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Foto di Couleur da Pixabay Un recente studio pubblicato su Frontiers in Immunology ha scoperto che gli antigeni alimentari, in particolare le proteine come quelle del latte, potrebbero giocare un ruolo fondamentale nel prevenire la crescita dei tumori nell’intestino tenue. Questa ricerca innovativa ha mostrato come tali antigeni siano in grado di attivare il sistema immunitario intestinale, in…

La difficile strada verso un vaccino per il coronavirus. Lo sviluppo di un vaccino sembra la strada più razionale per contrastare la pandemia di coronavirus, ma le incertezze sulla sua efficacia e sulla sua durata sono varie. Inoltre, come spiega uno dei massimi esperti mondiali di biotecnologie, i tempi per la sua produzione e la distribuzione a tutta la popolazione mondiale potrebbero essere lunghi, e il costo estremamente elevato. In caso di epidemie di malattie infettive, il pensiero corre subito ai vaccini, per una buona ragione. Sono sicuri, relativamente costosi e hanno funzionato bene per malattie come il vaiolo, la polio, la febbre gialla e, più di recente, Ebola.

Un vaccino arriverà altrettanto facilmente per il nuovo coronavirus? La risposta è forse sì, forse no. Il "forse sì" deriva dall'osservazione che negli studi sugli animali i coronavirus stimolano forti risposte immunitarie, che sembrano in grado di mettere fuori combattimento il virus. Il recupero di chi si ammala di Covid-19 può essere in gran parte dovuto a una risposta immunitaria efficace. Il "forse no" deriva dall'evidenza altrettanto forte, almeno con i precedenti virus SARS e MERS, che l'immunità naturale a questi virus è di breve durata. In effetti, alcuni animali possono essere reinfettati esattamente con lo stesso ceppo che ha causato la precedente infezione. Questo solleva altri interrogativi cruciali con risposte altrettanto ambigue. Se un vaccino si dimostrasse efficace, lo sarebbe a lungo? Ora come ora, non possiamo esserne sicuri. Quanto tempo ci vorrà perché sia sviluppato? Possiamo sperare che sarà sviluppato rapidamente, ma non possiamo essere certi. Per capire meglio questo, è importante capire in che modo il corpo si protegge dagli organismi invasori. Come il nostro corpo ci protegge dalle malattie Alcune barriere fisiche e chimiche – pelle, muco, acido gastrico – proteggono il corpo dalle infezioni 24 ore su 24. La prima linea di difesa è l'immunità innata, una risposta immunitaria immediata e non specifica alle moltitudini di virus e batteri estranei, o agenti patogeni, che incontriamo ogni ora di ogni giorno. Questa immunità include le difensine, le antiche proteine antimicrobiche che mobilitano le vie cellulari nella lotta contro gli agenti patogeni, e i macrofagi, i globuli bianchi che vanno a caccia di tutto ciò che è estraneo per divorarlo. L'obiettivo finale di una risposta immunitaria innata è quello di essere ampiamente efficace. Di solito ci riesce, ma non sempre.

La seconda linea di difesa è l'immunità adattativa, in cui l'organismo sviluppa una risposta protettiva di lunga durata, specifica contro ciò che ha visto in precedenza. Essa sfrutta due branche del sistema immunitario: i linfociti B che producono anticorpi, e i linfociti T, che attaccano e uccidono i microrganismi invasori o le cellule colpite da questi microrganismi. In molti casi, l'immunità adattativa a una malattia dura a lungo: a volte dura una vita, spesso 10 anni o più. Altre volte la risposta immunitaria è di breve durata, come sembra nel caso del nuovo coronavirus, stando ai primi esperimenti. Non tutti possono tollerare di superare le due-otto settimane necessarie perché l'immunità adattativa si completi gradualmente, ed è qui che entra in gioco la vaccinazione. I vaccini prevengono la malattia simulando l'infezione, insegnando al sistema immunitario a riconoscere, ricordare e combattere un determinato agente patogeno prima che si verifichi l'infezione vera e propria. Anziché scatenare organismi virulenti nell'organismo, un vaccino costruisce l'immunità usando gli antigeni, le molecole virtualmente innocue che si trovano sulle superfici del patogeno. Gli antigeni sono abbastanza estranei da innescare la produzione di anticorpi, ma non abbastanza pericolosi da causare malattie. Grazie alla vaccinazione, ciò che il corpo normalmente imparerebbe a sue spese – in modo inaspettato, doloroso e con costi enormi  – può essere assimilato in condizioni controllate e con relativa facilità.   Tipi di vaccini Ci sono molti modi per sviluppare un vaccino in grado di contrastare con successo le malattie infettive. Il primo a essere inventato, il vaccino contro il vaiolo, utilizzava un Vaccinia virus vivo, abbastanza simile all'agente infettivo originale, ma non del tutto. A differenza della sua controparte che causa la malattia e che ha ucciso circa 300 mil

