In che modo alcuni virus possono servire da vaccini contro altri virus

Ciascuno di noi è unico, in parte anche grazie al proprio DNA. E’ infatti il DNA a definire la nostra identità biologica, immagazzinando le informazioni di cui le nostre cellule hanno bisogno per funzionare. Date queste premesse, già da alcuni decenni gli scienziati hanno intuito che trasferire nuovi frammenti di DNA nelle cellule potesse essere la strada giusta per far acquisir loro nuove funzioni, anche potenzialmente terapeutiche. Ma in che modo possiamo veicolare un nuovo frammento di DNA all’interno delle cellule? La risposta è nella Natura: attraverso i virus.

INDICE

1. I virus
2. I vettori virali
3. Vaccini basati su vettori virali
4. La rivoluzione immunologica 

1. I virus

I virus sono per loro natura altamente efficienti nel veicolare il proprio patrimonio genetico nelle cellule che infettano.
Questo perché hanno bisogno delle cellule dell’organismo che li ospita per poter sopravvivere e riprodursi.
Il patrimonio genetico dei virus è solitamente immagazzinato in un involucro proteico chiamato capside.
Una volta che i virus legano la superficie della cellula target vi iniettano il proprio patrimonio genetico (sotto forma di DNA o di RNA) che passa dal capside all’interno della cellula.
Quest’ultima legge la nuova informazione genetica e produce quindi le proteine del virus che si auto-assembleranno a produrre nuove particelle virali.
Una volta prodotte, le particelle virali bucheranno le cellule che le ospitano e andranno a caccia di nuove cellule da infettare e in cui quindi continuare a riprodursi.

2. I vettori virali

Data la capacità dei virus di iniettare la propria informazione genetica nelle cellule dell’ospite facendogli poi produrre le proprie proteine, diversi scienziati hanno pensato di utilizzare appunto i virus come “Cavalli di Troia” per trasferire un’informazione genetica terapeutica all’interno delle cellule dei pazienti.

Se attraverso un processo di copia e incolla sostituiamo infatti i geni – frammenti di DNA – propri del virus con quelli che possono conferire un beneficio terapeutico possiamo potenzialmente creare dei veri e propri vettori virali.

A seconda del virus dal quale iniziamo è possibile generare vettori virali che differiscono per molteplici caratteristiche quali il tipo di cellula infettabile (cellule del sangue vs cellule della pelle vs neuroni, etc…) e la quantità di informazioni genetiche trasferibili.

L’idea di usare i vettori virali per trasferire materiale genetico terapeutico e curare quindi le malattie è alla base di una relativamente nuova branca della medicina chiamata terapia genica che si è già mostrata in grado di curare alcune malattie genetiche quali l’ADA-SCID e di poter sviluppare vaccini contro diversi agenti infettivi.

3. Vaccini basati su vettori virali

Come usare quindi vettori derivati da virus come vaccini contro altri virus?
Ciascun virus ha una propria proteina chiave con la quale apre le nostre cellule e ci infetta.

Immaginiamo di voler vaccinare le persone contro un virus X: se inseriamo il gene che codifica per la proteina chiave del virus X in un vettore virale derivato da un virus Y e lo somministriamo alle persone, questo nuovo vettore ibrido entrerà nelle nostre cellule e vi inietterà l’informazione genetica per produrre la proteina chiave del virus X.

Una volta prodotta, la proteina chiave del virus X verrà rilasciata nell’organismo e stimolerà una risposta immunologica, ovvero linfociti ed anticorpi specifici contro di essa.

Nel momento in cui i vaccinati entreranno in contatto con il verso virus X, la sua proteina chiave verrà riconosciuta dagli anticorpi presenti nel loro organismo e l’infezione verrà quindi bloccata con buone probabilità.

Questo concetto è alla base del primo vaccino contro Ebola e dei vaccini di Johnson & Johnson e AstraZeneca contro il COVID-19.

In quest’ultimo caso il vettore virale è stato derivato da un adenovirus che è normalmente responsabile di una forma di raffreddore negli scimpanzè. Una versione attenuate di questo virus, incapace di riprodursi nelle cellule umane e di danneggiarle, è stata ingegnerizzata dagli scienziati per veicolare l’informazione genetica che codifica per la proteina spike, la chiave che SARS-CoV-2 (il virus responsabile del COVID-19) utilizza per infettare le cellule umane.

Una volta che questo vettore adenovirale viene somministrato, le nostre cellule cominciano a produrre la proteina spike. Il sistema immunitario scatenerà quindi contro questa proteina la produzione di anticorpi, le nostre guardie di sicurezza contro una potenziale infezione da parte del vero coronavirus.

4. La rivoluzione immunologica

Veicolando all’interno delle cellule umane un’informazione genetica capace di attivare il sistema immunitario contro le proteine dei patogeni, i vettori virali potrebbero rappresentare l’arma definitiva della cosiddetta rivoluzione immunologica – una corrente relativamente nuova che utilizza il sistema immunitario per combattere non soltanto i virus, ma anche i tumori.

Anche se, come nel caso dei vaccini contro COVID-19, alcuni ottimi risultati sono già sotto gli occhi di tutti, esistono ancora alcune sfide da dover superare: tra le principali, la pericolosa e dannosa diffidenza verso la Scienza in generale ed i vaccini in particolare…

Redazione scientifica – Nabu Creative Studio

Bibliografia:

1. Viruses: Structure, Function, and Uses. Molecular Cell Biology. 4th edition. 
2. Viral Vectors for Gene Therapy. Pharmacology & Therapeutics 
3. Application of Viral Vectors for Vaccine Development with a Special Emphasis on COVID-19. Viruses  
4. 5 Cognitive-biases–that–explain–why–people–still-dont-vaccinate. Forbes