Vaccini di nuova generazione: cosa sono?

Sono decenni che scienziati da tutto il mondo studiano l’RNA, nonostante le difficoltà tecniche legate alla struttura stessa della molecola.

Infatti, mentre il DNA è una molecola a doppio filamento e quindi stabile, l’RNA in natura si ritrova più frequentemente come un singolo filamento che lo rende facilmente degradabile.

In particolare, esistono tre tipi diversi di RNA, comuni a tutti gli organismi cellulari e tutti coinvolti nella sintesi delle proteine:

• l’RNA messaggero (mRNA), depositario delle informazioni;
• l’RNA ribosomiale (rRNA) che collabora con i ribosomi per trasformare le informazioni del messaggero in proteine;
• l’RNA transfer (tRNA), necessario per la traduzione del messaggero in proteine.

Pochissimi studiosi avrebbero scommesso sul futuro terapeutico dell’RNA messaggero, ma oggi sono proprio queste molecole che stanno facendo la differenza.

Che cos'è l'RNA messaggero?

L’RNA messaggero (mRNA) è stato scoperto nel 1961. Ricopre un ruolo fondamentale per la sopravvivenza dell’essere umano, essendo indispensabile per produrre le proteine.

La "ricetta" per la produzione delle proteine viene “custodita” sì nel DNA, ma è poi l’RNA messaggero che la distribuisce in tutte le cellule dando informazioni circa il momento e il luogo di produzione.

Da qui nasce l’idea negli anni ’90 di utilizzare degli RNA messaggeri sintetici a scopo terapeutico: introdurre all’interno delle cellule un’informazione, l’RNA messaggero per l’appunto, per produrre una proteina terapeutica.

Quali sono i limiti dell’RNA messaggero e come vengono superati?

Il primo grosso limite che i ricercatori hanno dovuto fronteggiare è stata l’instabilità dell’RNA e la sua tendenza a degradarsi velocemente. Infatti, mentre il DNA è un acido nucleico costituito da un doppio filamento, organizzato in una doppia elica, che conferisce quindi a questa molecola una grande stabilità, l’RNA è una molecola a singolo filamento, più fragile.

Il rischio è che venga rapidamente “demolita” prima ancora di aver portato il messaggio all’interno delle cellule.

Grazie alla scoperta delle nanotecnologie, è stato possibile superare questo ostacolo: inglobando le delicate molecole di RNA all’interno di piccolissime bolle di grasso (nanoparticelle lipidiche), queste riescono a raggiungere la loro destinazione ancora integre. Infatti, lo strato di grasso si fonde con la membrana esterna delle cellule così che le molecole di RNA messaggero vengano rilasciate all’interno della cellula stessa.

Quando inizia la storia dei vaccini a mRNA?

Negli anni ’80 è stata prodotta la prima molecola di mRNA sintetico: l’allora neolaureato Robert Malone riuscì a far produrre alle sue cellule di laboratorio la proteina di interesse. Come? Mescolando le molecole di RNA appena sintetizzato a goccioline di grasso. Da lì l’ipotesi: se le cellule riescono a produrre proteine a partire da mRNA che viene dall’esterno, si può considerare l'RNA un farmaco?

Qualche anno dopo, questo traguardo ha spinto la biologa ungherese Katalin Karikò e l’immunologo Drew Weissman a sviluppare un vaccino a mRNA per l’HIV.

La ricerca e lo sviluppo di vaccini a mRNA venivano però considerati ancora troppo costosi dalle aziende farmaceutiche. Fino al 2000, quando nacquero BioNTech e Moderna. La piattaforma a mRNA è stata presa in considerazione per lo sviluppo di vaccini contro agenti patogeni infettivi, soprattutto dopo i tanti fallimenti dei vaccini convenzionali (vedi l'HIV-1, il virus dell’herpes simplex e il virus respiratorio sinciziale).Difatti, attualmente, questa tipologia di vaccino costituisce un possibile strumento vincente contro l’HIV (vedi l’apposita scheda di approfondimento).

Fu subito chiaro quanto i vaccini a mRNA soddisfino i requisiti di un vaccino clinico ideale: sicuro, versatile e di veloce disegno, progettazione e produzione, anche su larga scala. La ricerca sui vaccini a mRNA ha raggiunto il suo picco tre anni fa, in tempi non sospetti.

I campi applicativi dei vaccini a mRNA vanno oltre il Covid-19: la ricerca sta prendendo in considerazione lo sviluppo di vaccini di questo tipo che combattano anche altri coronavirus e altre malattie infettive. Così come i virus dell’influenza, dell’herpes, dell’epatite C, dell’HIV, della malaria, e per il morbo di Lyme. Ed infine nulla toglie che in un futuro non troppo lontano si sviluppino vaccini anche contro malattie genetiche rare, orfane di cura.

Come funziona un vaccino a mRNA?

Generalmente, un vaccino ha lo scopo di stimolare il sistema immunitario a difendersi da determinate malattie, “presentandogli” l’agente patogeno in via preventiva.

Oggi, la maggior parte dei vaccini è a base di virus attenuati o morti. I vaccini a mRNA, invece, usano un codice genetico, quello contenuto appunto nella molecola di RNA messaggero, per istruire le cellule del nostro corpo a produrre proteine che poi il sistema immunitario riconoscerà come estranee producendo anticorpi e, in seguito, cellule della memoria.

                                                                                                        Giovanna Spinosa

❗❗ Se vuoi saperne di più sul mondo dei vaccini, leggi anche: https://www.biodaily.it/vaccini/

Fonti

• https://www.pennmedicine.org/mrna#how-it-works;
• https://www.nature.com/articles/d41586-021-02483-w;
• https://www.nature.com/articles/nm1209;
• M. Pontecorvo, Storia delle vaccinazioni: dalle origini ai giorni nostri, edizioni Ciba-Geigy, 1991;
• https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/nejmra1204186.