Non solo COVID-19: le tante potenzialità del RNA messaggero. La nuova tecnologia alla base dei primi vaccini contro il virus SARS-CoV-2 ha il potenziale di curare anche altre infezioni virali
Certe volte il tempismo è tutto, soprattutto durante una pandemia come quella dell’attuale coronavirus. Nonostante tutti i ritardi e la disorganizzazione durante questi 12 mesi di emergenza sanitaria, la messa a punto di una nuova e promettente tecnologia – quella dell’RNA messaggero (mRNA) per lo sviluppo di vaccini anti COVID-19 – è arrivata proprio nel momento del bisogno. In realtà la scienza non si improvvisa, la ricerca sul fronte di farmaci basati sul mRNA nasce oltre 20 anni fa, ma prima del 2020 e dell’immissione sul mercato dei primi vaccini anti COVID-19 questa tecnologia non aveva raggiunto l’applicazione clinica. E ora che la via è aperta, la nuova strategia sembra essere molto promettente anche per altre malattie, come l’anemia falciforme e l’AIDS, per citarne alcune.
COME FUNZIONA IL VACCINO ANTI COVID-19 A mRNA
Per capire come funziona questa promettente tecnologia partiamo dal primo farmaco approvato, il vaccino appunto. I vaccini tradizionali utilizzano virus vivi, attenuati o frammenti del rivestimento virale, per stimolare il sistema immunitario a sviluppare anticorpi contro il virus in questione. I nuovi vaccini sviluppati a tempo di record da Pfizer/BioNTech e Moderna Therapeutics sfruttano invece l’RNA messaggero, cioè quelle molecole a base di acidi nucleici che le nostre cellule usano come istruzione per produrre le proteine. L’mRNA, come dice il nome stesso, porta un messaggio che è stato “copiato” dal codice genetico contenuto nel DNA e che contiene le informazioni necessarie per la produzione delle proteine necessarie alla cellula. Una volta che il messaggio è stato consegnato al macchinario deputato alla produzione delle proteine, l’mRNA viene eliminato.
Nel caso dei vaccini anti COVID-19, l’mRNA del vaccino porta con sé le istruzioni per la produzione di una proteina virale, la ben nota proteina Spike (o proteina S) che il virus utilizza come chiave di accesso nelle cellule umane. Una volta somministrato questo tipo di mRNA nell’organismo, le cellule saranno in grado di produrre la proteina Spike che, a sua volta, indurrà una forte risposta immunitaria e la produzione di anticorpi contro SARS-CoV-2. Il tutto si svolge senza la comparsa della malattia poiché si ha la presenza della proteina Spike ma manca tutto il resto del virus che è l’agente infettivo.
UNA LUNGA RICERCA E UN PO’ DI FORTUNA
Katalin Karikó, vicepresidente dell’azienda tedesca BioNTech , e Drew Weissman, professore di medicina presso la Perelman School of Medicine dell’Università della Pennsylvania, lavoravano alla tecnologia a mRNA già da molto tempo, circa 20 anni. Il primo tentativo di utilizzare l’RNA messaggero sintetico per indurre un animale a produrre una proteina risale al 1990. L’esperimento aveva anche funzionato, ma non senza effetti collaterali. La molecola utilizzata in quel contesto aveva infatti provocato una forte infiammazione e non poteva essere usata sugli esseri umani. Negli anni a seguire Karikó e Weissman continuarono a perfezionare la tecnica, identificando prima il sistema con cui le cellule umane riconoscono l’RNA estraneo, distinguendolo da quello endogeno e poi riuscendo a raggirarlo. Si deve proprio a questa scoperta di Karikó e Weissman risalente a oltre 20 anni fa – brevettata al tempo dall’Università della Pennsylvania – la base su cui sono stati sviluppati i due vaccini di Pfizer/BioNTech e Moderna Therapeutics.
Il secondo problema riguardava il trasporto delle delicate molecole di RNA nel luogo desiderato. Dopo mezzo decennio di tentativi Weissman è riuscito a sviluppare un sistema basato su nanoparticelle, che garantiscono un’alta efficacia di “delivery” e nessun evento avverso. La fortuna, inoltre, volle che se iniettate nel braccio le nanoparticelle contenenti mRNA si localizzavano sulle cellule dendritiche, il cui compito è proprio quello di addestrare il sistema immunitario a riconoscere un virus. Inoltre, qualcosa nelle particelle metteva in allerta il sistema immunitario, lavorando come un adiuvante del vaccino, anche se in maniera del tutto imprevista.
NON SOLO COVID-19
In teoria, la piattaforma utilizzata ora per il vaccino anti COVID-19 potrebbe essere sfruttata per qualsiasi altro tipo di infezione. Ogni vaccino infatti utilizzerebbe lo stesso vettore di nanoparticelle e l’mRNA potrebbero essere riprogrammato rapidamente a seconda del patogeno. “Il modo in cui produciamo la molecola di mRNA per un vaccino è esattamente lo stesso che per un altro. La differenza tra il nostro vaccino COVID, il vaccino Zika e il vaccino antinfluenzale è solo nell’ordine dei nucleotidi”, ha affermato Stéphane Bancel CEO di Moderna. Questi elementi stanno già spingendo i ricercatori a ideare vaccini anche contro l’HIV, l’herpes, il virus respiratorio infantile e la malaria, tutte malattie per le quali non esiste un vaccino efficace. Ma anche un vaccino antinfluenzale “universale” o un “pan-coronavirus” che potrebbe offrire una protezione di base contro migliaia di patogeni della famiglia dei coronavirus (causa di SARS e MERS prima di COVID) o uno stesso aggiornamento del vaccino anti COVID-19 se ce ne fosse bisogno (per esempio, in caso di mutazioni e comparsa di varianti resistenti).
UNA TERAPIA RIVOLUZIONARIA
L’RNA messaggero potrebbe però offrire una soluzione terapeutica anche per altre patologie al di là delle infezioni virali. Per esempio, in combinazione con strumenti di editing genomico come CRISPR, in maniera tale da apportare nel genoma modifiche permanenti utili contro il cancro, le malattie cardiovascolari o alcune malattie rare, come l’anemia falciforme. Un obiettivo che Moderna aveva ben prima che il SARS-CoV-2 facesse la sua comparsa, ma per il quale al momento non c’è garanzia di successo.
Weissman, inoltre, ha già affermato di aver trovato una strategia (ancora segreta finché non sarà depositato il brevetto) per indirizzare le nanoparticelle nel midollo osseo, sede di produzione dei globuli rossi e delle cellule immunitarie, e target di terapie per anemia falciforme e HIV. “Se funzionasse davvero, le nanoparticelle che trasportano mRNA potrebbero diventare un sistema per combattere malattie genetiche e rare su grande scala e a basso costo”, ha affermato Weissman. “Sarebbe una terapia rivoluzionaria”.