SARS-CoV-2. Divulgazione scientifica – Parte 16: Quale è la differenza tra i vari vaccini contro Covid-19?

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Segue una presentazione dei vari tipi di vaccini, tratta da un articolo di JV Chamary [*] pubblicato il 29 novembre 2020 su Forbes.com. Un grafico a torta dei vaccini può essere tagliato in diversi modi. Uno è dividerla in sei pezzi irregolari in base alla tecnologia (o “piattaforma”) utilizzata per produrre il vaccino. Queste sei tecnologie possono essere raggruppate in tre categorie più ampie: virus morti o disabilitati, vettori artificiali e componenti virali. Queste tecnologie rappresentano non solo molti vaccini, ma anche vari approcci. E mentre alcune tecnologie hanno già fornito risultati promettenti, resta da vedere quale tecnologia sarà effettivamente in grado di sconfiggere il SARS-CoV-2.

I. Virus morti o disabilitati

I vaccini tradizionali contengono un virus morto o disabilitato, progettato per essere incapace di causare malattie gravi e allo stesso tempo provocare una risposta immunitaria che fornisce protezione contro il virus vivo.

1. Virus attenuati dal vivo

Attenuato significa “indebolito”. L’indebolimento di un virus vivo in genere comporta la riduzione della sua virulenza – capacità di causare una malattia – o capacità di replicarsi attraverso l’ingegneria genetica. Il virus infetta ancora le cellule e provoca sintomi lievi. Per un virus vivo attenuato, un’ovvia preoccupazione per la sicurezza è che il virus potrebbe presentare cambiamenti genetici che gli consentano di tornare al ceppo più virulento. Un’altra preoccupazione è che un errore durante la produzione potrebbe produrre un vaccino difettoso e causare un’epidemia di malattia, cosa che si è verificato con un vaccino antipolio. Ma l’uso di un virus vivo attenuato ha un enorme vantaggio: la vaccinazione assomiglia a un’infezione naturale, che di solito porta a risposte immunitarie robuste e una memoria degli antigeni del virus che può durare per molti anni.
I vaccini vivi attenuati basati su SARS-CoV-2 sono sviluppati dalla start-up Codagenix e dal Serum Institute of India.

2. Virus inattivati

Inattivato significa “morto” (“inattivato” viene utilizzato perché alcuni scienziati non considerano i virus vivi). Il virus sarà quello contro cui si vuole creare un vaccino, come SARS-CoV-2, che di solito viene ucciso con sostanze chimiche. Due aziende cinesi hanno sviluppato questo tipo di vaccino: “CoronaVac” (precedentemente “PiCoVacc”) di Sinovac Biotech e “New Crown COVID-19” di Sinopharm.

II. Vettori artificiali

Un altro approccio convenzionale nella progettazione di vaccini consiste nel creare artificialmente un veicolo o “vettore” in grado di fornire parti specifiche di un virus al sistema immunitario adattativo, che quindi impara a prendere di mira quelle parti e fornisce protezione. Questa immunità si ottiene esponendo il corpo a una molecola che spinge il sistema a generare anticorpi, un antigene, che diventa il bersaglio di una risposta immunitaria. I vaccini SARS-CoV-2 mirano a colpire la proteina spike sulla superficie delle particelle di coronavirus, le proteine che consentono al virus di invadere una cellula.

3. Virus ricombinanti

Un virus ricombinante è un vettore che combina l’antigene bersaglio di un virus con la “spina dorsale” di un altro virus non correlato. Per SARS-CoV-2, la strategia più comune è mettere le proteine del coronavirus spike su una spina dorsale di adenovirus. I virus ricombinanti sono un’arma a doppio taglio: si comportano come virus vivi attenuati, quindi un vaccino ricombinante ha i potenziali benefici di provocare una risposta robusta da parte del sistema immunitario ma anche potenziali costi derivanti dal causare un’infezione artificiale che potrebbe portare a sintomi gravi. Un vaccino ricombinante potrebbe non provocare una risposta immunitaria adeguata nelle persone che sono state precedentemente esposte ad adenovirus che infettano gli esseri umani (alcuni causano il comune raffreddore), che include uno sviluppato da CanSino Biologics in Cina e “Sputnik V” dal Centro di ricerca nazionale Gamaleya russo.
Per massimizzare la possibilità di provocare risposte immunitarie, alcuni vaccini sono basati su virus di altre specie, quindi gli esseri umani non avranno un’immunità preesistente. Il vaccino di più alto profilo è “AZD1222”, meglio noto come “ChAdOx1 nCoV-19” o semplicemente “il vaccino di Oxford” perché è stato progettato da scienziati dell’Università di Oxford, che viene prodotto da AstraZeneca. AZD1222 si basa su un adenovirus di scimpanzé.
Alcuni virus ricombinanti possono replicarsi nelle cellule, altri no – noti come “competenti per la replicazione” o “incompetenti per la replicazione”. Un vaccino che contiene un virus replicante, sviluppato dal gigante farmaceutico Merck, è basato sul virus della stomatite vescicolare (VSV), che infetta le cavie e altri animali domestici.

