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Vaccino mRNA COVID-19: una pietra miliare nella scienza e un punto di svolta in medicina

MEDICINAVaccino mRNA COVID-19: una pietra miliare nella scienza e un punto di svolta in medicina

Le proteine ​​virali vengono somministrate come antigene sotto forma di vaccino e il sistema immunitario del corpo forma anticorpi contro l'antigene dato fornendo così protezione contro qualsiasi futura infezione. È interessante notare che questa è la prima volta nella storia umana che il corrispondente mRNA stesso viene somministrato sotto forma di vaccino che utilizza il macchinario cellulare per l'espressione/traduzione dell'antigene/proteina. Questo trasforma efficacemente le cellule del corpo in una fabbrica per la produzione di antigeni, che a loro volta forniscono un'immunità attiva generando anticorpi. Questi vaccini mRNA si sono rivelati sicuri ed efficaci negli studi clinici sull'uomo. E, ora, il vaccino contro l'mRNA COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) viene somministrato alle persone secondo il protocollo. Essendo il primo vaccino a mRNA debitamente approvato, questa è una pietra miliare nella scienza che ha inaugurato una nuova era nella medicina e nella somministrazione di farmaci. Questo potrebbe presto vedere l'applicazione della tecnologia dell'mRNA per il trattamento del cancro, una gamma di vaccini per altre malattie e quindi eventualmente cambiare la pratica della medicina e modellare del tutto l'industria farmaceutica in futuro.  

Se è necessaria una proteina all'interno di una cellula per il trattamento di una malattia o per agire come antigene per lo sviluppo dell'immunità attiva, quella proteina deve essere consegnata nella cellula in modo sicuro nella forma intatta. Questo è ancora un compito in salita. La proteina potrebbe essere espressa direttamente nella cellula iniettando il corrispondente acido nucleico (DNA o RNA), che quindi utilizza il macchinario cellulare per l'espressione? 

Un gruppo di ricercatori concepì l'idea di un farmaco codificato dall'acido nucleico e dimostrò per la prima volta nel 1990 che l'iniezione diretta di mRNA nel muscolo di topo portava all'espressione della proteina codificata nelle cellule muscolari(1). Ciò ha aperto la possibilità di terapie basate sui geni, così come di vaccini basati sui geni. Questo sviluppo è stato considerato come una tecnologia dirompente rispetto alla quale verranno misurate le future tecnologie dei vaccini (2).

Il processo di pensiero si è spostato rapidamente dal trasferimento di informazioni "basato sui geni" a quello "basato sull'mRNA" perché l'mRNA offriva diversi vantaggi rispetto al DNA poiché l'mRNA non si integra nel genoma (quindi nessuna integrazione genomica dannosa) né si replica. Ha solo elementi direttamente necessari per l'espressione della proteina. La ricombinazione tra RNA a filamento singolo è rara. Inoltre, si disintegra in pochi giorni all'interno delle cellule. Queste caratteristiche rendono l'mRNA più adatto come molecola che trasporta informazioni sicure e transitorie per fungere da vettore per lo sviluppo di vaccini basati sui geni (3). Con i progressi tecnologici in particolare relativi alla sintesi di mRNA ingegnerizzati con codici corretti che potrebbero essere consegnati nelle cellule per l'espressione proteica, l'ambito si è ulteriormente ampliato da vaccini ai farmaci terapeutici. L'uso dell'mRNA ha iniziato ad attirare l'attenzione come classe di farmaci con potenziali applicazioni nelle aree delle immunoterapie contro il cancro, dei vaccini contro le malattie infettive, dell'induzione basata sull'mRNA di cellule staminali pluripotenti, della consegna assistita dall'mRNA di nucleasi di design per l'ingegneria del genoma, ecc. (4).  

Emergenza di vaccini a base di mRNA e le terapie hanno ottenuto ulteriore impulso dai risultati degli studi preclinici. È stato scoperto che questi vaccini suscitano una potente risposta immunitaria contro bersagli di malattie infettive in modelli animali di virus dell'influenza, virus Zika, virus della rabbia e altri. Risultati promettenti sono stati osservati anche utilizzando l'mRNA negli studi clinici sul cancro (5). Comprendendo il potenziale commerciale della tecnologia, le industrie hanno fatto enormi investimenti in ricerca e sviluppo in vaccini e farmaci a base di mRNA. Ad esempio, fino al 2018, Moderna Inc. potrebbe aver già investito più di un miliardo di dollari a distanza di anni da qualsiasi prodotto commercializzato (6). Nonostante gli sforzi concertati verso l'uso dell'mRNA come modalità terapeutica nei vaccini contro le malattie infettive, nelle immunoterapie contro il cancro, nel trattamento delle malattie genetiche e nelle terapie sostitutive delle proteine, l'applicazione della tecnologia dell'mRNA è stata limitata a causa della sua instabilità e propensione alla degradazione da parte delle nucleasi. La modifica chimica dell'mRNA ha aiutato un po', ma la consegna intracellulare è rimasta ancora un ostacolo sebbene le nanoparticelle a base di lipidi siano utilizzate per fornire l'mRNA (7)

