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Come funziona il nuovo vaccino a filamenti di RNA programmabile? Lo spiega l’ufficio stampa del MIT

Se ne parla da tempo, il famoso nuovo vaccino a filamenti di RNA programmabile finanziato da Bill Gates è ormai una realtà che dobbiamo affrontare con la giusta conoscenza. In questo articolo riportiamo le spiegazioni dell’ufficio stampa del MIT, che ne decanta le proprietà innovative e per alcuni aspetti rivoluzionarie.

Gli ingegneri del MIT hanno sviluppato un nuovo tipo di vaccino facilmente personalizzabile che può essere prodotto in una settimana, permettendogli di essere distribuito rapidamente in risposta a focolai di malattie. Finora, hanno progettato vaccini contro Ebola, influenza H1N1 e Toxoplasma gondii (un parente del parassita che causa la malaria), che sono risultati efficaci al 100% nei test sui topi.

Il vaccino è costituito da filamenti di materiale genetico noto come RNA messaggero, che può essere progettato per codificare qualsiasi proteina virale, batterica o parassitaria. Queste molecole vengono quindi confezionate in una molecola che trasporta l’RNA nelle cellule, dove viene tradotto in proteine ​​che provocano una risposta immunitaria da parte dell’ospite.

Oltre a prendere di mira le malattie infettive, i ricercatori stanno utilizzando questo approccio per creare vaccini contro il cancro che insegnerebbero al sistema immunitario a riconoscere e distruggere i tumori.

“Questo approccio di nanoformulazione ci consente di realizzare vaccini contro nuove malattie in soli sette giorni, consentendo il potenziale per affrontare focolai improvvisi o apportare rapide modifiche e miglioramenti”, afferma Daniel Anderson, professore associato presso il Dipartimento di ingegneria chimica del MIT e membro di Koch Institute for Integrative Cancer Research e Institute for Medical Engineering and Science (IMES) del MIT.

Anderson è l’autore senior di un documento che descrive i nuovi vaccini negli Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze della settimana del 4 luglio. Il progetto è stato guidato da Jasdave Chahal, un postdoc presso il Whitehead Institute for Biomedical Research del MIT, e Omar Khan, un postdoc presso il Koch Institute; entrambi sono i primi autori dell’articolo.

Vaccini personalizzabili

La maggior parte dei vaccini tradizionali consiste in una forma inattivata di un virus o di un altro patogeno. Questi vaccini richiedono solitamente molto tempo per essere prodotti e per alcune malattie sono troppo rischiosi. Altri vaccini sono costituiti da proteine ​​normalmente prodotte dal microbo, ma queste non sempre inducono una forte risposta immunitaria, richiedendo ai ricercatori di cercare un adiuvante (una sostanza chimica che migliora la risposta).

I vaccini a RNA sono attraenti perché inducono le cellule ospiti a produrre molte copie delle proteine ​​che codificano, il che provoca una reazione immunitaria più forte che se le proteine ​​fossero somministrate da sole. L’idea di utilizzare le molecole di RNA messaggero come vaccini esiste da circa 30 anni, ma uno dei maggiori ostacoli è stata trovare un modo sicuro ed efficace per somministrarle.

Khan ha deciso di confezionare i vaccini a RNA in una nanoparticella composta da una molecola ramificata nota come dendrimero. Un vantaggio chiave di questo materiale è che i ricercatori possono dargli una carica positiva temporanea, che gli consente di formare strette associazioni con l’RNA, che è caricato negativamente. Khan può anche controllare le dimensioni e il modello della struttura finale. Inducendo la struttura del dendrimero-RNA a ripiegarsi su se stessa molte volte, Khan ha generato particelle di vaccino sferiche con un diametro di circa 150 nanometri. Ciò li rende di dimensioni simili a molti virus, consentendo alle particelle di entrare nelle cellule sfruttando le stesse proteine ​​di superficie che i virus usano per questo scopo.

Personalizzando le sequenze di RNA, i ricercatori possono progettare vaccini che producono quasi tutte le proteine ​​che desiderano. Le molecole di RNA includono anche istruzioni per l’amplificazione dell’RNA, in modo che la cellula produca ancora più proteine.

Il vaccino è progettato per essere somministrato mediante iniezione intramuscolare, rendendolo facile da somministrare. Una volta che le particelle entrano nelle cellule, l’RNA viene tradotto in proteine ​​che vengono rilasciate e stimolano il sistema immunitario. Significativamente, i vaccini sono stati in grado di stimolare entrambi i bracci del sistema immunitario: una risposta delle cellule T e una risposta anticorpale.

