Per decenni, i ricercatori hanno sognato di sfruttare il potere della tecnologia genetica per prevenire o curare una serie di malattie. Una versione sintetica di una molecola nel corpo umano nota come RNA messaggero (acido ribonucleico) o mRNA ha mantenuto questa promessa.
Proprio come per renderlo lavoro presentato scoraggiante sfide che gran parte del pensiero della comunità scientifica era una montagna troppo alta da scalare.
Ma una manciata di ricercatori non si è arresa. Hanno passato anni a cercare di risolvere il mistero dell'mRNA. Poi, proprio come in un film per la TV, hanno decifrato il codice appena in tempo per salvare il mondo dalla mortale pandemia di coronavirus .
mRNA in missione
I vaccini a mRNA funzionano fornendo istruzioni alle cellule che consentono loro di produrre antigeni e diventare la fabbrica di produzione di anticorpi del corpo. Ma per comprendere ancora meglio la tecnologia e come viene utilizzata per proteggerci da COVID-19, devi prima capire le proteine.
Le proteine sono spesso indicate come gli elementi costitutivi della vita. Sono essenziali per la struttura, la funzione e la regolazione dei tessuti e degli organi del corpo. Ogni cellula del corpo umano contiene decine di migliaia di proteine distinte costituite da diversi amminoacidi che si legano tra loro per creare catene di lunghezza variabile che si piegano in varie forme. La forma delle proteine ha molto a che fare con la funzione delle proteine .
Ad esempio, alcuni regolano specifici processi fisiologici, come la crescita, lo sviluppo, il metabolismo e la riproduzione. Alcune proteine agiscono come catalizzatori biologici per aiutare il corpo a costruire muscoli, distruggere le tossine e scomporre le particelle di cibo durante la digestione. Altri servono al sistema immunitario come anticorpi in grado di neutralizzare le tossine e aiutare a liberare il corpo da batteri e virus patogeni.
Alle cellule viene assegnata la loro sequenza di amminoacidi e quindi viene loro detta la funzione della loro proteina tramite l'RNA messaggero del corpo, o mRNA.
Pensa a questo processo come a una missione di spionaggio. L'mRNA consegna alla cellula le istruzioni per produrre una certa proteina. Una volta che la cellula produce la sua proteina, la cellula distrugge le istruzioni e poi si mette al lavoro per produrre quella specifica proteina.
Possibilità apparentemente infinite della tecnologia mRNA
Alcuni ricercatori hanno iniziato a chiedersi: cosa accadrebbe se la scienza potesse sviluppare un mRNA sintetico con una sequenza codificante specifica che potrebbe essere consegnata al corpo e istruire le cellule a creare qualsiasi tipo di proteina: agenti di crescita per riparare i tessuti danneggiati, enzimi per curare malattie rare o anche gli anticorpi per proteggere dalle infezioni.
Nel 1990, un gruppo di ricercatori dell'Università del Wisconsin ha effettivamente realizzato un mRNA sintetico e lo ha testato su topi di laboratorio. Il problema era che l'mRNA sintetico era sensibile alle difese dei topi ed è stato distrutto prima di raggiungere la cellula bersaglio per consegnare il messaggio in codice, afferma Paul Goepfert , MD, professore di medicina presso l'Università dell'Alabama a Birmingham ed esperto nella progettazione di vaccini. Molti nel mondo scientifico hanno visto questo come un difetto fatale e hanno rivolto le loro attenzioni altrove.
Ma due ricercatori dell'Università della Pennsylvania , Katalin Karikó, Ph.D., e l'immunologo Drew Weissman, MD Ph.D., credevano ancora nelle opportunità offerte dall'mRNA sintetico. Hanno deciso di trovare un modo per rendere l'mRNA più stabile. Nel 2005, dopo un decennio di minuziose ricerche, hanno scoperto che potevano usare minuscole palline di grasso chiamate nanoparticelle lipidiche , o LPN, per proteggere l'mRNA sintetico. Ciò ha conferito alla fragile molecola qualità simili a quelle nascoste che le hanno permesso di viaggiare al di fuori del radar del sistema immunitario.
Negli anni che seguirono, i ricercatori avrebbero esplorato le possibilità dell'mRNA utilizzando questa nuova tecnologia. Nel 2010, Cambridge, azienda farmaceutica e biotecnologica con sede nel Massachusetts Moderna Inc., è stata fondata per concentrarsi specificamente sulle tecnologie dei vaccini basate sull'mRNA. Il nome "Moderna" deriva letteralmente dalla combinazione delle parole "modificato" e "RNA".
Nel 2008, con sede in Germania, BioNTech, abbreviazione di Biopharmaceutical New Technologies, è stata fondata per sviluppare candidati farmaceutici di immunoterapia del cancro utilizzando la tecnologia mRNA. Nel 2018, la società ha collaborato con Pfizer Inc. con sede negli Stati Uniti . sviluppare vaccini antinfluenzali a base di mRNA.
E poi il mondo è stato colpito da una pandemia globale. I ricercatori di tutto il mondo hanno iniziato a dirigere tutti i loro sforzi verso lo sviluppo di un vaccino per il coronavirus.
In che modo i vaccini mRNA sono stati approvati così velocemente?
