Il vaccino COVID-19: oltre 100 nelle opere, 8 negli studi clinici

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Ecco dove siamo e cosa ci aspetta per un vaccino contro COVID-19.

La via più chiara per uscire dalla crisi COVID-19 è sviluppare un vaccino sicuro ed efficace, e gli scienziati non hanno perso tempo a iniziare.

Hanno almeno 102 candidati al vaccino in via di sviluppo in tutto il mondo. Otto di questi sono già entrati nelle prime sperimentazioni cliniche nelle persone. Almeno due hanno protetto un piccolo numero di scimmie dall’infezione con il nuovo coronavirus, SARS-CoV-2, che causa COVID-19.

Alcuni ottimisti sviluppatori di vaccini affermano che, se tutto andrà alla perfezione, potremmo vedere una produzione su larga scala e uno spiegamento limitato dei vaccini già in autunno. Se fosse vero, sarebbe un risultato straordinario. Meno di quattro mesi fa, SARS-CoV-2 era un virus senza nome, mai visto prima che emerse improvvisamente nella città cinese centrale di Wuhan. I ricercatori lì lo hanno rapidamente identificato e, alla fine di gennaio, avevano decifrato e condiviso il suo codice genetico , consentendo ai ricercatori di tutto il mondo di mettersi al lavoro per sconfiggerlo. Alla fine di febbraio, i ricercatori di diversi continenti stavano elaborando studi clinici per i candidati vaccinali. A metà marzo, due di loro sono iniziati e i volontari hanno iniziato a ricevere i primi colpi di vaccini candidati contro COVID-19.

È un’impresa da record. Ma non è chiaro se i ricercatori saranno in grado di mantenere questo ritmo frenetico.

In generale, i vaccini devono passare attraverso tre fasi di sperimentazione umana progressivamente più rigorose prima di essere considerate sicure ed efficaci. Le fasi valutano il profilo di sicurezza dei candidati, la forza delle risposte immunitarie che innescano e quanto sono bravi a proteggere effettivamente le persone da infezioni e malattie.

La maggior parte dei candidati al vaccino non ce la fa. Secondo alcune stime, oltre il 90 percento fallisce . E, sebbene una linea temporale a propulsione pandemica potrebbe concepire un vaccino in appena 18 mesi, la maggior parte dei vaccini impiega anni – spesso più di 10 anni, a passare da un esame preclinico a una siringa in uno studio medico.

Abbandonare tale tempistica può aumentare il rischio di fallimento. Ad esempio, i candidati al vaccino di solito entrano nelle tre fasi degli studi clinici solo dopo essere stati ben testati su animali da laboratorio in grado di modellare la malattia umana. Ma, con un virus così nuovo, non esiste un modello animale stabilito per COVID-19. E in mezzo a una pandemia devastante, non c’è abbastanza tempo per svilupparne completamente uno. Alcuni ricercatori stanno facendo quel lavoro sugli animali a livello del suolo in parallelo con i test sugli umani, come i test sulle piccole scimmie di cui sopra.

I ricercatori hanno già motivo di essere un po ‘preoccupati per la sicurezza di qualsiasi vaccino COVID-19. Quando in passato hanno provato a produrre vaccini contro alcuni parenti del coronavirus della SARS-CoV-2, hanno scoperto un piccolo numero di casi in cui i vaccini candidati sembravano peggiorare le infezioni. Cioè, questi vaccini candidati sembravano indurre risposte immunitarie impazzite che causavano danni ai polmoni nelle scimmie e danni al fegato nei furetti . I ricercatori continuano a non comprendere appieno il problema e non sanno se potrebbe accadere nell’uomo, figuriamoci se si presenterà con i nuovi vaccini candidati contro SARS-CoV-2.

Ma potremmo presto conoscere le risposte. Mentre la pandemia supera la tragica pietra miliare di tre milioni di casi in tutto il mondo e oltre 200.000 decessi, i ricercatori stanno avanzando senza sosta nello sviluppo del vaccino. Ecco dove attualmente la comunità scientifica si trova nel suo frenetico sforzo.

Innanzitutto, le basi

I ricercatori stanno utilizzando una vasta gamma di strumenti e tecniche per sviluppare un vaccino: alcuni sono provati e testati, altri sono freschi e non dimostrati. Indipendentemente dalla strategia, tutti mirano a fare la stessa cosa: addestrare il sistema immunitario a identificare SARS-CoV-2 (o qualche elemento di esso) e distruggerlo prima che insorga un’infezione e causi COVID-19.

