Scienza

Covid: che cos'è e come funziona un vaccino a mRNA

In attesa di dati scientifici sul vaccino anti-covid di Pfizer, ecco la tecnologia su cui si basa spiegata a domande e risposte con l'aiuto di un esperto.

Se la notizia di un vaccino anti-covid con il 90% di efficacia lanciata dalla Pfizer dovesse essere confermata da dati scientifici, si potrebbe cominciare a sperare in un punto di svolta nella lotta globale alla pandemia. Mentre aspettiamo evidenze più solide sulla sperimentazione di questo vaccino a mRNA, ecco, con l'aiuto di un esperto, qualcosa di più sulla rivoluzionaria tecnologia su cui si basa.

Che cos'è l'mRNA?
L'mRNA, o RNA messaggero, è il materiale genetico che contiene le istruzioni per la sintesi di nuove proteine. Di norma l'mRNA trasporta le informazioni genetiche codificate dal DNA del nucleo della cellula fino al citoplasma cellulare, dove queste istruzioni sono utilizzate per mettere assieme i mattoncini costituenti le proteine, gli amminoacidi. Questo processo serve a costruire, riparare e mantenere le fondamentali funzioni biologiche: il nostro corpo lo sa fare, e lo fa in continuazione.

I virus non sono formati da cellule dotate di nucleo e non ha per questo senso parlare di RNA messaggero. «Un virus è, per usare una definizione coniata da un collega, una cattiva notizia avvolta in un giornale», racconta a Focus.it Giuseppe Novelli, professore di Genetica Umana all'Università di Roma Tor Vergata: «il coronavirus SARS-CoV-2 è un singolo filamento di RNA composto di 30.000 mattoncini e avvolto in un involucro di proteine. Quando infetta una cellula, la molecola di RNA viene liberata dall'involucro, e utilizza la macchina cellulare per fare copie di se stessa.»

Un vaccino a mRNA come quello sviluppato da Pfizer e BioNTech, o come quello di un'altra casa farmaceutica, la Moderna, contiene la "ricetta" per creare le proteine principali che aiutano il coronavirus SARS-CoV-2 a infettare l'organismo, come la proteina spike, che rappresenta la chiave di ingresso nelle cellule. I ricercatori hanno quindi prodotto in laboratorio piccoli segmenti di RNA che, catturati dalle nostre cellule, dirigono la formazione della proteina spike - e non di tutto il resto di cui il virus ha bisogno per infettare altre cellule. Ma la proteina spike prodotta in questo modo è sufficiente a stimolare la produzione di anticorpi.

Come funziona un vaccino a mRNA?
Iniettato il vaccino, le cellule ricevono l'mRNA dentro un piccolo involucro di grassi (per entrare nelle cellule) e lo usano come stampo per ricavare proteine virali. Da sola, senza il resto del virus, la spike è innocua, ma mette in allarme il sistema immunitario e lo induce a produrre anticorpi. A quel punto, quando e se una persona vaccinata dovesse "incontrare" il coronavirus SARS-CoV-2, i suoi anticorpi riconosceranno la spike perché già incrociata in nell'attacco simulato col vaccino, e nella maggior parte dei casi agiranno di conseguenza - il sistema immunitario riconoscerà e attaccherà il virus prima che provochi l'infezione.

In che cosa si distingue questa nuova tecnologia?
«La novità del vaccino di Pfizer e BioNTech è che non deve ricorrere a un altro virus preformato», continua Novelli. La tecnologia tradizionale su cui si basano vaccini come quello di AstraZeneca sfrutta un adenovirus (un virus che causa il raffreddore e che incontriamo spesso) a cui viene cambiata l'informazione genetica per veicolare parti del nuovo coronavirus adatte a stimolare una risposta immunitaria.

«Si crea un virus ibrido adenovirus-coronavirus che stimolerà anticorpi contro entrambe le parti, quella conosciuta e quella nuova. Ma non sempre, in biologia, a+b dà c: il sistema immunitario potrebbe decidere di non disturbarsi a creare anticorpi contro la parte di patogeno che già conosce, specialmente negli individui anziani. In linea generale questa strategia potrebbe rivelarsi un po' meno efficace rispetto al vaccino a mRNA, che introduce unicamente informazioni di un virus del tutto nuovo.»

La tecnologia del vaccino di Pfizer e BioNTech fa sì che sia il corpo stesso a produrre le proteine "bersaglio", senza bisogno di virus né di sue parti, neppure depotenziate. «È un approccio completamente inedito che non è mai stato utilizzato in un vaccino per l'uomo. E questo perché la scienza evolve: le tecniche di ingegneria genetica che oggi permettono di smontare i virus non esistevano 10 anni fa.»

Che vantaggi dà?
Da qualche anno un piccolo numero di aziende come BioNTech, partner della Pfizer e vera protagonista dello sviluppo di questo vaccino, studia la tecnologia a mRNA per sviluppare cure contro il cancro e alcune rare malattie genetiche. Quando il nuovo coronavirus ha iniziato a diffondersi, in primavera, i ricercatori hanno velocemente adattato la ricerca al profilo genetico del SARS-CoV-2, che era stato sequenziato in diversi laboratori del mondo. La tecnologia si basa essenzialmente sulla sequenza genetica del virus (un patogeno con un tasso di mutazioni molto basso), il che ha, in un certo senso, reso più facile indirizzare lo studio in quella direzione.

Anche il processo produttivo è più veloce. Anziché dover produrre virus depotenziati, vettori virali o proteine che abbiano le caratteristiche tipiche di quelle virali (con gli stessi zuccheri superficiali e la stessa esatta struttura 3D), ci si dedica esclusivamente alle sequenze di RNA, un processo più semplice ed economico, facilmente replicabile in più laboratori, trasferibile anche ad altri bersagli e utilizzabile anche quando serve prendere di mira non uno solo ma più antigeni. «Soprattutto, il sistema è versatile, perché permette di generare nuovi segmenti di RNA al computer, sintetizzarli e usarli per stimolare altri anticorpi», spiega Novelli.

Serve solo per la CoViD-19?
Il potenziale di questa tecnologia si spinge ben oltre la covid. Lo stesso principio (introdurre istruzioni in forma di mRNA nell'organismo) potrebbe essere sfruttato per spingere il corpo umano a produrre proteine complesse o esprimere potenti anticorpi monoclonali. Già prima della pandemia, la Moderna stava lavorando a vaccini a mRNA contro alcuni tipi di cancro: l'idea è quella di allenare il sistema immunitario a riconoscere le proteine specifiche prodotte da quel tumore e stimolare i linfociti T, che hanno il compito di uccidere le cellule infette o cancerose. 

Quali sono i limiti?
Per combattere i virus serve però attivare anche le cellule B, incaricate di produrre anticorpi che marcano il patogeno e lo segnalano come bersaglio da distruggere. Su questo tipo di cellule, che non entrano in gioco contro i tumori, c'è ancora poca esperienza. Vari trial clinici per vaccini a mRNA da usare contro l'influenza, il citomegalovirus, l'HIV, la rabbia e Zika non sono infatti mai arrivati alla fase di sperimentazione sull'uomo.

Sul vaccino per la covid «il vero problema che vedo è legato alla catena del freddo», conclude Novelli: «l'RNA è instabile e deve essere conservato a temperature di almeno -70 °C. Questo potrebbe comportare problemi di ordine tecnico e logistico notevoli nei Paesi in via di Sviluppo». Servono freezer speciali, una sfida non facile ovunque e a maggior ragione in aree dove è già difficile far arrivare e conservare i farmaci da frigorifero.

11 novembre 2020 Elisabetta Intini
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