Covid-19 – La corsa al vaccino vincente: approcci e tecnologie a confronto

di Antonino Napoleone, Giuseppe Scarlata, Domenico Gangemi | 23 Giugno 2020

Gruppi di ricerca con scienziati di fama internazionale esperti nel settore della Vaccinologia e Immunologia, hanno accelerato il processo di sperimentazione clinica per sviluppare un vaccino sicuro ed efficace contro il Covid-19 (Coronavirus Infectious Disease 2019). Già dalla fine di Marzo 2020, erano alte le pretese dell’opinione pubblica e si speculava sulle tempistiche necessarie al lancio sul mercato di un vaccino entro la fine dello stesso anno. Il focus della ricerca mondiale si è orientato prevalentemente sulle possibili soluzioni terapeutiche o profilattiche, in un connubio di alleanze e strategie che ha portato alla collaborazione parallela di università, aziende farmaceutiche ed enti governativi e alla mobilitazione straordinaria e repentina di ingenti fondi e finanziamenti. Alleanze strategiche fra industrie leader nel settore farmaceutico e istituzioni governative sono essenziali per accelerare lo sviluppo, la produzione e la distribuzione di un vaccino efficace e sicuro. (per approfondire, la partnership fra Sanofi e GSK). Attualmente sono in corso di sperimentazione e studio oltre 100 vaccini candidati contro SARS-CoV-2, di cui Il 72% sviluppati da industrie farmaceutiche private, sia multinazionali (GSK, Sanofi, Pfizer, AstraZeneca), che di medie dimensioni (Moderna, CanSino Biologicals, Novavax), mentre il rimanente 22% da università (Università di Oxford), enti governativi e organizzazioni non-profit (Figure 1).

Non è la prima volta che il mondo si interfaccia con questa famiglia di virus, infatti già in precedenza, i Coronavirus umani responsabili della Sindrome Respiratoria del Medio Oriente (MERS-CoV) e della Sindrome Respiratoria Acuta Grave (SARS-CoV), hanno dato una spinta alla ricerca di un potenziale vaccino, che però non ha avuto seguito per la carenza di investimenti e per il rapido contenimento dei contagi. Che approcci e tecnologie saranno impiegati per sviluppare il nuovo vaccino contro SARS-CoV-2? Sulla nota rivista Nature è stata pubblicata una guida grafica per riassumere e spiegare le tecnologie impiegate per il design dei vaccini candidati.

Il panorama tecnologico di sviluppo del vaccino contro SARS-CoV-2

Lo scopo del vaccino è quello di esporre il corpo a degli antigeni virali che vengono trattati artificialmente per non causare malattia, e far sì che venga innescata una risposta immunitaria adeguata in grado di bloccare, eliminare il virus, e prevenire nel tempo una possibile infezione. Il panorama di sviluppo del vaccino contro SARS-CoV-2 comprende piattaforme tecnologiche già testate ed applicate in altri vaccini e altre del tutto innovative (Figure2).

VACCINI VIRALI

Almeno sette progetti sono coinvolti nello sviluppo di vaccini virali, che prevedono l’utilizzo del virus stesso, in forma inattivata o attenuata. Diversi vaccini esistenti sono stati sviluppati in questo modo, come il vaccino per il morbillo e la polio, ma richiedono estensivi e svariati test di sicurezza (Figure 3):

• Vaccini da virus attenuato:
  Un virus si depotenzia o attenua convenzionalmente attraverso numerosi passaggi in cellule umane o animali in laboratorio, fino a che il virus stesso non acquisisce mutazioni che non lo rendono più in grado di causare infezione. Codagenix, azienda di New York (USA), sta lavorando sullo sviluppo di questa tipologia di vaccino.
• Vaccini da virus inattivato:
  In questa tipologia di vaccini, il virus viene inattivato chimicamente (ex. con Formaldeide) o attraverso il calore in modo da non renderlo più infettivo.

VACCINI DA VETTORI VIRALI

Più di venti gruppi di ricerca stanno lavorando su vaccini da vettori virali. Questa tecnologia innovativa prevede l’utilizzo di altri virus (virus del morbillo o adenovirus) modificati in laboratorio in modo da veicolare all’interno del corpo le proteine del Coronavirus e innescare una risposta immunitaria potente ed efficace in totale sicurezza. Il colosso farmaceutico Johnson & Johnson sta investendo su questo approccio, così come l’Università di Oxford in collaborazione con AstraZeneca e l’IRBM di Pomezia (Italia).

