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Un vaccino offre un'immunità istantanea
Il sistema immunitario del corpo è spesso paragonato a un esercito e i vaccini a esercizi di allenamento che costruiscono difese contro gli agenti patogeni. Esponendo il sistema immunitario a forme inattive di virus o batteri, un vaccino addestra gli anticorpi per combattere un vero agente patogeno in caso di invasione. Tuttavia, mentre i vaccini preparano gli anticorpi per identificare un aggressore, spesso non danno istruzioni specifiche su come abbatterlo esattamente. Alcuni anticorpi possono colpire con successo il punto debole di un agente patogeno, mentre altri possono mancare completamente il bersaglio. Questo è uno dei motivi per cui normalmente occorrono diverse settimane o mesi prima che alcuni vaccini sviluppino una risposta immunitaria efficace.
Ora i ricercatori al Istituto di ricerca Scripps hanno sviluppato sostanze chimiche preprogrammate che si legano agli anticorpi e dicono loro come riconoscere parte di un agente patogeno, noto come epitopo. Negli esperimenti, il team ha scoperto che tali sostanze chimiche hanno provocato una risposta immunitaria terapeutica che ha inibito la crescita di due tipi di tumori nei topi. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati nell'ultimo numero di Atti delle Accademie Nazionali delle Scienze .
Abbiamo utilizzato un approccio basato sulla chimica che non avrebbe indotto anticorpi che potrebbero essere sprecati, afferma Carlos Barbas , professore di biologia molecolare e ricercatore capo del documento. [Questo approccio] potrebbe focalizzare una risposta immunitaria sugli epitopi funzionali dell'agente patogeno, sia esso un cancro o un virus.
Il vaccino a base chimica del gruppo può affrontare una serie di problemi con alcuni vaccini attuali, sia in clinica che in laboratorio. Oggi ci sono solo due vaccini contro il cancro approvati dalla FDA e autorizzati: uno che colpisce l'epatite B associata al cancro del fegato, l'altro per il papillomavirus umano (HPV), che porta al cancro della cervice uterina. Per entrambi i vaccini, i pazienti devono sottoporsi a vaccinazioni multiple per costruire una difesa efficace nel tempo. Non esistono vaccini terapeutici autorizzati che trattano direttamente i tumori esistenti e i ricercatori hanno trovato difficile addestrare gli anticorpi per attaccare le cellule tumorali, poiché derivano dal corpo e non sono generalmente considerati estranei dal sistema immunitario.
Negli ultimi anni, tuttavia, i ricercatori hanno identificato marcatori di superficie cellulare unici per le cellule tumorali. Esistono molecole chiamate adiuvanti che si attaccano a tali marcatori e inducono il sistema immunitario a riconoscere e attaccare i tumori. Gli adiuvanti vengono utilizzati oggi nelle cliniche, ma alcuni hanno effetti collaterali indesiderati, ad esempio dolore, febbre e artrite. Gli scienziati stanno ora cercando modi per ingegnerizzare geneticamente anticorpi monoclonali, anticorpi creati da una singola linea cellulare, per riconoscere i marcatori tumorali e attaccare il cancro. Ma questi metodi sono costosi e Barbas afferma che un approccio basato sulla chimica può fornire un'alternativa più economica e veloce.
Barbas e il suo team hanno sviluppato una strategia chimica in due fasi che prima mette in allerta gli anticorpi del corpo e poi dà loro istruzioni su quali obiettivi distruggere. Nella prima fase, Barbas ha progettato una sostanza chimica che, una volta iniettata, consente agli anticorpi di formare legami covalenti. Normalmente, gli anticorpi non possono formare tali legami. La seconda fase prevede l'iniezione di una piccola molecola adattatrice con due parti: una che si lega in modo covalente agli anticorpi e l'altra che si lega a un epitopo specifico, o marcatore del cancro. Quando viene iniettata, questa molecola adattatrice si lega agli anticorpi e quindi cerca e si attacca all'epitopo specifico di un bersaglio. Il metodo è essenzialmente come consegnare gli anticorpi a un segnalatore acustico e metterli in standby. Aspettano una chiamata, sotto forma di molecola adattatrice, che, una volta collegata, li conduce istantaneamente direttamente al punto debole di un bersaglio, dove l'anticorpo può attaccare e disattivare l'agente patogeno.
Nei loro esperimenti, Barbas e i suoi colleghi hanno impiantato tumori per il cancro del colon e il melanoma nei fianchi dei topi e hanno osservato i tumori crescere nel tempo. Hanno quindi iniettato nei topi una sostanza chimica che ha innescato gli anticorpi, prima di iniettarli di nuovo con molecole adattatrici che si legano sia agli anticorpi che alle proteine di superficie delle integrine presenti su ciascun tipo di tumore. I ricercatori hanno misurato il volume dei tumori fino a un mese dopo l'iniezione, quindi hanno rimosso i tumori e li hanno pesati. Hanno scoperto che quelli trattati con il vaccino a due stadi erano significativamente più piccoli di quelli rimossi dagli animali a cui erano state iniettate solo le molecole adattatrici o con un vaccino adiuvante comunemente usato. Le molecole che abbiamo usato possono anche legare i recettori umani, afferma Barbas. Questo potrebbe potenzialmente tradursi direttamente negli esseri umani.
Barbas afferma che potrebbe essere possibile adattare il nuovo approccio vaccinale ad altri tumori e malattie. I ricercatori dovrebbero prima identificare marcatori molecolari specifici per ciascuna malattia e quindi progettare molecole adattatrici che portano gli anticorpi a legarsi a quei marcatori.
Le sfide si presentano solo con queste molecole mirate, afferma Barbas. Certamente, in letteratura esistono molte cose che possono essere utilizzate, ma quelle affascinanti di cui vogliamo andare avanti non esistono ancora. Recentemente, è stato scoperto un epitopo dell'influenza che è altamente conservato e vorremmo progettare una piccola molecola che si leghi a quell'epitopo e si leghi a un anticorpo. Ci piacerebbe fare la stessa cosa anche con l'HIV.
Howard Kaufman , direttore del Mount Sinai Melanoma and Sarcoma Program, studia i meccanismi immunosoppressivi del cancro, in particolare nel melanoma, e sta iniziando gli studi clinici di fase I per testare un vaccino contro il melanoma. Kaufman afferma che la tecnica vaccinale di Barbas rappresenta un nuovo modo di curare il cancro e altre malattie. È attraente come approccio, afferma Kaufman. È un modo per ottenere l'immunizzazione istantanea invece di aspettare che la cinetica sviluppi le risposte delle cellule T.
Kaufman sottolinea anche che è necessario lavorare di più per capire se la tecnica funzionerebbe negli esseri umani. Non è chiaro se questo sia verso una protezione a lungo termine, e sarebbe interessante provare a sfidare i topi che hanno rifiutato i tumori con [un altro] tumore in seguito, per vedere se sono ancora protetti, dice. Sarebbe più rilevante per la situazione umana.