Vaccino Universale: La Scommessa Hi-Tech Contro COVID e Influenza Insieme!

Ciao a tutti, appassionati di scienza e futuri immuni! Oggi voglio parlarvi di una sfida che ci sta particolarmente a cuore: come possiamo difenderci contemporaneamente da due nemici invisibili ma temibili, il SARS-CoV-2 (quello del COVID-19, per intenderci) e i virus influenzali? Sappiamo bene quanto queste due malattie possano essere contagiose e, purtroppo, portare a conseguenze serie, specialmente per le persone più vulnerabili. Pensate che il COVID-19 ha causato milioni di decessi nel mondo, e l’influenza, ogni anno, continua a mietere centinaia di migliaia di vittime. Un bel problema, vero?

Attualmente abbiamo vaccini specifici per il COVID-19 e vaccini stagionali per l’influenza. Funzionano, certo, ma presentano delle sfide: l’influenza muta velocemente (il famoso “antigenic drift”), costringendoci a riformulare i vaccini ogni anno, e anche per il COVID-19 potrebbero servire richiami regolari per mantenere alta la protezione contro le nuove varianti. E se ci fosse un modo per creare un’unica “armatura” contro entrambi? Una sorta di vaccino universale?

La Nostra Idea: Un Vaccino Multi-Epitopo Contro Due Fronti

Ecco, è proprio su questo che abbiamo lavorato, come racconto in uno studio recente. L’idea è stata quella di progettare un vaccino universale multi-epitopo utilizzando l’immunoinformatica. “Multi-epitopo” significa che è costruito usando piccoli pezzettini (gli epitopi, appunto) di proteine chiave dei due virus, scelti apposta per stimolare una forte risposta immunitaria. E “immunoinformatica”? È un campo affascinante che usa la potenza dei computer per analizzare dati biologici e disegnare, ad esempio, nuovi farmaci o vaccini.

Nel nostro caso, ci siamo concentrati su alcune proteine specifiche:

• Per il SARS-CoV-2: la proteina Nucleocapside (N). È una proteina molto conservata (cioè, non cambia molto tra le varianti) e super immunogenica, capace di scatenare una bella risposta sia dei linfociti T che degli anticorpi.
• Per l’influenza: abbiamo puntato su due “vecchie conoscenze” dei nostri laboratori, ovvero frammenti della proteina M2 (in particolare l’ectodominio M2e, SLLTEVET) e della subunità 2 dell’Emoagglutinina (HA2, GLFGAIAGF). Già in passato avevamo visto che proteine ricombinanti M2e-HA2 dell’influenza potevano stimolare una risposta immunitaria, quindi perché non sfruttarle?

Come Abbiamo “Costruito” il Nostro Super Vaccino (Al Computer)

Il processo è stato un po’ come costruire con i LEGO, ma a livello molecolare e usando sofisticati software.

1. Identificazione degli epitopi: Abbiamo usato server bioinformatici (come NetCTL, IEDB, BepiPred) per scovare i migliori frammenti della proteina N del SARS-CoV-2 capaci di attivare i linfociti T citotossici (CTL), i linfociti T helper (HTL) e i linfociti B (quelli che producono anticorpi). Per l’influenza, avevamo già i nostri candidati M2e e HA2.
2. Selezione e verifica: Non tutti gli epitopi sono uguali. Li abbiamo valutati per la loro capacità di stimolare il sistema immunitario (immunogenicità), per la loro capacità di essere riconosciuti come “estranei” (antigenicità) e, importantissimo, per la loro sicurezza (non devono essere allergenici o tossici).
3. Assemblaggio con “colla” e “amplificatori”: Una volta scelti i pezzi migliori, li abbiamo uniti usando dei “linker” (sequenze di amminoacidi che fanno da ponte, come GSGSGS o AAY) per dare flessibilità e la giusta disposizione spaziale. E per dare una spinta in più alla risposta immunitaria, abbiamo aggiunto un adiuvante, la beta-defensina-2 umana, collegata con un altro linker specifico (EAAAK).

Il risultato è stata una singola proteina “chimerica” di 151 amminoacidi, un concentrato di potenza immunitaria!

Le Prove del Nove (Sempre al Computer, per Ora!)