ioni di persone nel suo periodo di massimo sviluppo, il Vaccinia virus causava solo sintomi lievi in pazienti sani. Questo metodo può essere replicato identificando un virus "simile" che innesca la risposta immunitaria desiderata senza scatenare effettivamente la malattia. Un'altra opzione è un ceppo attenuato del virus, utilizzata per sviluppare il vaccino contro la febbre gialla. Poiché il virus è ancora vivo, anche se indebolito, dà all'organismo un'istruzione duratura su come neutralizzarlo. L'immunità protettiva che ne risulta potrebbe durare decenni. Il problema principale di questo tipo di vaccino è che non tutti hanno un sistema immunitario abbastanza sano da gestire il virus vivo, a prescindere quanto è diventato debole. Nei vaccini morti, come il vaccino antipolio, il virus è stato inattivato e quindi non può replicarsi, il che significa che di solito devono esserne somministrate diverse dosi nel tempo. Nel caso dei vaccini subunitari, come quelli disponibili per l'epatite B e il papillomavirus umano (HPV), si iniettano nei muscoli specifiche porzioni del virus. Di solito vengono somministrati con adiuvanti, dosi di richiamo che inondano strategicamente il sito di iniezione di cellule immunitarie causando l'infiammazione. A differenza di altri tipi di vaccini, che possono causare complicazioni o addirittura morte in persone con immunodeficienze croniche o altre comorbilità, quasi tutti possono resistere alla risposta immunitaria innescata da un vaccino subunitario.

Per rilasciare in modo sicuro i frammenti virali che costituiscono una sottounità vaccinale, gli scienziati purificano i composti proteici e li inseriscono in un virus innocuo, destinato a non sopravvivere a un pericoloso viaggio attraverso il corpo umano. Noti come vettori virali, questi sono stati utilizzati per creare il vaccino contro Ebola. Nel caso del nuovo coronavirus, per esempio, il vettore adenovirus sarebbe una scelta azzeccata. Per molti anni, le aziende biotecnologiche hanno tentato senza successo di produrre vaccini genetici, che usano il codice genetico al posto del virus vero e proprio o delle sue singole parti. Un candidato importante per il vaccino Covid-19 è basato sull'RNA, che il virus usa come codice genetico, ma non è ancora stato sperimentato. Poiché siamo nel campo dell'ignoto, non sappiamo quale tipo di vaccino funzionerà e la strategia migliore è quella di provarli tutti, compiendo uno sforzo enorme che fortunatamente è già in corso. Perché lo sviluppo del vaccino richiede così tanto tempo Perché Anthony Fauci dice che potrebbero volerci 18 mesi per produrre un vaccino sicuro e perfettamente funzionante? La difficoltà è trovare un vaccino che funzioni contro una malattia molto particolare, da un lato, e per tutta l'umanità dall'altro. Per questo motivo, normalmente lo sviluppo di un vaccino procede a un ritmo estremamente lento rispetto ad altri prodotti farmaceutici: non per mancanza di tentativi o di innovazione, ma perché la sicurezza dev’essere dimostrata al di là di ogni dubbio. I farmaci generalmente sono prescritti a persone malate in base alle necessità; i vaccini generalmente sono somministrati in massa a persone sane.  Quando si somministrano trattamenti sperimentali a pazienti ricoverati in ospedale ci vogliono un paio di giorni per determinarne la sicurezza e l'efficacia; quando si iniettano i vaccini in soggetti non ancora malati, potrebbero volerci anni. Aggiungete la sfida a più livelli di produrre e distribuire un bene confezionato in un mercato globale volatile, considerate una stima di centinaia di milioni di dollari di costi, e voilà: capirete perché molti esperti dubitano che avremo un vaccino Covid-19 già in autunno.

