31 Mar 2020
CORONAVIRUS: UN NUOVO TIPO DI VACCINO CHE UTILIZZA L'RNA POTREBBE AIUTARE A SCONFIGGERE LA COVID-19
Posted by Forrest Group Minerva
Creato: 31 Marzo 2020

Coronavirus: un nuovo tipo di vaccino che utilizza l'RNA potrebbe aiutare a sconfiggere la COVID-19

Un secolo fa, il 26 luglio 1916, una malattia virale attraversò New York. Nel giro di 24 ore, i nuovi casi di poliomielite aumentarono di oltre il 68%. 

L'epidemia uccise oltre 2.000 persone nella sola New York City. Nel 1916, negli Stati Uniti, la polio ha causato la morte di circa 6.000 persone, lasciandone altre migliaia paralizzate.
gif covid 19 010Questa immagine al microscopio elettronico a scansione mostra il SARS-CoV-2 (oggetti blu rotondi) che emerge dalla superficie delle cellule coltivate in laboratorio. NIAID-RML
Sebbene gli scienziati avessero già identificato il virus della polio, ci sono voluti altri 50 anni per sviluppare un vaccino. In meno di un decennio quel vaccino ha sradicato la polio negli Stati Uniti. I vaccini sono uno dei più efficaci strumenti moderni per combattere le malattie.

Al momento della stesura di questo articolo, la COVID-19 in rapida diffusione ha già infettato quasi mezzo milione di persone in tutto il mondo e ha ucciso oltre 22.000 pazienti. C'è un urgente bisogno di un vaccino per impedirgli di infettare e ucciderne milioni di altri. Ma lo sviluppo di un vaccino tradizionale dura, in media, 16 anni

Quindi, come possono gli scienziati sviluppare rapidamente un vaccino per il SARS-CoV-2?

Come immunologi, stiamo cercando di accelerare lo sviluppo di vaccini e terapie anticorpali. Al momento stiamo sviluppando nuovi vaccini candidati per Zika e abbiamo sviluppato, con successo, un potenziale trattamento protettivo a base di anticorpi - in 90 giorni - per fermare quella malattia virale. "Sprint" accelerati come questi fanno parte del programma della piattaforma di protezione pandemica gestito dalla Defense Advanced Research Agency, del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, per aiutarci a identificare e implementare trattamenti anticorpali protettivi contro le epidemie virali, come il SARS-CoV-2. Ora altri nostri colleghi stanno lavorando per accelerare un nuovo tipo di vaccino per la COVID-19.

Un primer sui vaccini

Un vaccino forma il sistema immunitario del corpo per riconoscere alcune caratteristiche proteine virali chiamate antigeni. Il SARS-CoV-2, come altri coronavirus, è chiamato così per gli aculei disposti, a corona, sulla sua superficie. Ci sono tre proteine sulla superficie di questi virus: l'involucro, la membrana e l’aculeo (spike), che incapsulano un filamento di RNA. Questa molecola di RNA contiene le istruzioni genetiche che compongono il virus.

gif covid 19 011Il virus SARS-CoV-2 utilizza le proteine (rosse) dell’aculeo (spike) che guarniscono la sua superficie esterna per invadere le cellule umane. Il SARS-CoV-2 causa la malattia COVID-19. CDC/Alissa Eckert, MS; Dan Higgins, MAMMa i virus non generano propri componenti. Invece, un coronavirus entra nel polmone, e possibilmente in altre cellule della via respiratoria, attaccandosi ad esse attraverso la sua proteina spike. Una volta all'interno, l'RNA virale diventa parte del meccanismo di produzione delle proteine della cellula ospitante e produce nuove copie delle proteine virali e dell'RNA che poi si assemblano in migliaia di nuovi virus per diffondere la malattia.

Quindi, un modo per fermare una malattia è bloccare l'ingresso del virus nelle cellule. I vaccini fanno questo, allenando il corpo a identificare e attaccare il virus, prima che possa infettare le cellule umane sane.

Un vaccino è, essenzialmente, una pura preparazione di uno o più componenti chiave del virus - come l'involucro, l’aculeo (spike) o una proteina della membrana - che viene iniettato nel corpo per dare al sistema immunitario un'anteprima del virus senza causare malattie. Questa anteprima dice al sistema immunitario di cercare e attaccare il virus reale, contenente quelle proteine specifiche, caso mai si presentasse.

Tuttavia, lo sviluppo di vaccini a base di proteine virali richiede anni, ad esempio per il papilloma virus umano, diversi decenni, come per i rotavirus. I vaccini, a base di proteine, richiedono una produzione in serie di proteine virali, in strutture in grado di garantirne la purezza. La crescita dei virus e la purificazione delle proteine su scale farmaceutiche accettabili, dal punto di vista medico, possono richiedere anni. In effetti, per alcune recenti epidemie, come AIDS, Zika ed Ebola, ad oggi non esistono vaccini efficaci.

