Molti virus infettano i loro ospiti attraverso le superfici mucose come il rivestimento delle vie respiratorie. I ricercatori del MIT hanno ora sviluppato una strategia di vaccinazione in grado di creare un esercito di cellule T che sono pronte e in attesa su quelle superfici, offrendo una risposta più rapida agli invasori virali.
I ricercatori hanno dimostrato di poter indurre una forte risposta delle cellule T della memoria nei polmoni dei topi somministrando loro un vaccino modificato per legarsi a una proteina naturalmente presente nel muco. Ciò può aiutare a trasportare il vaccino attraverso le barriere mucose, come il rivestimento dei polmoni.
Darrell Irvine professore di ingegneria biologica e scienza e ingegneria dei materiali presso il Massachusetts Institute of Technology, autore senior dello studio pubblicato su Science Immunology, ha detto:
«In questa ricerca ci siamo concentrati specificamente sulle risposte delle cellule T che sarebbero utili contro virus o cancro, la nostra idea era di utilizzare questa proteina, l’albumina, come una sorta di cavallo di Troia per far passare il vaccino attraverso la barriera mucosa».
I ricercatori hanno detto che oltre a proteggere dai patogeni che infettano i polmoni, questi tipi di vaccini per inalazione potrebbero anche essere usati per trattare il cancro che metastatizza ai polmoni o addirittura per prevenire in primo luogo lo sviluppo del cancro.
Risposta locale
La maggior parte dei vaccini è somministrata tramite iniezione nel tessuto muscolare. Tuttavia, la maggior parte delle infezioni virali si verificano sulle superfici mucose come i polmoni e il tratto respiratorio superiore, il tratto riproduttivo o il tratto gastrointestinale.
Darrell Irvine ha detto:
«La creazione di una forte linea di difesa in quei siti potrebbe aiutare il corpo a respingere le infezioni in modo più efficace, in alcuni casi, i vaccini somministrati nel muscolo possono suscitare l’immunità alle superfici mucose, ma c’è un principio generale che se si vaccina attraverso la superficie mucosa, si tende a ottenere una protezione più forte in quel sito. Sfortunatamente, non abbiamo ancora grandi tecnologie per il montaggio delle risposte immunitarie che proteggano in modo specifico quelle superfici mucose».
Esiste un vaccino nasale approvato per l’influenza e un vaccino orale per il tifo, ma entrambi i vaccini sono costituiti da virus vivi attenuati, che sono in grado di attraversare meglio le barriere mucose. Il laboratorio di Darrell Irvine voleva perseguire un’alternativa: i vaccini peptidici, che hanno un profilo di sicurezza migliore e sono più facili da produrre, ma hanno più difficoltà a superare le barriere mucose.
I ricercatori per cercare di rendere i vaccini peptidici più facili da somministrare ai polmoni, si sono rivolti a un metodo che avevano esplorato per la prima volta in uno studio del 2014. Darrell Irvine e i suoi colleghi in quel documento hanno scoperto che attaccare i vaccini peptidici alle proteine dell’albumina, presenti nel flusso sanguigno, ha aiutato i peptidi ad accumularsi nei linfonodi, dove potevano attivare una forte risposta delle cellule T; quei vaccini sono stati somministrati per iniezione, come la maggior parte dei vaccini tradizionali.
I ricercatori nella loro nuova ricerca hanno studiato se l’albumina potesse anche aiutare i vaccini peptidici a superare le barriere mucose come quelle che circondano i polmoni, una delle funzioni dell’albumina è di aiutare a mantenere la pressione osmotica nei polmoni e può facilmente passare attraverso il tessuto epiteliale che circonda i polmoni.
I ricercatori per testare questa idea hanno collegato una coda lipidica che lega l’albumina a un vaccino peptidico contro il virus del vaccino (in latino scientifico: Vaccinia virus) è una specie di virus a DNA della famiglia dei Poxviridae, sottofamiglia Chordopoxvirinae, genere Orthopoxvirus, che presenta immunità crociata col Variola virus, l’agente responsabile del vaiolo umano; ciò è alla base della vaccinazione antivaiolosa, effettuata mediante inoculazione del virus vivo attenuato. Il virus del vaccino includeva anche un adiuvante comunemente usato chiamato CpG, che aiuta a provocare una risposta immunitaria più forte.
Il vaccino è stato somministrato per via intratracheale, il che simula l’esposizione per inalazione. I ricercatori hanno scoperto che questo tipo di rilascio ha generato un aumento di 25 volte delle cellule T della memoria nei polmoni dei topi, rispetto all’iniezione del vaccino modificato con l’albumina in un sito muscolare lontano dai polmoni. Hanno anche dimostrato che nei successivi mesi quando i topi sono stati esposti al virus vaccinia, il vaccino intramuscolare non offriva alcuna protezione, mentre tutti gli animali che avevano ricevuto il vaccino per via intratracheale erano protetti.
Mirare ai tumori
I ricercatori hanno anche testato un vaccino per la mucosa contro il cancro, in quel caso per immunizzare i topi hanno usato un peptide trovato sulle cellule di melanoma. I topi vaccinati quando sono stati esposti a cellule di melanoma metastatico, le cellule T nei polmoni sono state in grado di eliminarle. I ricercatori hanno anche dimostrato che il vaccino potrebbe aiutare a ridurre i tumori polmonari esistenti.
Il tipo di risposta locale potrebbe rendere possibile lo sviluppo di vaccini che impedirebbero la formazione di tumori in organi specifici, prendendo di mira gli antigeni che si trovano comunemente sulle cellule tumorali.
Darrell Irvine in conclusione ha detto:
«Sia negli esperimenti sul virus sia in quelli sul tumore, stiamo sfruttando l’idea che, come altre persone hanno dimostrato, questi linfociti T della memoria si stabiliscono nei polmoni aspettando proprio lì alla barriera. Le cellule T non appena si manifesta una cellula tumorale, o non appena un virus infetta la cellula bersaglio, possono eliminarla immediatamente. È emerso che questa strategia potrebbe anche essere utile per creare vaccini mucosali contro altri virus come l’HIV, l’influenza o il SAR-CoV-2. Il nostro laboratorio sta ora utilizzando lo stesso metodo per creare un vaccino che provoca una forte risposta anticorpale nei polmoni, utilizzando il virus SARS-CoV-2 come bersaglio».