L'autore Biologo, imprenditore e filantropo, William A. Haseltine è stato professore alla Harvard Medical School e alla Harvard School of Public Health, ed è noto per le sue ricerche pionieristiche su cancro, HIV/AIDS e genomica. © www.williamhaseltine.com Sappiamo che alcune risposte anticorpali possono realmente peggiorare una malattia. E' stato così molto di recente per il virus della dengue nelle Filippine, e c'è qualche indicazione che problemi di questo tipo potrebbero sorgere con il nuovo coronavirus. Se un vaccino deve essere somministrato a una parte considerevole della popolazione umana, spetta a noi procedere con la massima cautela. Dobbiamo comunque muoverci il più velocemente possibile con il maggior numero possibile di risorse, ma dobbiamo farlo con prudenza, o rischieremmo di esacerbare la diffusione dell'attuale pandemia. Dobbiamo testare rigorosamente le decine di candidati al vaccino in corsa per trovarne uno che funzioni, e questo richiederà ingenti finanziamenti. In media, sottoporre un vaccino ai test clinici può costare 25.000 dollari o più a partecipante. E potrebbero essere necessari anche decine di migliaia di partecipanti per garantire che un candidato al vaccino sia efficace e sicuro. Ciò significa che servirebbero oltre 250 milioni di dollari solo per reclutare soggetti per un singolo candidato al vaccino. Moltiplicando quei 250 milioni di dollari per 10 – il numero minimo di vaccini, a mio parere, che devono raggiungere questo stadio – e aggiungendo i costi della ricerca e dello sviluppo di un processo di produzione, e la somma totale potrebbe essere di circa 10 miliardi di dollari. Ma anche 10 miliardi di dollari sarebbero un prezzo basso da pagare per sviluppare un mezzo in grado di fermare una pandemia che sta paralizzando le economie di tutto il mondo. Qualunque sarà la cifra necessaria per sviluppare un vaccino valido, ne varrà la pena. Non possiamo permetterci di non farlo.  (L'originale di questo articolo è stato pubblicato su "Scientific American" il 6 aprile 2020. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.) 

Non è certamente la prima volta che si parla di nanotecnologia e sclerosi multipla. Già nel Novembre 2012 uno studio americano aveva messo a punto una nanoparticella biodegradabile che sarebbe stata molto importante nella risoluzione di tante patologie autoimmuni, fra cui in particolare la sclerosi multipla. La nanoparticella creata dai ricercatori della Northwestern University era in grado di trasportare un antigene che aiuta il sistema immunitario a riconoscere la mielina e a far sì che essa non diventasse oggetto della sua reazione. Come è noto, la mielina è la guaina che forma un isolamento e un rivestimento protettivo intorno alle fibre nervose, ed è per tale motivo vitale al funzionamento normale del sistema nervoso. L’aggressione del sistema immunitario alla guaina mielinica rappresenta il meccanismo alla base dell’insorgenza della sclerosi multipla. Il metodo messo a punto dai ricercatori americani, descritto sulla rivista Nature Biotechnology, opera una sorta di reset del sistema immunitario. Su modello murino, l’antigene trasportato dalla nanoparticella consentiva al sistema immunitario di riconoscere la guaina, preservandola da ulteriori attacchi. La sostanza della nanoparticella era il Poly (lactide-co-glycolide) (PLG), costituita da acido lattico e acido glicolico, metaboliti naturali del corpo umano, ed è stata sviluppata da Lonnie Shea, professore di ingegneria chimica e biologica. 