I virus non possono riprodursi da soli, hanno bisogno di un ospite per entrare nelle cellule e avviare il processo di replicazione per infettare le persone e farle ammalare. Affinché un vaccino mRNA funzioni, i ricercatori avevano bisogno di sapere quale proteina il virus stava usando come ospite. E per questo, avevano bisogno di decifrare il codice genetico di COVID-19. Questo processo è stato semplificato perché COVID era simile ad altri due coronavirus che avevano precedentemente infettato l'uomo: MERS e SARS .
Entro il 31 dicembre 2020, quando la Cina ha ammesso per la prima volta il cluster di virus simili alla polmonite, i ricercatori cinesi stavano già lavorando per identificare il codice genetico del virus . Circa due settimane dopo, il 12 gennaio 2020, hanno rilasciato i dati sul sequenziamento del gene . Questo ha dato ai ricercatori di tutto il mondo le munizioni per iniziare un vaccino.
"Sapevamo che la proteina spike era il tallone d'Achille", dice Goepfert.
Da lì, lo sviluppo del vaccino ha iniziato a muoversi rapidamente. "I vaccini mRNA sono suscettibili di uno sviluppo molto rapido. Siamo stati abbastanza fortunati da questo aspetto", afferma Goepfert. "Una settimana dopo, Moderna e Pfizer hanno fatto i loro vaccini". Le aziende sono state quindi in grado di andare avanti rispetto alle aziende farmaceutiche che sviluppano vaccini tradizionali e di passare rapidamente alla sperimentazione animale e, poco dopo, sono iniziate le sperimentazioni umane.
I vaccini mRNA sono efficaci quanto i vaccini tradizionali?
Sia i vaccini Moderna che quelli Pfizer/BioNTech stanno andando sorprendentemente bene. Gli studi hanno dimostrato che una doppia dose completa di vaccino Pfizer o Moderna fornisce rispettivamente il 95 percento e il 94% di protezione contro il virus originale.
Eppure appena la metà di tutti gli americani è completamente vaccinata.
"Uno dei motivi per l'esitazione del vaccino è che le persone hanno questo malinteso sul fatto che [i vaccini mRNA COVID] siano stati sviluppati così rapidamente e che, così facendo, abbiamo saltato la valutazione della sicurezza, il che non è affatto vero", afferma Goepfert.
"Questo vaccino è stato testato su un numero incredibile di persone ed è stato effettivamente sottoposto ai normali test di sicurezza di qualsiasi prodotto. E ora che è soggetto all'autorizzazione all'uso di emergenza abbiamo milioni di dati sulla sicurezza in più, in realtà più di qualsiasi altro prodotto che abbiamo avuto per un vaccino».
Questi vaccini mRNA funzionano così bene perché inducono più armi di difesa nel sistema immunitario, dice Goepfert. "Inducono la neutralizzazione degli anticorpi, che penso siano lance perché possono eliminare il virus prima ancora che tu venga infettato. Inducono anticorpi funzionali, che utilizzano le cellule per essere più efficaci. E inducono risposte dei linfociti T - entrambi aiutanti. e le risposte delle cellule killer, che sono estremamente importanti. Le cellule T aiutano a prevenire malattie gravi e morte".
I vaccini tradizionali neutralizzano anche gli anticorpi e inducono risposte anticorpali, ma "non agiscono anche sulla risposta dei linfociti T", afferma.
Il futuro dei vaccini mRNA
Quindi cosa riserva il futuro alla tecnologia dell'mRNA? Questo è probabilmente solo l'inizio. Infatti, nel 2017, erano già in corso due studi clinici per testare vaccini mRNA contro diverse malattie infettive, tra cui HIV, influenza, Zika e rabbia , e poi il COVID-19.
Un team di MD Anderson guidato da Scott Kopetz, MD, Ph.D., sta già utilizzando l'mRNA sul cancro del colon-retto in uno studio clinico di fase II per verificare se la tecnologia potrebbe prevenire il ripetersi del cancro .
"I vaccini mRNA possono essere utilizzati per colpire quasi tutti gli agenti patogeni", ha dichiarato John Cooke, MD, Ph.D., direttore medico dell'RNA Therapeutics Program presso lo Houston Methodist Research Institute, in un comunicato stampa per l'Association of American Medical Colleges. "Inserisci il codice per una particolare proteina che stimola una risposta immunitaria. È essenzialmente illimitato".
Ciò significa che gli scienziati pensano che malattie come la malaria, la tubercolosi, l'epatite B e la fibrosi cistica potrebbero essere prevenute in futuro con i vaccini mRNA.
"Questi vaccini sono notevoli", dice Goepfert. "Anche negli anziani, funzionano davvero, molto bene, il che è insolito per la maggior parte dei vaccini che abbiamo. Quindi è semplicemente straordinario".
Ora è fantastico
Di solito occorrono dai 10 ai 15 anni prima che i vaccini siano messi a disposizione del pubblico a causa di tutte le ricerche ei test necessari per svilupparli . Ma a quasi un anno dal giorno in cui Wuhan, i funzionari cinesi hanno rivelato che stavano combattendo un contagio sconosciuto , il primo vaccino COVID somministrato al di fuori degli studi clinici è stato somministrato negli Stati Uniti il 14 dicembre 2020.
