Home ATTUALITA' & SALUTE Le vie rivoluzionarie contro i virus: per produrre vaccini ad 1 euro...

Le vie rivoluzionarie contro i virus: per produrre vaccini ad 1 euro ed in modo “green”

Un vaccino COVID-19 che potrebbe fornire protezione contro ceppi esistenti e futuri del coronavirus COVID-19 e altri coronavirus, e che costa circa 1 euro a dose, ha mostrato risultati promettenti nei primi test sugli animali. I vaccini creati da Steven L. Zeichner, MD, PhD e Xiang-Jin Meng, MD, PhD di UVA Health, hanno impedito ai maiali di ammalarsi di un coronavirus modello suino, virus della diarrea epidemica suina (PEDV). Il vaccino è stato sviluppato utilizzando un approccio innovativo che, secondo Zeichner, potrebbe un giorno aprire la porta a un vaccino universale per i coronavirus, inclusi i coronavirus che in precedenza minacciavano pandemie o forse anche i coronavirus che causano alcuni casi di comune raffreddore. Il loro vaccino contro il coronavirus offre diversi vantaggi che potrebbero superare i principali ostacoli agli sforzi di vaccinazione globali. Sarebbe facile da immagazzinare e trasportare, anche in aree remote del mondo, e potrebbe essere prodotto in grandi quantità utilizzando le fabbriche esistenti per la produzione di vaccini.

Gli scienziati UVA e Virginia Tech hanno creato il vaccino utilizzando una nuova piattaforma inventata da Zeichner per sviluppare rapidamente nuovi vaccini. Quindi il successo del test è di buon auspicio sia per il vaccino COVID-19 che per l’approccio di sviluppo del vaccino di Zeichner. La nuova piattaforma prevede la sintesi del DNA che dirige la produzione di una parte del virus che può istruire il sistema immunitario su come montare una risposta immunitaria protettiva contro il virus. Quel DNA viene inserito in un altro piccolo cerchio di DNA chiamato plasmide che può riprodursi all’interno dei batteri. Il plasmide viene quindi introdotto nei batteri, istruendo i batteri a posizionare pezzi di proteine ​​sulle loro superfici. La tecnica utilizza i comuni batteri E. coli. Una delle principali innovazioni è che l’E. Coli ha subito l’eliminazione di un gran numero dei suoi geni. La rimozione di molti dei geni dei batteri sembra aumentare sostanzialmente la capacità del sistema immunitario di riconoscere e rispondere all’antigene del vaccino posto sulla superficie dei batteri.

Per produrre il vaccino, i batteri che esprimono l’antigene vengono semplicemente coltivati ​​in un fermentatore, proprio come i fermentatori utilizzati nei comuni processi industriali microbici per produrre birra o vino, I vaccini uccisi a cellule intere sono attualmente ampiamente utilizzati per proteggere da malattie mortali. Le fabbriche in molti paesi a reddito medio-basso in tutto il mondo stanno producendo centinaia di milioni di dosi di quei vaccini all’anno ora, per un $ 1 per dose o meno. Potrebbe essere possibile adattare quelle fabbriche per produrre questo nuovo vaccino. Poiché la tecnologia è molto simile, anche il costo dovrebbe essere simile. L’intero processo, dall’identificazione di un potenziale bersaglio del vaccino, alla produzione di batteri cancellati dal gene che hanno gli antigeni del vaccino sulla loro superficie, può avvenire molto rapidamente, in sole due o tre settimane, rendendo la piattaforma ideale per rispondere a una pandemia. Il nuovo approccio in quanto prende di mira una parte della proteina spike del virus, il “peptide di fusione virale”, che è essenzialmente universale tra i coronavirus.

Non è stato osservato che il peptide di fusione differisca affatto nelle molte sequenze genetiche di SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19, che sono state ottenute da migliaia di pazienti in tutto il mondo durante la pandemia. Gli scienziati hanno realizzato due vaccini, uno progettato per proteggere contro COVID-19 e un altro progettato per proteggere contro PEDV. PEDV e il virus che causa COVID-19 sono entrambi coronavirus, ma sono parenti lontani. PEDV e SARS-CoV-2, come tutti i coronavirus, condividono molti degli amminoacidi che costituiscono il peptide di fusione. Il PEDV infetta i suini, provocando diarrea, vomito e febbre alta, ed è stato un grande fardello per gli allevatori di suini di tutto il mondo. Un vantaggio dello studio della PEDV nei suini è studiare la capacità dei vaccini di offrire protezione contro un’infezione da coronavirus nel suo ospite nativo, in questo caso i suini. In alcuni risultati inaspettati, i ricercatori hanno osservato che sia il vaccino contro la PEDV che contro il SARS-CoV-2 proteggevano i suini dalle malattie causate dalla PEDV.