La vera spinta al progresso della tecnologia dell'mRNA per la terapia è arrivata, per gentile concessione della sfortunata situazione presentata dal mondo COVID-19 pandemia. Lo sviluppo di un vaccino sicuro ed efficace contro SARS-CoV-2 è diventata la massima priorità per tutti. È stato condotto uno studio clinico multicentrico su larga scala per accertare la sicurezza e l'efficacia del vaccino contro l'mRNA COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). La sperimentazione è iniziata il 10 gennaio 2020. Dopo circa undici mesi di rigoroso lavoro, i dati dello studio clinico hanno dimostrato che il COVID-19 è prevenibile con la vaccinazione con BNT162b2. Ciò ha fornito la prova del concetto che il vaccino a base di mRNA può fornire protezione contro le infezioni. La sfida senza precedenti posta dalla pandemia ha contribuito a dimostrare che un vaccino a base di mRNA può essere sviluppato a un ritmo veloce, se vengono messe a disposizione risorse sufficienti (8). Anche il vaccino mRNA di Moderna ha ricevuto l'autorizzazione all'uso di emergenza dalla FDA il mese scorso.

Sia il COVID-19 vaccini a mRNA cioè, BNT162b2 di Pfizer/BioNTech e Moderna di Gli mRNA-1273 vengono ora utilizzati per vaccinare le persone secondo i protocolli nazionali per la somministrazione del vaccino (9).

Il successo di due COVID-19 I vaccini mRNA (BNT162b2 di Pfizer/BioNTech e mRNA-1273 di Moderna) negli studi clinici e la loro successiva approvazione per l'uso è una pietra miliare nella scienza e nella medicina. Questa si è rivelata una tecnologia medica ad alto potenziale e finora non dimostrata che la comunità scientifica e l'industria farmaceutica perseguono da quasi tre decenni (10).   

Il nuovo entusiasmo che segue questo successo è destinato a raccogliere energie dopo la pandemia e le terapie con mRNA si dimostrerebbero ulteriormente una tecnologia dirompente che inaugura una nuova era nella medicina e nella scienza della somministrazione di farmaci.   

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Referenze  

  1. Wolff, JA et al., 1990. Trasferimento genico diretto nel muscolo del topo in vivo. Scienza 247, 1465-1468 (1990). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1690918  
  1. Kaslow DC. Una potenziale tecnologia dirompente nello sviluppo dei vaccini: vaccini basati sui geni e loro applicazione alle malattie infettive. Trans R Soc Trop Med Hyg 2004; 98:593 – 601; http://dx.doi.org/10.1016/j.trstmh.2004.03.007  
  1. Schlake, T., Thess A., et al., 2012. Sviluppo di tecnologie per vaccini mRNA. Biologia dell'RNA. 2012 novembre 1; 9(11): 1319 1330. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.22269  
  1. Sahin, U., Karikó, K. & Türeci, Ö. Terapie a base di mRNA: sviluppo di una nuova classe di farmaci. Nature Review Drug Discovery 13, 759-780 (2014). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd4278 
  1. Pardi, N., Hogan, M., Porter, F. et al., 2018. Vaccini mRNA: una nuova era nella vaccinologia. Nature Review Drug Discovery 17, 261-279 (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243 
  1. Cross R., 2018. L'mRNA può sconvolgere l'industria farmaceutica? Pubblicato il 3 settembre 2018. Notizie di chimica e ingegneria Volume 96, Numero 35 Disponibile online su https://cen.acs.org/business/start-ups/mRNA-disrupt-drug-industry/96/i35 Consultato il 27 dicembre 2020.  
  1. Wadhwa A., Aljabbari A., et al., 2020. Opportunità e sfide nella consegna di vaccini a base di mRNA. Pubblicato: 28 gennaio 2020. Farmaceutica 2020, 12(2), 102; DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020102     
  1. Polack F., Thomas S., et al., 2020. Sicurezza ed efficacia del vaccino Covid-162 mRNA BNT2b19. Il New England Journal of Medicine. Pubblicato il 10 dicembre 2020. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577  
  1. Public Health England, 2020. Guida – Protocollo nazionale per il vaccino mRNA COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Pubblicato il 18 dicembre 2020. Ultimo aggiornamento 22 dicembre 2020. Disponibile online su https://www.gov.uk/government/publications/national-protocol-for-covid-19-mrna-vaccine-bnt162b2-pfizerbiontech Consultato il 28 dicembre 2020.   
  1. Servick K., 2020. La prossima sfida dell'mRNA: funzionerà come farmaco? Scienza. Pubblicato il 18 dicembre 2020: vol. 370, Numero 6523, pp. 1388-1389. DOI: https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1388 Disponibile online su https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1388/tab-article-info  

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Caporedattore, Scientific European

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