Dai vaccini tradizionali a quelli di nuova generazione

Dai vaccini coltivati in vitro alla tecnologia del DNA ricombinante

La vaccinazione protegge da agenti patogeni in quanto permette di stimolare la resistenza immunitaria nei confronti dell’agente patogeno. I vaccini inducono l’organismo umano a produrre anticorpi contro il patogeno per cui, in caso di una futura esposizione, l’agente infettivo viene neutralizzato e ucciso e nell’organismo umano e non si stabilisce alcuno stato di malattia.

Dal passato al futuro

Generalmente i vaccini sono costituiti dalle forme morte o attenuate dell’intero agente patogeno. Gli anticorpi riconoscono i vaccini come agenti estranei e, legandosi alla superficie esterna dell’agente, danno inizio alla riposta immunitaria al fine di inattivare gli organismi patogeni. Questo metodo tradizionale di sintesi richiede però, come vedremo meglio successivamente, molto tempo e attenzione.

Altri vaccini tradizionali utilizzano solo alcune proteine normalmente prodotte dal patogeno, ma poiché non sempre inducono una risposta immunitaria forte, per potenziarne l’azione si devono aggiungere alcuni prodotti chimici (i cosiddetti adiuvanti), che però possono indurre reazioni avverse.

Le nuove tecniche prevedono, invece, l’utilizzo della tecnologia del DNA ricombinante. Questi vaccini non suscitano reazioni avverse e possono essere prodotti in tempi molto rapidi una volta che si ha a disposizione il DNA o l’RNA di interesse.

I vaccini tradizionali

Secondo il metodo tradizionale, si coltiva in vitro (in laboratorio) l’agente infettivo, lo di purifica e lo si inattiva o attenua (ossia si seleziona la forma viva ma non virulenta) in modo che conservi la capacità di stimolare la risposta immunitaria.

Questa tecnica, tuttavia, presenta alcuni limiti:

  1. non tutti gli agenti infettivi si prestano bene ad essere coltivati in vitro;
  2. per produrre i virus è necessaria anche la coltivazione di cellule umane e animali e queste presentano un costo elevato;
  3. spesso la velocità e la resa della produzione dei virus di interesse è bassa;
  4. sono necessarie notevoli misure di sicurezza per evitare l’esposizione all’agente patogeno del personale di laboratorio;
  5. i ceppi attenuati possono riacquistare la condizione primitiva e quindi virulenta, difatti si deve effettuare una continua analisi per accertarsi che non sia stata ripristinata la virulenza originale.

La nuova generazione di vaccini

Negli ultimi decenni, grazie alla tecnologia del DNA ricombinante, si sono messi a disposizione della comunità una nuova generazione di vaccini che superano gli inconvenienti di quelli tradizionali.

Le nuove strategie che si sono prese in considerazione grazie alla possibilità di clonare i geni prevedono:

  • la cancellazione selettivamente dei geni della virulenza da un agente infettivo; in questo caso l’agente manipolato mantiene la capacità di stimolare la risposta immunitaria senza alcun rischio che ritorni la virulenza (infatti sarebbe impossibile che un intero gene venisse riacquisito spontaneamente durante la coltura).
  • la creazione di vettori vivi ma non patogeni.
  • l’isolamento e la clonazione di geni solo delle proteine capaci di stimolare la difesa immunitaria, e non dell’intero virus.

I vaccini subunità

Tradizionalmente i vaccini mantengono la struttura esterna dell’agente dell’agente patogeno che viene riconosciuta dal sistema immunitario. Tuttavia, per quanto concerne i virus patogeni, è stato dimostrato che bastano solo le proteine virali della superficie esterna purificate a stimolare gli anticorpi. I vaccini che utilizzano solo alcuni componenti dell’organismo patogeno anziché l’organismo intero si chiamano vaccini subunità.

Queste preparazioni risultano stabili e sicure, e non contengono proteine o acidi nucleici che potrebbero essere responsabili degli effetti collaterali. Tuttavia, il metodo è costoso ed è difficile conservare per la porzione di proteina isolata la stessa conformazione nello spazio che che avrebbe in situ (ossia nel virus in toto).

I vaccini peptidici

Questi vaccini innovativi sono ancora in fase di studio; teoricamente si è pensato di sfruttare solo una minuscola porzione distinta di una proteina (un peptide) in grado di indurre la produzione di anticorpi. A tale scopo sono state isolate porzioni piccolissime di proteine del virus patogeno e sono state coniugate con vettori proteici, che sono inerti hanno il solo scopo di trasportare il peptide nell’organismo.

Ovviamente la ricerca deve ancora andare avanti, ma nel futuro i vaccini peptidici sintetici potrebbero costituire alternative ai vaccini tradizionali altamente specifiche, sicure ed efficaci.

I vaccini attenuati

La manipolazione genica può anche essere sfruttata per costruire organismi modificati (batteri o virus) da utilizzare come vaccini ricombinanti vivi. Questi, difatti, sono organismi manipolati in modo da essere non patogeni o virulenti ma in grado di presentarsi al sistema immunitario (i geni della virulenza vengono modificati o completamente cancellati in laboratorio).

Fonte: Glick, B., Pasternak, J. and Patten, C. (2010). Molecular biotechnology. Washington, D.C.: American Society for microbiology.

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