I vaccini non hanno prevenuto l’infezione, ma hanno protetto i suini dallo sviluppo di sintomi gravi, proprio come le osservazioni fatte quando i primati sono stati testati con i vaccini COVID-19 candidati. I vaccini hanno anche innescato il sistema immunitario dei suini per attivare una risposta immunitaria molto più vigorosa all’infezione. Se entrambi i vaccini PEDV e COVID-19 proteggessero i suini dalla malattia causata da PEDV e preparassero il sistema immunitario a combattere la malattia, è ragionevole pensare che il vaccino COVID-19 proteggerebbe anche le persone dalla grave malattia COVID-19 dicono gli scienziati. Ulteriori test, inclusi studi sull’uomo, sarebbero necessari prima che il vaccino COVID-19 possa essere approvato dalla FDA americana o da altre agenzie di regolamentazione in tutto il mondo per l’uso nelle persone, ma i collaboratori sono soddisfatti dei primi successi della piattaforma di sviluppo del vaccino. E non è l’unica novità in tema di risparmio economico e possibilità di sviluppo semplificate e più rapide per un vaccino.  

Dei ricercatori negli Stati Uniti e in India hanno sviluppato una piattaforma ad alto volume e a basso costo, per la produzione di vaccini per la protezione da diverse varianti di SARS-CoV-2. L’approccio produce il dominio di legame del recettore (RBD) della proteina spike che il virus utilizza per legarsi e infettare le cellule ospiti. Il nuovo processo di produzione utilizza un ceppo geneticamente modificato del microbo fungino Pichia pastoris. Questa “muffa” oggi serve a produrre quasi tutti i farmaci biologici, come ad esempio l’interferone. L’uso di una sua variante elimina la necessità di induzione con metanolo del gene RBD ricombinante, che può presentare sfide in strutture su larga scala. Infatti, la Pichia pastoris usa il metanolo come fonte di carbonio (il suo “glucosio”). Il team del MIT e del Serum Institute of India Pvt. Ltd., afferma che questa produzione priva di metanolo ha aumentato i titoli secreti della proteina RBD di oltre cinque volte. I ceppi progettati per l’uso senza metanolo e una maggiore produttività potrebbero facilitare la produzione di RBD e altri antigeni per i candidati vaccini in grandi volumi e bassi costi, per consentire vaccini accessibili e convenienti per l’uso globale.

La sequenza 1-201 di RBD è un antigene particolarmente promettente per vaccini accessibili perché può essere prodotto a basso costo e in volumi elevati in ospiti microbici. Tuttavia, l’uso del metanolo presenta sfide in strutture su larga scala, inclusa l’elevata generazione di calore durante la fermentazione e le preoccupazioni sull’infiammabilità per quanto riguarda lo stoccaggio. Per valutare la fattibilità della produzione senza metanolo, Levy e colleghi hanno coltivato un ceppo geneticamente modificato di Pichia che esprime il RBD (Sequenza Wuhan-Hu-1) regolata dal promotore AOX1 nativo. Il team ha indotto l’espressione del gene ricombinante con diverse quantità di metanolo. È interessante notare che più i titoli di RBD erano elevati, più il bisogno di metanolo è stato ridotto. Successivamente, i ricercatori hanno indotto la produzione di proteine con una miscela di metanolo e sorbitolo, una fonte di carbonio supplementare che non reprime l’espressione di PAOX1. Ciò ha ulteriormente aumentato il titolo RBD, che ha portato il team a ipotizzare che una secrezione efficiente del RBD potesse essere ottenuta senza utilizzare metanolo.

In questa struttura, il ceppo ha prodotto 21 mg di RBD-Tag purificato di qualità clinica per litro di fermentazione o più di 1 milione di dosi da un singolo lotto di reattore. Successivamente, gli scienziati hanno valutato se questo ceppo modificato potesse anche aumentare la produzione di varianti di sequenza per altri ceppi circolanti di SARS-CoV-2. Hanno generato ceppi che esprimono le varianti RBD B.1.1.7 (inglese) e B.1.351 (brasiliana) e hanno valutato le loro produttività specifiche. Hanno scoperto che per tutte le varianti RBD, il ceppo ingegnerizzato migliorava la produttività in assenza di metanolo. Questo fa ben sperare che in un prossimo futuro, la produzione di vaccini (almeno quelli anti-virali) possa essere accelerata in termini di resa e notevole abbattimento di costi. Questa pandemia, dal punto di vita umano ha sicuramente piagato corpo e spirito dell’umanità. Ma dal punto di vita della ricerca, il prezzo di vite pagato ha fatto scattare molle inventive rivoluzionarie senza precedenti, che ci aiuteranno sicuramente in modo più efficiente, sostenibile, economico e “green”.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Maeda DLNF et al. PNAS USA 2021; 118(18):e2025622118.

Dalvie NC, Biedermann AM et al. bioRxiv 2021 Apr 15.

Zaneti AB et al. Front Immunol. 2019 Jan 29; 10:59. 

Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it

ARTICOLI PIU' LETTI