Un nuovo vaccino ingegnerizzato per la polio

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L’importanza del vaccino antipoliomielite

Con la “Global Polio Eradication Initiative”, una campagna di vaccinazioni incessante, l’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) era quasi riuscita a sradicare la polio dal mondo. Tra il 2000 e il 2017 la stessa OMS ha annunciato il successo di questa “eradicazione programmata”, stimando una riduzione di circa il  99% dei casi globali di poliomielite.

Tuttavia negli ultimi anni si sono registrati numerosi focolai, soprattutto in comunità con bassi tassi di vaccinazione. La causa è un evento più unico che raro: la mutazione del virus attenuato utilizzato nei vaccini orali (OPV). Mutando, il virus sviluppa nuovamente la capacità di diffondersi nonchè la neurovirulenza, nel caso specifico del sierotipo PV1.  Le popolazioni più a rischio sono quelle che vivono in regioni in cui la malattia è ancora endemica e che, ovviamente, non sono vaccinate.

Ricordiamo difatti che la poliomielite è una malattia altamente contagiosa che si trasmette principalmente per via oro-fecale. La profilassi con virus vivi ma attenuati sembra essere l’unica via di salvezza dal momento che non esiste una cura definitiva. Tuttavia è possibile che questi virus possano rinforzarsi, evolversi e causare ancora la malattia nell’uomo.

Una progettazione intelligente

Ad oggi si sa che l’uso del vaccino Sabin di tipo 2 ha causato più focolai di quelli che ha estinto e che i casi di poliomielite continuano a diffondersi senza controllo, soprattutto in Malesia. Questo perché si è pensato erroneamente che il sierotipo PV2 fosse stato sconfitto in maniera definitiva dal vaccino, che, di conseguenza, non è stato più somministrato alla popolazione.

In realtà l’immunità di gregge che avrebbe dovuto stabilirsi non ha avuto modo di consolidarsi per cui quella parte di popolazione non immunizzata è stata facilmente infettata dal virus che gradualmente è tornato nella forma virulenta, anche nelle persone precedentemente vaccinate.

Un gruppo di ricerca molto ampio si è perciò dedicato allo studio di un vaccino antipolio che fosse sicuro, non incline alla reversione ed efficace allo stesso tempo: l’approccio è stato del tutto bio-ingegneristico. Il lavoro non è partito totalmente da zero perché il nuovo vaccino orale, nOPV2, è stato progettato come una versione modificata e geneticamente più stabile dell’OPV monovalente di tipo 2 già esistente (mOPV2).

L’architettura di base rimane dunque la stessa ma la stabilizzazione di una regione specifica del genoma virale comporta un minor rischio di ritornare alla forma virulenta e di seminare nuovi focolai.

Una struttura a prova di bomba?

Lungi dall’avere il vaccino perfetto! Anche nOPV2 potrebbe riconvertirsi alla virulenza se ricombinato con i sierotipi PV1 e PV3. Per questo motivo se ne sconsiglia la somministrazione con l’antipolio Sabin 1 e 3.

Infatti l’imprecisione della polimerasi consente al virus di incorporare filamenti di RNA da altri ceppi durante possibili co-infezioni. Addirittura può essere introdotto materiale genetico da virus non-polio, sempre appartenenti al genere Enterovirus, come gli Enterovirus C, molto comuni e assai diffusi nei bambini, target principe della poliomelite.

Pertanto una delle prime modifiche effettuate per ottenere nOPV2 (Figura 1) è stata l’introduzione di una polimerasi 3D con un elevato grado di accuratezza sia per impedire la ricombinazione genetica con altri virus, sia per limitare gli eventi mutazionali, inevitabili in natura.

In particolare sembra che un’unica mutazione puntiforme, che interessa ovvero il singolo nucleotide 481, è causa della comparsa/ritorno della neurovirulenza nel poliovirus.

nOPV2 trials

Figura 1 – Costruzione del nuovo vaccino. Per nOPV2 è attualmente in corso una ricerca clinica di seconda fase. Ciò vuol dire che nella prima fase di sperimentazione sugli uomini lo studio ha dato ottimi risultati. È bene sottolineare però che il nuovo vaccino è stato somministrato ad una coorte ridotta.

Ingegnerizzazione del vaccino Sabin

I progettisti di nOPV2 hanno pensato veramente a tutto! Oltre a fornire il nuovo vaccino di una RNA polimerasi RNA dipendente ad alta fedeltà che introduce meno errori durante la fase di replicazione hanno anche apportato delle modifiche all’interno di una regione non codificante all’estremità 5’ del genoma, il dominio S15domV, per ridurre la propensione del virus alla ricombinazione.

Inoltre hanno manipolato e ricombinato ben 18 nucleotidi nelle vicinanze del sopra citato nucleotide 481 in modo tale che la singola sostituzione non rappresenti più un rischio di virulenza: la perdita di questa modifica così complessa è difatti molto rara.

Alla ricerca del vaccino contro SARS-CoV-2

Sulla scia di questo lavoro, lo stesso gruppo di virologi sta cercando di dare il proprio contributo alla ricerca del vaccino anti COVID-19 applicando tutto ciò che ha imparato sulla progettazione dei  vaccini.

Secondo gli studiosi la cosa più importante è elaborare vaccini sicuri, stabili ed efficaci, per questo ci vorrà del tempo prima di trovarne uno ottimale contro SARS-CoV-2.

Carla Caianiello

Fonti:

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