Il modo in cui un vaccino può farcela, in genere, è l’alimentazione delle cellule immunitarie un elemento distintivo di un germe che causa la malattia, come una proteina unica che ricopre l’esterno di un virus pericoloso. Da lì, un tipo di globuli bianchi chiamati cellule B può generare anticorpi che riconoscono e brillano in modo specifico su quegli elementi germinali caratteristici. Gli anticorpi sono proteine ​​a forma di Y, che hanno le loro regioni di rilevamento specifiche del germe sui loro bracci distesi. La base della loro forma a “Y” è una regione generica che può segnalare determinate risposte immunitarie se rileva un germe invasore.

Un vaccino forte ed efficace può generare i cosiddetti anticorpi neutralizzanti. Questi anticorpi circolano nel sangue, sorvegliando l’intero corpo dopo la somministrazione di un vaccino. Se il germe che vengono addestrati a rilevare effettivamente si presenta, gli anticorpi possono sciamare e paralizzarlo. La base degli anticorpi – che ora penzolano dal loro germe bersaglio soffocato – può quindi segnalare le cellule immunitarie per aiutare a finire il lavoro.

Nel caso di COVID-19, l’obiettivo dei vaccini candidati è quello di addestrare i nostri sistemi immunitari a produrre anticorpi che rilevano e distruggono specificamente SARS-CoV-2 (che è, ancora una volta, il nuovo coronavirus che causa COVID-19). Sebbene ci siano molte cose che non sappiamo sulla SARS-CoV-2, conosciamo abbastanza le basi per dirigere lo sviluppo precoce del vaccino.

Sappiamo che SARS-CoV-2 è un betacoronavirus correlato ad altri due noti betacoronavirus: SARS-CoV-1, che causa la SARS (sindrome respiratoria acuta grave) e la sindrome respiratoria mediorientale coronavirus (MERS-CoV), che causa MERS .

I coronavirus, in genere, mantengono i loro progetti genetici sotto forma di un genoma di RNA a senso positivo di grandi dimensioni a filamento singolo, che è raggruppato in una particella virale rotonda. Quel codice genetico fornisce le istruzioni molecolari per creare tutti i componenti del virus, inclusi gli enzimi necessari per fare copie del genoma del virus e la famosa proteina spike del virus.

La proteina spike è ciò che i coronavirus usano per afferrare le cellule ospiti , cioè le cellule umane che infettano o le cellule di qualsiasi altra vittima animale. Una volta che il virus si attacca con la sua proteina spike, entra nella cellula e dirotta le attività della cellula, costringendolo a aiutare a produrre cloni virali, che poi esplodono per infettare più cellule.

Esistono molte copie della proteina spike sulla superficie esterna dei coronavirus, creando un esterno spikey – pensa a una miniera di mare dei cartoni animati. Gli ornamenti appuntiti sono in realtà ciò che dà il nome ai coronavirus. Sotto un microscopio elettronico, i picchi conferiscono alla particella virale un aspetto simile a una corona, quindi i virus della corona . Ma soprattutto, le proteine ​​del picco sono un bersaglio primario per gli anticorpi. E, poiché disponiamo dell’intera sequenza genomica per SARS-CoV-2, i ricercatori hanno un buon inizio nel trovare modi efficaci per progettare i vaccini per attaccare le proteine ​​dei picchi e altri componenti critici del virus.

Piattaforme vaccinali

Esistono molti modi per provare ad addestrare il sistema immunitario a combattere uno specifico germe o elementi specifici di germi, come le proteine ​​del picco SARS-CoV-2 o SARS-CoV-2. Ecco le categorie generali attualmente in gioco:

Vaccino attenuato dal vivo : questi vaccini utilizzano virus interi che sono indeboliti in modo che non possano più causare malattie. Questo è un metodo consolidato per la creazione di vaccini. In passato, i ricercatori hanno indebolito i virus facendoli crescere in condizioni di laboratorio per lunghi periodi di tempo, un po ‘come addomesticare i germi. Lo stile di vita accogliente e all-inclusive di Petri può essenzialmente consentire a virus e batteri di adattarsi al loro ambiente tranquillo e perdere la virulenza nel tempo. Ma può volerci un po ‘. Gli scienziati hanno sviluppato il virus del morbillo in condizioni di laboratorio per quasi 10 anni prima di usarlo per un vaccino attenuato vivo nei primi anni ’60.

Oggi esistono approcci più rapidi e più controllati per progettare virus indeboliti , come mutazioni mirate e altre manipolazioni del codice genetico di un virus.