VACCINI DA ACIDI NUCLEICI

Tramite questa tecnologia si utilizzano le informazioni genetiche contenute nel DNA o RNA, per sviluppare delle proteine del Coronavirus in grado di innescare una potente risposta immunitaria. Dei frammenti specifici di DNA o RNA del Coronavirus vengono selezionati dagli scienziati e trasferiti in cellule umane, per poi far si che producano gli antigeni virali che fungeranno da vaccino. Più di venti gruppi di ricerca si sono focalizzati su questo approccio, tra cui l’azienda statunitense Moderna che ha sviluppato un vaccino a RNA (mRNA-1273 Vaccine) e le aziende biotecnologiche italiane Takis ed Evvivax in collaborazione per lo sviluppo del vaccino a DNA “Covid-eVax”.

VACCINI BASATI SU PROTEINE

Questa piattaforma tecnologica consiste nell’iniettare delle proteine del Coronavirus direttamente nel corpo. La soluzione di questo approccio consiste nell’usare frammenti di proteine virali oppure “involucri proteici svuotati” che mimano esternamente la struttura del Coronavirus, venendo “scambiati” e riconosciuti dalle cellule immunitarie come fossero il virus originale.

• Vaccini a subunità:
  Ventotto gruppi di ricerca stanno lavorando con subunità proteiche del virus (specialmente la proteina Spike o un piccolo frammento di questa chiamato RBD, o Receptor Binding Domain). Per poter innescare efficacemente un’adeguata risposta immunitaria, questa tipologia di vaccino è solitamente formulata e somministrata con adiuvanti.
• Particelle virus-simili (VLP):
  Sono involucri proteici vuoti che hanno la funzione di imitare la struttura esterna del Coronavirus in modo che venga riconosciuta e memorizzata dal sistema immunitario. Questo approccio è sicuro perché queste particelle non contengono alcun materiale genetico virale in grado di dare infezione. Cinque gruppi di ricerca sono in corsa per sviluppare un vaccino basato sulle VLP. Questa tecnologia è stata utilizzata per lo sviluppo di altri vaccini, fra cui quello contro il Papillomavirus.

Conclusioni

La ricerca e lo sviluppo di un vaccino sono processi complessi e articolati in cui subentrano innumerevoli fattori da considerare, approfondire e testare. È un ambito in cui si intrecciano in sinergia Immunologia, Microbiologia, Chimica, Biologia Molecolare ed opinione pubblica. Quest’ultima di recente sembra avere più peso di ogni altra disciplina scientifica. L’esigenza e l’importanza di avere un vaccino il prima possibile non limiterà il numero di test di sicurezza, né saranno trovate scorciatoie nei protocolli e fasi di sperimentazione clinica previsti. Il rapporto sicurezza/efficacia di un vaccino si basa su dati solidi e certificati che comprendono valutazioni e controlli sia dal profilo tecnico/scientifico sia dal profilo regolatorio. Nello sviluppo di un vaccino spesso la sicurezza e l’efficacia sono inversamente correlate, un miglioramento in una, può dare conseguente perdita di prestazioni nell’altra. Tra i due, viene sempre data priorità alla sicurezza rispetto all’efficacia nella revisione normativa, perché le popolazioni target dei vaccini sono di solito sane. Per guadagnare tempo e velocizzare tutte le fasi di sperimentazione, fino al lancio sul mercato, non saranno ridotti i controlli di sicurezza, ma si dovrà puntare ad accelerare le operazioni burocratiche, e in questo la pandemia sta portando dei buoni riscontri rendendo il tutto più agile e “smart”. Adesso non resta che attendere e incrociare le dita, fino a scoprire quale approccio e tecnologia saranno in grado di soddisfare tutti i requisiti e arrivare alla fine della corsa con un vaccino vincente e che venga messo a disposizione su larga scala. Condividiamo la fiducia nelle scienze mediche e non mediatiche, per arginare tutto questo serve diffidare da complottisti e no-vax.

Bibliografia

1. Thanh Le, T. et al. The COVID-19 vaccine development landscape. Nat. Rev. Drug Discov. 19, 305–306 (2020).
2. https://www.scienzainrete.it/articolo/speranza-del-vaccino/roberta-villa/2020-06-15
3. Callaway, E. The race for coronavirus vaccines: a graphical guide. Nature 580, 576–577 (2020).
4. Kaslow, D. C. Certainty of success: three critical parameters in coronavirus vaccine development. npj Vaccines 5, 1–7 (2020).
5. Vetter, V., Denizer, G., Friedland, L. R., Krishnan, J. & Shapiro, M. Understanding modern-day vaccines: what you need to know. Ann. Med. 50, 110–120 (2018).
6. Look East for the Future of. 60 (2018).
7. Chandler, R. E. Optimizing safety surveillance for COVID-19 vaccines. Nat. Rev. Immunol. (2020) doi:10.1038/s41577-020-0372-8.
8. 1. Hotez, P. J., Corry, D. B. & Bottazzi, M. E. COVID-19 vaccine design: the Janus face of immune enhancement. Nat. Rev. Immunol. 20, 347–348 (2020).