Di nanotecnologia, poi se n’è parlato anche a Dicembre 2015 attraverso un nuovo studio condotto dalla Northwestern University di Chicago: con una speciale nanoparticella, sviluppata e sperimentata nell’ambito della ricerca, sembrava possibile prevenire il manifestarsi della malattia anche in seguito alla morte delle cellule cerebrali.

Questo studio dimostrava che la sclerosi multipla può essere causata dall’interno, con una risposta immunitaria attivata direttamente da un danno agli oligodendrociti nel sistema nervoso centrale. Gli oligodendrociti sono preposti alla “manutenzione” della guaina mielinica; se muoiono, la guaina mielinica si distrugge. L’ipotesi formulata dallo studio suggerisce che quando questo accade, i sottoprodotti della distruzione della guaina mielinica sono identificati dal sistema immunitario come corpi estranei o antigeni, determinando la risposta immunitaria che colpisce la guaina mielinica nella sua interezza.

L’esperimento è consistito nell’utilizzo di un topo geneticamente modificato, nel quale la morte degli oligodendrociti provocava problemi alla deambulazione. Dopo la somministrazione delle nanoparticelle il sistema nervoso centrale ha rigenerato la guaina mielinica, permettendo all’animale di camminare nuovamente. Sei mesi dopo, la malattia si è ripresentata. Ciò dimostrava dunque l’ipotesi degli scienziati, secondo cui è proprio la morte degli oligodendrociti a scatenare la sclerosi multipla. 

Gli esperimenti attuali con la nanotecnologia avanzata potranno aiutare i ricercatori a progettare nuove terapie per la sclerosi multipla che si basano sulla promozione di cellule T regolatorie piuttosto che sopprimere quelle che causano l’infiammazione. Le cellule T regolatorie sono in grado di controllare la risposta infiammatoria contro la mielina che si verifica nella SM, mantenendo intatta la salute del sistema immunitario. “Le tecnologie ingegneristiche mirate alle malattie autoimmuni potrebbero aprire la strada a nuove opzioni di trattamento per la SM”, ha detto in un comunicato stampa Christopher Jewell, professore assistente presso il Dipartimento Fischell di Bioingegneria presso l’Università del Maryland e principale autore dello studio. “Tuttavia, per sviluppare terapie di nuova generazione, i bioingegneri necessitano di una comprensione di base sulle caratteristiche specifiche che sono fondamentali per la progettazione della terapia”, ha aggiunto Jewell. Lo studio, dal titolo “Engineering Immunological Tolerance Using Quantum Dots to Tune the Density of Self-Antigen Display,” ovvero “Costruire la tolleranza immunologica utilizzando i punti quantici per ottimizzare la densità degli autoantigeni”, ha dimostrato che i processi che guidano l’infiammazione o la tolleranza immunitaria sono influenzati dalla concentrazione e dalla forma degli antigeni.

Gli antigeni sono piccoli pezzi di proteine, mostrati come bandiere sulla superficie di tutte le cellule. Gli antigeni sono sostanze in grado di indurre una risposta da parte del sistema immunitario. Vengono indicati con la sigla Ag. Sono, in atri termini, sostanze riconosciute come “non self”, vale a dire non appartenenti all’organismo. Non si può parlare di antigeni senza menzionare gli anticorpi che sono  delle proteine, dette immunoglobuline prodotte dai linfociti in risposta proprio alla presenza degli antigeni. Essi vengono indicati con la sigla Ab, anti body. Il loro compito è quello di distruggere l’antigene. Infatti, quando viene rilevato un antigene estraneo, come batteri o virus, si attiva una reazione immunitaria. Nella Sclerosi Multipla, il sistema immunitario reagisce erroneamente agli antigeni mielinici. Per tale patologia ma anche per altre malattie autoimmuni, i ricercatori stanno ancora cercando il motivo per cui il sistema immunitario fa questo errore.

