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Martedì, 16 Agosto 2022
Salute

Nuovo vaccino inalabile contro il covid: ecco come funziona

Mira ai polmoni in modo specifico, viene autosomministrato tramite un inalatore, e si conserva a temperatura ambiente per circa tre mesi

Nuive varianti, casi che tornano ad aumentare anche in estate. Un vaccino unico che ancora non c'è. Tuttavia nel mondo esistono almeno 36 vaccini contro il Covid-19 che sono stati autorizzati in almeno un Paese. 

La maggior parte di essi viene somministrato attraverso un'iniezione intramuscolare che stimola la produzione di anticorpi che circolano nel sangue ma non provoca necessariamente potenti risposte immunitarie della mucosa respiratoria (riveste le vie aeree a partire dalle cavità nasali). Poiché la trasmissione del SARS-CoV-2 avviene principalmente tramite goccioline respiratorie e la mucosa respiratoria è la via principale di ingresso del virus, la somministrazione del vaccino tramite iniezione intramuscolare può limitarne l'efficacia. Inoltre, alcuni vaccini richiedono cellule frigorifere per il trasporto, personale medico qualificato per la somministrazione, e pochi giorni per la conservazione delle fiale scongelate: è il caso dei vaccini a RNA messaggero prodotti da Pfizer/BioNTech e Moderna. Per aggirare tali limitazioni, i ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato un vaccino inalabile che mira direttamente ai polmoni e stimola efficacemente l'immunità mucosale, oltre a conservarsi a temperatura ambiente per tre mesi. I risultati dello studio, pubblicati su Nature Biomedical Engineering, hanno anche mostrato che il meccanismo di rilascio di questo vaccino - un esosoma derivato dal polmone chiamato LSC-Exo - è più efficace nell'evadere il rivestimento della mucosa del polmone rispetto alle nanoparticelle lipidiche dei vaccini attualmente in uso.

“Un vaccino che sia stabile a temperatura ambiente e che viene auto-somministrato attraverso un inalatore - ha sottolineato il professor Ke Cheng, che ha guidato il sviluppo del prototipo del vaccino dal proof-of-concept agli studi sugli animali - ridurrebbe notevolmente i tempi di attesa per i pazienti e lo stress degli operatori sanitari. Tuttavia, è necessario riformulare il meccanismo di somministrazione affinché funzioni attraverso l’inalazione".

Esosomi, piccole bottiglie contenenti un messaggio

Per somministrare il vaccino direttamente ai polmoni, i ricercatori hanno utilizzato gli esosomi (Exo) secreti dalle cellule sferoidali polmonari (LSC). Si tratta di vescicole extracellulari dalle dimensioni nanometriche (con un diametro inferiore ai 150nm) che si muovono liberamente nel nostro corpo. Scoperti per la prima volta negli anni ’80, sono state solo recentemente riconosciute come un ottimo vettore di somministrazione mirata di farmaci: essendo, infatti, sufficientemente piccole ed essendo ricoperte da una membrana lipidica che contiene proteine, lipidi, e acidi nucleici con proprietà terapeutiche, sono in grado di penetrare la membrana cellulare e consegnare un messaggio alle cellule.

Il corredo di proteine superficiali, la capacità di carico e la loro stabilità rendono, quindi, gli esosomi dei potenziali messaggeri extracellulari in grado di raggiungere cellule molto distanti tra di loro all’interno dell'organismo per consegnare loro un messaggio. Inoltre, possono essere ingegnerizzati creando modifiche di superficie per esprimere proteine o peptidi per migliorare il targeting.

Lo studio

Date le potenzialità di queste nanoparticelle, i ricercatori hanno cercato di capire se gli esosomi secreti dalle cellule sferoidali polmonari potessero essere in grado di fornire "carichi" di proteine o mRNA ai polmoni. Hanno così confrontato la distribuzione e la conservazione di questi esosomi con le nanoparticelle lipidiche attualmente utilizzate nei vaccini mRNA, e dimostrato, in un articolo su Extracellular Vesicle, che le nanoparticelle derivate dai polmoni erano più efficaci nel fornire mRNA e carico proteico ai bronchioli e al tessuto polmonare profondo rispetto alle particelle sintetiche di liposomi (vescicole fosfolipidiche).

Successivamente, i ricercatori hanno sviluppato un vaccino inalabile, a base di proteine, con particelle virus-simili utilizzando come rivestimento esosomi secreti dalle cellule sferoidali polmonari con una porzione della proteina Spike. Questa proteina, come tutti sappiamo, decora la superficie del virus formando delle protuberanze caratteristiche (una sorta di corona) e contiene il meccanismo chiamato RBD ("dominio che lega il recettore"), attraverso il quale il virus è in grado di riconoscere e legare il recettore ACE2, la sua porta di ingresso nelle cellule del nostro organismo. 

Come funziona il vaccino inalabile

I vaccini possono funzionare in diversi modi. I vaccini mRNA, come Moderna e Pfizer, ad esempio, forniscono uno script alle cellule per istruirle a produrre anticorpi contro la proteina Spike, mentre i vaccini a vettore virale, come Astrazeneca, utilizzano un virus (generalmente un adenovirus, non in grado di replicarsi) per portare all'interno della cellula la sequenza del codice genetico che codifica per la proteina spike, così da attivare il sistema immunitario contro di essa per produrre anticorpi.

Il vaccino inalabile, d'altra parte, introduce una porzione della proteina Spike nel corpo, innescando il sistema immunitario a produrre anticorpi contro questa. Nei modelli di roditori, il vaccino ha stimolato la produzione di anticorpi specifici per l'RBD e ha protetto gli animali, dopo due dosi di vaccino, dall'infezione da SARS-CoV-2. Inoltre, è rimasto stabile a temperatura ambiente per tre mesi.

A che punto è la sperimentazione

I ricercatori hanno osservato che, sebbene i risultati siano promettenti, ci sono ancora sfide legate alla produzione e alla purificazione su larga scala degli esosomi. Le LSC, il tipo di cellule utilizzato per generare il vaccino, sono attualmente oggetto di uno studio clinico di Fase I condotto dagli stessi ricercatori per il trattamento di pazienti con malattie degenerative del polmone. "Un vaccino inalabile può conferire immunità sia mucosale che sistemica, è più conveniente da conservare e distribuire e potrebbe essere auto-somministrato su larga scala", ha affermato Cheng -. Ritnego quindi che sia molto promettente e degno di ulteriore ricerca e sviluppo”.

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