro il west nile (WestNile Innovator DNA) e per la malattia del pancreas del salmone (Clynav)

I limiti dei vaccini a DNA hanno portato i vaccini ad RNA a guadagnare slancio negli ultimi anni.

Come i vaccini a base di DNA, sono a basso costo e possono essere prodotti rapidamente su larga scala.

Tuttavia, la loro l’applicazione è stata precedentemente limitata dall’instabilità.

 A differenza del DNA, l’RNA non richiede l’ingresso nel nucleo della cellula, quindi la barriera principale che i vaccini contro l’RNA devono affrontare è l’ingresso nel citolplasma cellulare.   

Questo può essere attuato con molecole portanti poli-cationiche in grado di condensare e proteggere l’RNA e aiutare il suo rapido assorbimento cellulare.

Finora l’obiettivo principale dello sviluppo di vaccini a base di RNA è stato il cancro.

Per gli agenti patogeni infettivi, sono stati utilizzati due principali tipi di vaccino ad RNA:

a) non autoreplicante e b) auto amplificante

a) I vaccini a RNA non replicante sono i vaccini più semplici e meno costosi da produrre, ma possono essere limitati nella durata e nel livello di espressione che possono raggiungere.

b) I sistemi a RNA auto amplificanti possono essere basati su sequenze e principi presi in prestito da virus a RNA a filamento mono-positivo, come gli alfa virus (Alphavax). Questi vettori codificano i geni e l’immunogeno, ma nessun gene strutturale, quindi si può ottenere un singolo ciclo di replica senza il rischio di produzione di virus infettivi. Diversi studi clinici che utilizzano la vaccinazione a RNA sono stati intrapresi per patogeni come HIV, rabbia e zika.

  1. Vaccini cellulari

A causa del successo raggiunto con la vaccinazione utilizzando virus vivi e virus o batteri inattivati, sono stati fatti molti tentativi per applicare un approccio simile per i vaccini contro il cancro.

Le cellule tumorali attenuate sono state somministrate per indurre una risposta immunitaria contro diversi tipi di tumori.

Sono stati utilizzati due tipi di vaccini a cellule intere: autologo e allogenico.

I vaccini a cellule autologhe sono stati testati su una varietà di tumori, tra cui tumore del polmone, del colon-retto, del melanoma, del tumore renale e della prostata. Tuttavia, i vaccini a cellule autologhe sono limitati solo a determinati tipi e stadi di tumori, in quanto richiedono una quantità sufficiente di materiale ( cellule del tumore ) del paziente.

Al contrario, i vaccini a cellule allogeniche contengono una combinazione di cellule tumorali umane consolidate, pur non essendo specifiche del paziente, non hanno i limiti di produzione di quelli a cellule autologhe.

Molti vaccini a cellule intere sono stati geneticamente modificati per aumentare la stimolazione immunitaria inducendo espressione di citochine, chemiochine e molecole co-stimolanti.  Attualmente è in studio GVAX, un vaccino per il trattamento del tumore al pancreas.

  1. Vaccini a cellule dendritiche

Un altro tipo di vaccinazione cellulare sfrutta le cellule immunitarie del paziente, in particolare le loro cellule dendritiche.  I vaccini a cellule dendritiche possono essere formulati con cellule dendritiche autologhe di un paziente, che vengono trattate contemporaneamente con immuno-adiuvanti, con antigeni associati a tumori o codifica di materiale nucleico per antigeni associati al tumore ex vivo. Il prodotto finale sono le cellule dendritiche cariche di antigene che stimolano il paziente a indurre l’immunità antitumorale.

Alcuni vaccini cellulari dendritici sono stati testati contro tumore alla prostata, melanoma, tumori renali.

SITOGRAFIA/BIBLIOGRAFIA

“Novel approaches for the design, delivery and administration of vaccine technologies”

  1. Wallis ,* D. P. Shenton† and R. C. Carlisle*
Posted in Uncategorized.