Come preparare rapidamente un nuovo tipo di vaccino

Per rendere un vaccino più rapidamente efficace contro virus mai visti prima e in rapida diffusione, come il SARS-CoV-2, i ricercatori di Vanderbilt e di altri paesi stanno utilizzando approcci alternativi. In un approccio, invece delle proteine, una nuova generazione di vaccini, chiamati vaccini mRNA, trasporterà le istruzioni molecolari per produrre la proteina.

gif covid 19 012Invece di produrre un vaccino proteico, gli scienziati di Moderna stanno invece somministrando ai pazienti l'mRNA (il vaccino) che consente al corpo dell'individuo di produrre le proteine del vaccino medesimo. udaix/Shutterstock.com

http://www.treccani.it/enciclopedia/dna-e-rna_(Enciclopedia-dei-ragazzi)/
Il mondo dell'RNA
Dopo aver studiato a lungo il DNA, recentemente molti ricercatori sono passati a fare esperimenti con l'RNA e hanno scoperto un mondo inesplorato, che hanno chiamato appunto 'il mondo dell'RNA'. Si ritiene che le prime forme di vita sulla Terra, tre miliardi di anni fa, usassero RNA e non DNA come informazione genetica e si è scoperto che tante piccole molecole di RNA riconoscono e bloccano gli RNA messaggeri e quindi interferiscono nella produzione delle proteine (interferenza da RNA).

Invece dei vaccini standard, in cui sono utilizzate le proteine virali per immunizzare, un vaccino mRNA fornisce un mRNA sintetico del virus, che il corpo ospitante utilizza per produrre le proteine virali medesime.

Il più grande vantaggio dei vaccini mRNA è che possono aggirare la seccatura di produrre proteine virali pure, risparmiando a volte mesi o anni per standardizzare e accelerare la produzione di massa.

I vaccini dell'mRNA imitano sostanzialmente l'infezione naturale del virus, ma contengono solo una breve versione sintetica dell'mRNA virale che codifica solo la proteina dell'antigene. Poiché gli mRNA utilizzati nella vaccinazione non possono far parte dei cromosomi della persona, sono sicuri da usare. Tali vaccini mRNA sarebbero anche più sicuri dei vaccini virali, o proteici indeboliti, perché non comportano il rischio che il virus iniettato diventi attivo, o una contaminazione proteica.

Un vaccino mRNA per la COVID-19 sottoposto a sperimentazione

gif covid 19 013Il nuovo vaccino mRNA fornisce all'organismo le istruzioni per produrre la proteina spike del SARS-CoV-2. Questa proteina fornisce al sistema immunitario un'anteprima del virus. NIHUsando questa strategia, la ditta di biotecnologia Moderna Inc. ha annunciato il 24 febbraio di aver rapidamente sviluppato un vaccino sperimentale mRNA per la COVID-19 chiamato mRNA-1273, pronto per essere utilizzato per studi clinici sull'uomo. Questo vaccino candidato è finanziato dalla Coalition for Epidemic Preparedness Innovations, in collaborazione con il National Institute of Allergy and Infectious Diseases. L'mRNA-1273 codifica per una forma stabile della proteina spike del SARS-CoV-2.

L'idea di utilizzare l'mRNA per chiedere al corpo umano di leggere le istruzioni e produrre le proteine virali non è nuova. Quasi due decenni fa i ricercatori hanno dimostrato che l'mRNA, fornito esternamente, viene tradotto nella proteina codificata. Tuttavia, l'mRNA non è una molecola molto stabile, e ciò ha impedito a quei vaccini mRNA di diventare realtà. Il vaccino mRNA-1273, oggi in fase di sviluppo, utilizza modifiche chimiche per stabilizzare l'mRNA e lo impacchetta in una forma iniettabile usando nanoparticelle liquide. 

Anticorpi a base di RNA

Oltre a utilizzare l'mRNA come vaccino, gli scienziati stanno anche usando l'mRNA come farmaco che può essere somministrato per via endovenosa. In questo caso l'mRNA codifica una proteina anticorpale che è nota per attaccare il virus. Quindi, invece di somministrare al paziente il recapito di anticorpi proteici, i medici potrebbero invece somministrare loro l'infusione di mRNA per istruire su come creare le proprie copie delle proteine anticorpali che combattono la malattia.

Gli anticorpi efficaci possono essere rapidamente identificati mediante screening dei sopravvissuti di una malattia. Ma la produzione di tali anticorpi per la terapia spesso affronta ostacoli di basso rendimento, purificazione inefficiente e modifiche proteiche errate.

Qui a Vanderbilt, l'efficacia di tale strategia è già stata dimostrata dal team di James Crowe. In studi su animali, un anticorpo precedentemente isolato da un sopravvissuto da Chikungunya, un'infezione virale tropicale emergente, trasmessa dalle zanzare, che causa dolori articolari cronici e debilitanti; l'artrosi è stata codificata come mRNA e somministrata ai topi. L'anticorpo codificato dall'mRNA proteggeva i topi dall'infezione e dall'artrosi da virus e creava anche anticorpi protettivi nei macachi. L'anticorpo a base di mRNA è ora sottoposto a studi clinici.

Allo stesso modo, anticorpi specifici contro il SARS-CoV-2 vengono isolati dai sopravvissuti della COVID-19. Le istruzioni genetiche per gli anticorpi anti-coronavirus più efficaci possono essere codificate come mRNA. Questi anticorpi codificati con mRNA possono essere utilizzati per il trattamento di pazienti che necessitano di cure urgenti.

Mentre ci sono molti promettenti nuovi approcci, tutti questi sono ancora sperimentali. Attualmente, la nostra migliore protezione contro la COVID-19 rimane la prevenzione e il contenimento della malattia. Fino a quando non avremo un buon vaccino contro il SARS-CoV-2, l'allontanamento sociale e la vigilanza sono la nostra arma migliore.

March 26, 2020 2.59pm EDT

Sanjay Mishra - Postdoctoral Scholar of Pathology, Microbiology and Immunology, Vanderbilt University 
Robert Carnahan - Associate Professor of Pediatrics, Vanderbilt University

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Tratto da:
https://theconversation.com/coronavirus-a-new-type-of-vaccine-using-rna-could-help-defeat-covid-19-133217


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