Piattaforma tecnologica per la progettazione e lo sviluppo di vaccini Covid-19

I ricercatori del Rutgers Cancer Institute del New Jersey, della Rutgers New Jersey Medical School (NJMS) e del Center for Theoretical Biological Physics (CTBP) della Rice University di Houston, in Texas, hanno dimostrato che una tecnologia con attributi biologici favorevoli noti come esposizione fagica potrebbe essere una piattaforma praticabile per lo sviluppo di nuovi vaccini per la protezione contro il coronavirus Covid-19. I risultati del lavoro di prova del concetto sono stati pubblicati online nella rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) (DOI: 2105739118).
I vaccini attualmente approvati contro il Covid-19 in tutto il mondo includono tra gli altri vaccini a base di mRNA, vaccini per adenovirus non replicanti e un vaccino SARS-CoV-2 inattivato; pur essendo ampiamente efficaci, questi tipi di vaccini affrontano molte sfide, in particolare nella produzione e distribuzione rapida su larga scala, con la necessità di uno stoccaggio rigoroso a basse temperature (una cosiddetta “catena del freddo”), l’uso di aghi per la somministrazione e una capacità attualmente sconosciuta di conferire protezione a lungo termine di fronte a varianti virali emergenti.
L’alternativa completamente inesplorata è la progettazione e lo sviluppo di vaccini basati sulla visualizzazione dei fagi, rappresentano uno strumento economico e versatile per l’immunizzazione su larga scala. I batteriofagi (fagi) sono virus che infettano naturalmente solo i batteri, quindi sono generalmente considerati sicuri per l’uso nell’uomo. Le particelle fagiche sono facili da ingegnerizzare geneticamente o modificare e produrre in grandi quantità, sono in grado di stimolare l’immunità sia cellulare sia umorale, sono stabili in difficili condizioni ambientali (pH e temperatura).
Gli autori in questo studio, hanno sviluppato due metodi di vaccinazione basati sulla visualizzazione dei fagi indipendenti contro il virus SARS-CoV-2, che causa il Covid-19. Il primo è una particella fagica diretta dal peptide che può essere somministrata in forma aerosol per inalazione. È progettato con un epitopo della proteina spike (S) di SARS-CoV-2 insieme a un piccolo peptide ligando per garantire che venga attraversato dai polmoni nella circolazione sistemica, dove nei topi ha prodotto una forte risposta anticorpale; nel secondo metodo, hanno ingegnerizzato particelle virus-fagi adeno-associate chimeriche (AAVP) per fornire il gene che codifica per l’intera proteina S, che nei topi ha anche stimolato una risposta anticorpale sistemica e specifica.
La doppia sperimentazione dimostra che i metodi vaccinali basati sulla visualizzazione dei fagi sono piattaforme versatili che potrebbero essere utilizzate per la rapida produzione di vaccini Covid-19: sono convenienti, senza ago e possono essere conservati in modo sicuro a lungo termine a temperatura ambiente. Combinato con un metodo teorico di biologia strutturale per identificare epitopi efficaci, questo lavoro fornisce un nuovo quadro per lo sviluppo di vaccini; sono in corso ulteriori ricerche e sviluppo di prototipi di vaccini sperimentali Covid-19 e metodi di applicazione alternativi come l’inalazione.
Renata Pasqualini, del Rutgers Cancer Institute, capo fondatore della Divisione di biologia del cancro, presso Rutgers NJMS, ha detto:
«Nello sviluppo di nuove strategie di vaccinazione, la struttura e la forza del sistema sanitario locale è una considerazione chiave. La pandemia globale di Covid-19 in quanto tale ha aumentato la consapevolezza dell’iniquità della salute pubblica e della necessità di un rapido e accessibile processo di immunizzazione. Gli attributi biologici favorevoli delle particelle fagiche in questo contesto potrebbero rappresentare un’alternativa potenzialmente pratica ma accessibile».
L’altro autore senior dello studio, Wadih Arap, direttore del Rutgers Cancer Institute presso l’Ospedale Universitario di Newark e professore e capo della Divisione di Ematologia/Oncologia, Dipartimento di Medicina, Rutgers NJMS, osserva:
«La terapia a base di batteriofagi ha una lunga e ricca storia in medicina perché le particelle fagiche native non sono infettive per le cellule umane. Il nuovo sviluppo è che siamo stati in grado di modificare le particelle fagiche in modo che ora possano colpire i recettori della superficie cellulare; inoltre, un’altra potenziale applicazione di questa tecnologia di piattaforma è la possibilità di una somministrazione di vaccini per via inalatoria».
José N. Onuchic del team di ricercatori ha detto:
«Una delle sfide nella progettazione di questi vaccini è che, quando inseriamo i diversi epitopi di SARS-CoV-2 nelle particelle dei fagi, la struttura di questi peptidi deve rimanere intatta come nella proteina originale. Abbiamo dimostrato in questa collaborazione, che gli epitopi che mostrano le più piccole deviazioni dalla struttura originale sono quelli più efficaci nel creare protezione immunitaria, questo successo iniziale ci consente di creare un quadro teorico/sperimentale sinergico per scoprire nuovi possibili epitopi per migliorare questi vaccini non solo per il virus SARS-CoV-2 ma anche per altre malattie».

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Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
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