Nei test sui topi, gli animali che hanno ricevuto una singola dose di uno dei vaccini non hanno mostrato sintomi a seguito dell’esposizione al vero agente patogeno: Ebola, influenza H1N1 o Toxoplasma gondii .

“Non importa quale antigene abbiamo scelto, siamo stati in grado di guidare la risposta completa degli anticorpi e delle cellule T”, dice Khan.

I ricercatori ritengono inoltre che i loro vaccini sarebbero più sicuri dei vaccini a DNA, un’altra alternativa che gli scienziati stanno perseguendo, perché a differenza del DNA, l’RNA non può essere integrato nel genoma dell’ospite e causare mutazioni.

“L’opzione di creare rapidamente una formulazione completamente sintetica che possa essere efficace come vaccino è un’aggiunta importante alle strategie vaccinali attualmente disponibili”, afferma Hidde Ploegh, professore di biologia del MIT, membro del Whitehead Institute e autore del paper, che ha aggiunto che sarà importante valutare sicurezza e costi.

Rapida implementazione

La capacità di progettare e produrre rapidamente questi vaccini potrebbe essere particolarmente utile per combattere l’influenza, perché il metodo di produzione di vaccini antinfluenzali più comune, che richiede la crescita dei virus all’interno delle uova di gallina, richiede mesi. Ciò significa che quando compare un ceppo influenzale inaspettato, come il virus H1N1 che causa la pandemia del 2009, non c’è modo di produrre rapidamente un vaccino contro di esso.

“In genere un vaccino diventa disponibile molto tempo dopo che l’epidemia è finita”, dice Chahal. “Pensiamo di poter diventare interventisti nel corso di una vera epidemia.”

Joseph Rosen, professore di chirurgia presso la Geisel School of Medicine del Dartmouth College e professore aggiunto di ingegneria presso la Thayer School of Engineering di Dartmouth, descrive il nuovo approccio allo sviluppo del vaccino come “rivoluzionario”, perché potrebbe ridurre drasticamente la quantità di tempo necessaria per rispondere allo scoppio della malattia.

“Questo potrebbe non solo essere applicabile ai bug di cui hanno parlato, ma potrebbe anche essere applicabile a qualcosa di ancora più importante, che è un virus sconosciuto”, afferma Rosen, che non è stato coinvolto nella ricerca. “In risposta a una pandemia, naturale, accidentale o intenzionale, potrebbero produrre un vaccino in una settimana.”

Khan e Chahal intendono avviare una società per concedere in licenza e commercializzare la tecnologia. Oltre ai vaccini che hanno già progettato, sperano di creare vaccini per il virus Zika e la malattia di Lyme.

Stanno anche lavorando ai vaccini contro il cancro. In una recente competizione ” Mission: Possible ” ospitata dal Koch Institute, Khan e Chahal facevano parte di una squadra che ha finito per ritirarsi dalla competizione perché un finanziatore esterno, l’Advanced Medical Research Foundation, si è offerto di sostenerli.

Per quel progetto, i ricercatori hanno progettato vaccini che prendono di mira i geni che normalmente vengono attivati ​​solo durante lo sviluppo embrionale. Questi geni, dormienti negli adulti, spesso vengono riattivati ​​in un tipo di cancro noto come tumori polmonari non a piccole cellule.

“Siamo tutti entusiasti del potenziale di questo nuovo approccio per fornire un nuovo modo di somministrazione dei vaccini”, afferma Robert Langer, professore del David H. Koch Institute presso il MIT e autore dell’articolo.

Altri autori del documento includono i ricercatori del Whitehead Institute Justine McPartlan, Lucas Tilley, Saima Sidik e Sebastian Lourido; Jonathan Tsosie, assistente tecnico del Koch Institute; e Christopher Cooper e Sina Bavari dell’Istituto di ricerca medica dell’esercito americano sulle malattie infettive.

La ricerca è stata finanziata dal Dipartimento della Difesa Office of Congressionally Directed Medical Research’s Joint Warfighter Medical Research Program, MediVector Inc., il Ragon Institute of MGH, MIT e Harvard e il programma Defense Threat Reduction Agency / Joint Science and Technology Office di vaccini e pre-trattamenti.



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