I vaccini con virus vivi attenuati hanno il vantaggio di generare la stessa varietà di anticorpi protettivi di una vera infezione, senza per lo più causare una fastidiosa malattia potenzialmente letale. Ma ci sono dei rischi. Poiché il virus può ancora replicarsi, alcune persone (in particolare quelle con immunodeficienze) possono avere reazioni gravi. Sebbene le nuove strategie per indebolire i virus possano ridurre questi rischi, richiedono comunque test approfonditi sulla sicurezza prima di raggiungere il mercato.

Detto questo, questa è una piattaforma per vaccini che ha già avuto successo. Diversi vaccini in uso sono vaccini vivi attenuati, compresi i vaccini per la varicella e il tifo. Se un tale vaccino si è dimostrato efficace nel prevenire COVID-19, disponiamo già del know-how e dell’infrastruttura per aumentare rapidamente la produzione per produrre questi vaccini.

Vaccino inattivato : questo è un altro metodo semplice e di vecchia scuola che utilizza virus interi. In questo caso, i virus sono effettivamente morti, tuttavia, di solito inattivati ​​dal calore o dai prodotti chimici. Questi virus del cadavere possono ancora innescare il sistema immunitario per produrre anticorpi neutralizzanti; lo fanno in modo meno efficiente.

Il vantaggio di questa strategia è che è relativamente semplice produrre questi tipi di vaccini e, poiché i virus non si replicano, non vi è alcun rischio di infezione e meno rischio di reazioni gravi. Gli svantaggi includono che i virus inattivati ​​e non replicanti non sono illeciti per quanto riguarda una risposta immunitaria tanto forte quanto un virus che causa la malattia o indebolito. I vaccini inattivati ​​richiedono sempre dosi multiple e possono anche richiedere colpi di richiamo periodici.

Come i vaccini virali indeboliti, l’uso di un’intera particella virale fornisce al sistema immunitario molti potenziali bersagli virali per gli anticorpi. Alcuni possono essere buoni obiettivi per neutralizzare una vera infezione, altri no. Ma l’uso di un virus inattivato è un metodo provato. Ad esempio, alcuni vaccini esistenti contro la poliomielite, l’epatite A e la rabbia usano questo metodo.

Vaccino virale basato su vettori : per questi vaccini, i ricercatori prendono un virus indebolito o innocuo e lo progettano per contenere un elemento di un virus pericoloso da cui vogliono proteggere.

Nel contesto di COVID-19, ciò potrebbe significare la progettazione di un virus innocuo per produrre, per esempio, la proteina di picco da SARS-CoV-2. In questo modo si ottiene la risposta immunitaria a un virus vivo ma benigno, unito alla probabilità di avere anticorpi che colpiscono una specifica proteina critica dal pericoloso SARS-CoV-2.

Anche questa è una strategia comprovata per vaccini efficaci. Il vaccino contro l’Ebola recentemente approvato, ad esempio, utilizza questo metodo.

Vaccini di subunità : sono vaccini a ossa nude che includono solo un componente di un virus pericoloso per suscitare risposte immunitarie. Per i vaccini COVID-19, la proteina del picco è – nessuna sorpresa – un candidato popolare.

Le subunità possono essere consegnate in formulazioni con adiuvanti, ingredienti accessori che possono migliorare le risposte immunitarie. Un adiuvante comune è l’allume, un sale di alluminio, noto da tempo per essere utile per i vaccini. Tuttavia, alcuni vaccini subunità più recenti sono disponibili in confezioni più scattanti. Questi includono “particelle simili a virus” (VLP) artificiali e nanoparticelle.

I vaccini per subunità sono già una piattaforma di vaccini consolidata. Il vaccino HPV in uso coinvolge un VLP che nutre le proteine ​​del sistema immunitario dal guscio esterno dell’HPV, che possono quindi essere bersaglio di anticorpi.

Vaccini di RNA e DNA : questi sono tra i più nuovi tipi di vaccini e tra i più instabili. Al momento non esistono vaccini autorizzati che utilizzano questo metodo. Ma i ricercatori sono ottimisti sul loro potenziale.

L’idea di base è quella di fornire materiale genetico di un virus – sotto forma di DNA o RNA – direttamente alle cellule umane, che sono in qualche modo costretti a tradurre quel codice genetico in proteine ​​virali e quindi in grado di produrre anticorpi contro quelli.

Alcuni dei dettagli su come funzionano questi vaccini candidati sono proprietari e non provati, quindi è difficile valutare la probabilità che abbiano successo o quanto sia facile aumentare la produzione di vaccini se hanno successo.

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