Avere un progetto è bello, ma funzionerà? Per capirlo, abbiamo sottoposto il nostro candidato vaccino a una serie di test virtuali:

• Stabilità e proprietà chimico-fisiche: Abbiamo calcolato il peso molecolare (circa 14.92 kDa), il punto isoelettrico, l’emivita stimata (quanto dura), l’indice di instabilità (risultato stabile!), l’indice alifatico e l’idropaticità (che suggeriscono termostabilità e natura idrofilica). È risultato anche solubile, il che è ottimo per la produzione.
• Struttura 3D: Usando server come AlphaFold e GalaxyRefine, abbiamo predetto e affinato la sua forma tridimensionale. L’analisi con il diagramma di Ramachandran e il Z-score di ProSA-web ha confermato che la struttura è di buona qualità, simile a quella delle proteine naturali.
• Allergenicità e Antigenicità: I test hanno confermato che il nostro vaccino è probabilmente non allergenico e ha un buon potenziale antigenico (valore di 0.592 su VaxiJen).
• Copertura della popolazione: Uno degli aspetti più entusiasmanti! Analizzando gli alleli HLA (molecole che presentano gli epitopi al sistema immunitario) in diverse popolazioni, il nostro vaccino ha mostrato una copertura potenziale del 93.47% a livello mondiale. Con picchi come il 96.1% in Inghilterra e ottimi valori anche in aree duramente colpite dalla pandemia come Stati Uniti, Brasile, Europa e India.
• Interazione con il sistema immunitario: Abbiamo simulato l’aggancio (docking molecolare) del nostro vaccino con il recettore Toll-like 3 (TLR-3), un importante sensore dell’immunità innata che riconosce RNA virale. L’interazione è risultata forte e stabile, con un’energia di legame di -393.61 kJ/mol. Questo suggerisce che il vaccino potrebbe attivare efficacemente una risposta immunitaria.
• Simulazioni di dinamica molecolare (MD): Per vedere come si comporta il complesso vaccino-TLR-3 nel tempo, lo abbiamo “osservato” per 200 nanosecondi in un ambiente acquoso simulato. I risultati (RMSD, raggio di girazione, legami idrogeno) hanno mostrato che il complesso rimane stabile e compatto. Abbiamo anche verificato la stabilità termica del vaccino da solo a 4°C, 25°C e 37.5°C (temperatura corporea), e ha retto bene!
• Clonazione in silico: Infine, abbiamo ottimizzato la sequenza di DNA del nostro vaccino per la produzione nel batterio Escherichia coli (un “cavallo di battaglia” per produrre proteine ricombinanti) e l’abbiamo virtualmente inserita nel plasmide pET-28a(+), un vettore di espressione comune. Tutto sembra pronto per passare alla fase di laboratorio!

Cosa Significa Tutto Questo? E i Prossimi Passi?

Beh, i risultati sono davvero incoraggianti! Suggeriscono che il nostro vaccino multi-epitopo progettato al computer ha tutte le carte in regola per essere un candidato efficace e universale contro COVID-19 e influenza. L’approccio immunoinformatico ci ha permesso di risparmiare tempo e risorse, concentrandoci sui “pezzi” più promettenti.

Certo, è fondamentale sottolinearlo: questo è uno studio in silico. Il prossimo passo, cruciale, sarà produrre realmente questo vaccino in laboratorio e testarlo in vitro (su cellule) e poi in vivo (su modelli animali) per confermare la sua sicurezza, la sua capacità di indurre una risposta immunitaria protettiva e la sua efficacia nel prevenire le infezioni. È un percorso lungo, ma la direzione sembra quella giusta.

L’idea di un vaccino “due in uno” è affascinante perché potrebbe semplificare le campagne vaccinali, migliorare la copertura e offrire una protezione più ampia, specialmente considerando la possibilità di co-infezioni. Immaginate un futuro in cui con una sola vaccinazione (o magari con richiami meno frequenti) possiamo tener testa a due dei virus respiratori più diffusi e pericolosi. Noi ci crediamo, e continuiamo a lavorare in questa direzione!

Spero di avervi incuriosito e trasmesso un po’ dell’entusiasmo che mettiamo nella nostra ricerca. La scienza è un’avventura continua, e ogni piccola scoperta ci avvicina a soluzioni migliori per la nostra salute. Alla prossima!

Fonte: Springer