Pubblicato nella rivista Advanced Functional Materials, lo studio ha dimostrato che quando molti punti quantici vengono caricati con alcune molecole di antigene della mielina, emerge la tolleranza. Al contrario, esporre topi a pochi punti quantici che sono stati pesantemente caricati con antigeni favorisce l’infiammazione. I punti quantici sono uno strumento eccellente per studiare questi processi, in quanto offrono indicazioni su numerosi requisiti tecnici. Sono sufficientemente piccoli per viaggiare attraverso i vasi linfatici e si accumulano nei linfonodi. I ricercatori possono anche progettarli bioingegneristicamente in modo da possedere un numero preciso di antigeni. Inoltre, sono fluorescenti, e ciò consente ai ricercatori di rintracciarli mentre percorrono il corpo. La tecnica di utilizzo dei punti quantici per la visualizzazione delle proteine e delle cellule, non è comunque nuova. Quest’ultima, infatti, venne messa a punto attraverso uno studio condotto nel 2007 da Roberto Bonasio, che ottenne il suo PhD ad Harvard grazie al finanziamento della Fondazione Giovanni Armenise-Harvard, in collaborazione con il dottor Christopher Carman e il professor Ulrich von Andrian. I ricercatori riuscirono a legare dei segnali luminosi a specifiche proteine in cellule vive. Questa idea base non era nuova ma per la prima volta riuscirono a fare ciò con i Quantum Dots (punti quantici) legati alla proteina in modo covalente. 

In questo recente studio, trovare una composizione ottimale di antigeni sui punti quantici ha fornito risultati piuttosto sorprendenti. I topi così tanto debilitati dalla malattia da essere parzialmente paralizzati, hanno presentato degli evidenti miglioramenti. Il trattamento ha quasi eliminato la paralisi, hanno osservato i ricercatori nella loro relazione.

“Uno dei nostri risultati più emozionanti è che la tolleranza e l’eliminazione della paralisi in un modello murino pre-clinico  sono state molto più evidenti quando i peptidi mielinici sono stati visualizzati su molti punti quantistici a una bassa densità pari a 25 per punto, anziché meno punti quantici che presentavano lo stesso numero di peptidi ma ad alta densità, pari a 65 per punto”, ha detto Cristopher Jewell.

“Sviluppare conoscenze specifiche o linee guida di progettazione come queste potrebbero consentire terapie più selettive e efficaci per curare la SM e altre malattie immunitarie”, ha dichiarato Jewell. “Generalmente, perché il corpo umano è così complesso, le scoperte in medicina si sono basate su prove ed errori. Ma, usando approcci di progettazione razionale – capendo che cosa potenzialmente viene controllato da ciascuna terapia – abbiamo il potenziale per trasformare il modo in cui viene affrontata la malattia “, ha concluso.

Fonti

https://notiziemediche.it/sclerosi-multipla/sclerosi-multipla-scienziati-usa-individuano-una-nuova-causa-e-una-cura-innovativa/ http://www.molecularlab.it/news/view.asp?n=5597 https://multiplesclerosisnewstoday.com/2017/06/16/quantum-dots-loaded-with-myelin-antigens-build-immune-tolerance-in-ms-mice-study/ https://multiplesclerosisnewstoday.com/2017/06/16/quantum-dots-loaded-with-myelin-antigens-build-immune-tolerance-in-ms-mice-study/ https://eurekalert.org/pub_releases/2017-06/uom-ubd061317.php http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)1616-3028 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201700290/abstract

Anticorpi in pazienti SM riconoscono una proteina specifica ​​di un comune batterio delle vie respiratorie

Cari lettori, Inizia un nuova settimana e si torna alle consuete rubriche settimanali. Oggi vi parlerò di una interessante ricerca che ha attirato immediatamente la mia attenzione: un team internazionale di ricercatori dei Dipartimenti di Biologia e Chimica del Massachusetts Institute of Technology, hanno scoperto una proteina microbica dal patogeno Haemophilus influenzae, che viene riconosciuta…