Ecco i nuovi vaccini nati dalla genomica

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Un gruppo di ricerca internazionale, coordinato dal Dipartimento di Bioscienze dell’Università Statale di Milano, ha sviluppato un nuovo metodo per creare vaccini più sicuri e più stabili.

La ricerca, pubblicata sulla rivista Structure, rappresenta il primo caso in Italia di scoperta e analisi di antigeni secondo il nuovo approccio, noto come “vaccinologia strutturale”. Grazie a questa metodologia il gruppo milanese, in collaborazione con l’Istituto di Chimica Del Riconoscimento Molecolare del CNR di Milano, è stato in grado d’identificare un antigene proteico, in un batterio responsabile della melioidosi, malattia endemica nel Sud Est Asiatico. La vaccinologia strutturale è un’evoluzione di quella tradizionale, nella quale il batterio o il virus responsabile della malattia, viene inattivato o ucciso, per poi essere iniettato al paziente per conferirgli l’immunità senza sviluppare la malattia associata. “Questa nuova metodologia verte invece sullo sviluppo di vaccini partendo non dal patogeno ma da indagini genomiche, strutturali e simulazioni al computer. Si è arrivati allo sviluppo della vaccinologia strutturale, attraverso un passaggio intermedio dato dalla reverse vaccinology”, spiega Martino Bolognesi dell’Università di Milano e fra i coordinatori della ricerca. A partire dagli anni ’90 infatti, Rino Rappuoli e la Novartis hanno sviluppato un nuovo modo di fare vaccini attraverso il sequenziamento del genoma dei patogeni. Grazie a sofisticati algoritmi al computer, vengono individuati un numero di antigeni maggiore rispetto all’approccio tradizionale; solo dopo l’identificazione degli antigeni viene iniziato lo studio del ruolo biologico di ciascuna proteina. Questo tipo di analisi è in grado di scartare le proteine innocue e di concentrarsi su quelle che possono essere più facilmente riconoscibili dal sistema immunitario.

“Noi abbiamo fatto un passo in avanti, unendo all’approccio genomico quello strutturale. I vari genomi di un patogeno vengono esaminati, andando a selezionare i più conservati, grazie poi alla bioinformatica siamo in grado di individuare le proteine che sono esposte sulla superfice cellulare del batterio, di queste viene studiata la struttura tridimensionale attraverso la cristallografia. Identificata la struttura si passa alla biologia computazionale che ha il compito, attraverso la simulazione, di capire quali sono le parti veramente reattive, ovvero i potenziali epitopi che legano gli anticorpi, innescando così la reazione immunitaria”, continua il coordinatore del team di ricerca.  

Gli epitopi vengono poi sintetizzati chimicamente e la loro potenzialità nel riconoscere gli opportuni anticorpi viene testata attraverso studi in vitro e in vivo. Utilizzando questo approccio, l’équipe milanese, collaborando anche con l’Università Autonoma di Barcellona, ha isolato e caratterizzato un antigene del patogeno Burkholderia pseudomallei, responsabile della meloidosi, malattia spesso fatale, endemica nelle zone tropicali del sud-Est asiatico e del Nord-Australia, che risulta particolarmente contagiosa soprattutto nella stagione delle piogge e nei periodi di coltivazione delle risaie. I ricercatori hanno identificato sulla superficie del batterio l’antigene proteico OppA, nella cui struttura 3D sono stati identificati tre potenziali epitopi, la cui reattività è stata provata con successo sui sieri di pazienti delle zone endemiche, permettendo di distinguere tra sieri di soggetti sani, di pazienti sieropositivi e di pazienti sopravvissuti alla malattia. “La prossima tappa, sarà il passaggio alla sperimentazione animale, cercando di mettere insieme anche qualche altro antigene. Il progetto è partito da soli due anni, non siamo ancora arrivati ad avere un vaccino, ma questo studio è il primo ad aver dimostrato la fattibilità del metodo, validando le diverse fasi sperimentali che compongono la vaccinologia strutturale”, afferma Bolognesi. Questo lavoro introduce un nuovo modello di sviluppo generale, sia nel campo della progettazione di vaccini che in quello della produzione di diagnostici. Sarà possibile infatti, produrre vaccini con costi minori e con un dimezzamento dei tempi. Inoltre questi nuovi vaccini godranno di elevata stabilità, che darà il vantaggio di poterli trasportare per lunghi viaggi e conservarli anche in ambienti con condizioni climatiche difficili. Un altro elemento da tenere in considerazione è che siamo di fronte a una metodologia meno pericolosa, dato che si lavora con il genoma invece di utilizzare l’intero patogeno.

”Questa ricerca è stata possibile grazie al finanziamento del Progetto triennale Vaccini della Fondazione Cariplo, che ha deciso di aiutare un progetto coraggioso, su una tematica che guarda avanti sia scientificamente che socialmente. Ecco questa è la dimostrazione che se nel nostro Paese la ricerca viene finanziata si possono avere risultati eccellenti”, ha concluso Bolognesi.

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