(Vaccini-Immagine Credit Public Domain).
Fornire vaccini direttamente ai polmoni può aumentare le risposte immunitarie alle infezioni respiratorie o al cancro ai polmoni, secondo uno studio.
Molti virus infettano i loro ospiti attraverso le superfici mucose come il rivestimento delle vie respiratorie. I ricercatori del MIT hanno ora sviluppato una strategia di vaccinazione in grado di creare un esercito di cellule T che sono pronte e in attesa su quelle superfici, offrendo una risposta più rapida agli invasori virali.
I ricercatori hanno dimostrato di poter indurre una forte risposta delle cellule T della memoria nei polmoni dei topi somministrando loro un vaccino modificato per legarsi a una proteina naturalmente presente nel muco. Questo può aiutare a trasportare il vaccino attraverso le barriere mucose, come il rivestimento dei polmoni.
I ricercatori del MIT hanno sviluppato una nuova strategia di vaccinazione che può creare un esercito di cellule T in grado di proteggere le superfici delle mucose come i polmoni. Credito immagine: MIT News / NIAID
“In questo articolo, ci siamo concentrati specificamente sulle risposte delle cellule T che sarebbero utili contro virus o cancro e la nostra idea era di utilizzare questa proteina, l’albumina, come una sorta di cavallo di Troia per far passare il vaccino attraverso la barriera mucosa”, afferma Darrell Irvine, l’autore senior dello studio che è Professore Underwood-Prescott con incarichi nei dipartimenti di ingegneria biologica e scienza e ingegneria dei materiali; un Direttore associato del Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT e un membro del Ragon Institute di MGH, MIT e Harvard.
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“Oltre a proteggere dai patogeni che infettano i polmoni, questi tipi di vaccini inalatori potrebbero anche essere usati per trattare il cancro che metastatizza ai polmoni o addirittura previene lo sviluppo del cancro in primo luogo”, dicono i ricercatori. L’ex postdoc del MIT Kavya Rakhra è l’autore principale di questo studio che appare su Science Immunology. Altri autori includono i soci tecnici Wuhbet Abraham e Na Li, postdoc Chensu Wang, l’ex dottoranda Kelly Moynihan PhD ’17 e gli ex tecnici di ricerca Nathan Donahue e Alexis Baldeon.
Risposta locale
“La maggior parte dei vaccini viene somministrata tramite iniezione nel tessuto muscolare. Tuttavia, la maggior parte delle infezioni virali si verificano sulle superfici mucose come i polmoni e il tratto respiratorio superiore, il tratto riproduttivo o il tratto gastrointestinale. La creazione di una forte linea di difesa in quei siti potrebbe aiutare il corpo a respingere le infezioni in modo più efficace”, dice Irvine. “In alcuni casi, i vaccini somministrati nel muscolo possono suscitare l’immunità alle superfici della mucosa, ma c’è un principio generale che se si vaccina attraverso la superficie della mucosa, si tende a ottenere una protezione più forte in quel sito“, dice Irvine. “Sfortunatamente, non abbiamo ancora grandi tecnologie per il montaggio delle risposte immunitarie che proteggano in modo specifico quelle superfici mucose”.
Esiste un vaccino nasale approvato per l’influenza e un vaccino orale per il tifo, ma entrambi i vaccini sono costituiti da virus vivi attenuati, che sono in grado di attraversare meglio le barriere mucose. Il laboratorio di Irvine voleva perseguire un’alternativa: i vaccini peptidici, che hanno un profilo di sicurezza migliore e sono più facili da produrre, ma hanno più difficoltà a superare le barriere mucose. Per cercare di rendere i vaccini peptidici più facili da somministrare ai polmoni, i ricercatori si sono rivolti a un approccio che avevano esplorato per la prima volta in uno studio del 2014. In quel documento, Irvine e i suoi colleghi hanno scoperto che attaccare i vaccini peptidici alle proteine dell’albumina, presenti nel flusso sanguigno, ha aiutato i peptidi ad accumularsi nei linfonodi, dove potevano attivare una forte risposta delle cellule T.
Quei vaccini sono stati somministrati per iniezione, come la maggior parte dei vaccini tradizionali. Nel loro nuovo studio, i ricercatori hanno studiato se l’albumina potesse anche aiutare i vaccini peptidici a superare le barriere mucose come quelle che circondano i polmoni. Una delle funzioni dell’albumina è di aiutare a mantenere la pressione osmotica nei polmoni e può facilmente passare attraverso il tessuto epiteliale che circonda i polmoni.
Per testare questa idea, i ricercatori hanno collegato una coda lipidica che lega l’albumina a un vaccino peptidico contro il vaccinia virus. Il vaccino includeva anche un adiuvante comunemente usato chiamato CpG, che aiuta a provocare una risposta immunitaria più forte.
Il vaccino è stato somministrato per via intratracheale, il che simula l’esposizione per inalazione. I ricercatori hanno scoperto che questo tipo di rilascio ha generato un aumento di 25 volte delle cellule T della memoria nei polmoni dei topi, rispetto all’iniezione del vaccino modificato con l’albumina in un sito muscolare lontano dai polmoni. Hanno anche dimostrato che quando i topi sono stati esposti al virus del vaccinia mesi dopo, il vaccino intramuscolare non offriva alcuna protezione, mentre tutti gli animali che avevano ricevuto il vaccino per via intratracheale erano protetti.
Mirare ai tumori
I ricercatori hanno anche testato un vaccino contro il cancro. In quel caso, hanno usato un peptide trovato sulle cellule di melanoma per immunizzare i topi. Quando i topi vaccinati sono stati esposti a cellule di melanoma metastatico, le cellule T nei polmoni sono stati in grado di eliminarli. I ricercatori hanno anche dimostrato che il vaccino potrebbe aiutare a ridurre i tumori polmonari esistenti. Questo tipo di risposta locale potrebbe rendere possibile lo sviluppo di vaccini che impedirebbero la formazione di tumori in organi specifici, prendendo di mira gli antigeni che si trovano comunemente sulle cellule tumorali.
“Sia negli esperimenti sul virus che in quelli sul tumore, stiamo sfruttando l’idea che, come altre persone hanno dimostrato, questi linfociti T della memoria si stabiliscono nei polmoni e stanno aspettando proprio lì alla barriera. Non appena si manifesta una cellula tumorale, o non appena un virus infetta la cellula bersaglio, le cellule T possono eliminarla immediatamente “, dice Irvine. “Questa strategia potrebbe anche essere utile per creare vaccini mucosali contro altri virus come l’HIV, l’influenza o il SAR-CoV-2″. Il suo laboratorio sta ora utilizzando lo stesso approccio per creare un vaccino che provoca una forte risposta anticorpale nei polmoni, utilizzando SARS-CoV-2 come bersaglio.