4. Particelle simili a virus

Una particella simile a un virus, o VLP, è una struttura assemblata da proteine virali. Assomiglia a un virus ma non contiene il materiale genetico che permetterebbe al VLP di replicarsi. Per SARS-CoV-2, il VLP include ovviamente la proteina spike.
Un vaccino contro le particelle simili al coronavirus (Co-VLP) è stato sviluppato da Medicago.
Sebbene ci siano pochi VLP in fase di sviluppo per Covid-19, la tecnologia è ben consolidata ed è stata utilizzata per produrre vaccini commerciali contro il papillomavirus umano (HPV) e l’epatite B.

III. Componenti virali

Tutti i vaccini sono in definitiva progettati per esporre il sistema immunitario a parti di un virus, non a tutto, quindi perché non somministrare solo quelle parti? Questo è il ragionamento alla base dei vaccini che contengono solo proteine spike o geni spike.

5. Proteine

I vaccini a base di proteine possono essere costituiti dalla proteina spike a lunghezza intera o dalla parte chiave, la punta dello spike che lega il recettore ACE2 sulla superficie di una cellula. ACE2 è il blocco che un coronavirus sceglie per penetrare nella cellula. La produzione di vaccini contenenti la sola proteina ha un vantaggio pratico: i ricercatori non hanno a che fare con coronavirus vivi, che dovrebbero essere coltivati all’interno di cellule in un laboratorio di livello 3 di biosicurezza. Un vaccino contro solo una parte della proteina – una “subunità” – sarà più vulnerabile a essere reso inutile se mutazioni casuali alterano la proteina, nota come “deriva antigenica”, ma le proteine a lunghezza intera sono più difficili da produrre. Il sistema immunitario può riconoscere come antigene.
Un vaccino basato su subunità proteiche è “NVX-CoV2373” di Novavax, dove le subunità spike sono disposte come una struttura a rosetta. È simile al FluBlok, che contiene rosette di subunità proteiche del virus dell’influenza.

6. Acidi nucleici

I vaccini acido nucleico contengono materiale genetico, acido desossiribonucleico o acido ribonucleico – DNA o RNA. In un vaccino contro il coronavirus, il DNA o l’RNA trasporta istruzioni genetiche per la produzione di una proteina spike, prodotta all’interno delle cellule. Questi geni spike possono essere trasportati su anelli di DNA chiamati “plasmidi”, che sono facili da produrre coltivandoli nei batteri. Il DNA provoca una risposta immunitaria relativamente debole, tuttavia, e non può essere semplicemente iniettato all’interno del corpo: il vaccino deve essere somministrato utilizzando un dispositivo speciale per forzare il DNA nelle cellule.
I due più famosi vaccini contro gli acidi nucleici sono i farmaci sviluppati dal gigante farmaceutico Pfizer in collaborazione con BioNTech e Moderna. “BNT162b2” di Pfizer e “mRNA-1273” di Moderna utilizzano entrambi “RNA messaggero” – mRNA – per trasportare i geni spike e vengono trasportati nelle cellule tramite una nanoparticella lipidica (LNP).

Il panorama globale del vaccino COVID-19 (a sinistra) e le piattaforme dei vaccini utilizzate per lo sviluppo del vaccino SARS-CoV-2 (a destra). Adattato dalle figure in Jeyanathan et al (2020) Nature Reviews Immunology 20: 615-632 (a sinistra) e Florian Krammer (2020) Nature 586: 516-527 (a destra). SPRINGER.

[*] JV Chamary è un divulgatore scientifico specializzato in coinvolgimento pubblico e divulgazione attraverso l’intrattenimento, concentrandosi sulla cultura popolare. Ha un dottorato di ricerca in biologia evolutiva e ha trascorso diversi anni alla rivista BBC Science Focus, gestendo la sezione delle caratteristiche e scrivendo di tutto, dai geni gay e meme di Internet, alla scienza della morte e dell’origine della vita. Ha anche contribuito a Scientific American e Men’s Health. Il suo ultimo libro è “50 idee di biologia che devi davvero conoscere”.

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