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La reverse vaccinology, la nuova frontiera per lo sviluppo dei vaccini

La reverse vaccinology, sviluppata verso la fine degli anni ’90 da Rino Rappuoli, direttore della Vaccines Research di Novartis, è una tecnica innovativa per lo sviluppo di nuovi vaccini tramite il sequenziamento del genoma dei patogeni.
L ’approccio basato sul genoma, iniziato con la collaborazione con Craig Venter, ha permesso lo sviluppo di vaccini impossibili da sviluppare con le tecnologie precedenti e ha favorito lo sviluppo di tutti i vaccini.
Questa tecnologia è diventata lo standard di riferimento dello sviluppo dei vaccini.
I vaccini fanno in modo che il sistema immunitario impari a riconoscere e a contrastare l ’agente patogeno prima che possa causare la malattia.

Esistono essenzialmente due approcci per creare i vaccini.
L’approccio classico, quello sviluppato da Louis Pasteur alla fine del 19° secolo, consiste nell’isolare un batterio o un virus responsabile della malattia, inattivarlo, e poi iniettarlo al paziente per conferirgli l’immunità senza sviluppare la malattia associata.
Negli ultimi cinquanta anni circa, c’è stato un grande sforzo teso a migliorare questa tecnica. L’obiettivo è quello di individuare molecole uniche dal punto di vista biologico ( come proteine,e catene di zuccheri conosciute come polisaccaridi ) espresse sulla superficie di agenti patogeni scelti, e utilizzarle in preparazioni purificate e ricombinate di questi antigeni come ingredienti attivi dei vaccini.

Quest’ultimo approccio non è né facile e né di rapida esecuzione; consiste nell’identificazione di antigeni unici per l’agente patogeno, o responsabili di malattie, isolamento di queste molecole,scoperta delle loro funzioni biologiche, identificazione del loro codice genetico e clonazione dei geni che producono le proteine codificate. Spesso questo processo richiede delle tempistiche abbastanza lunghe sia per l’analisi biochimica di complesse e allo stesso tempo delicate biomolecole sia per individuare il loro ruolo nella biologia patogena.

La Reverse Vaccinology aggira queste lunghe fasi iniziali stravolgendo completamente il processo. Vengono estratti interi genomi di batteri dell’antigene scelto e, grazie ad algoritmi al computer si riescono ad individuare un numero di antigeni maggiore di diversi ordini di grandezza rispetto all’approccio tradizionale; solo dopo aver identificato gli antigeni, sulla base delle sequenze di DNA, viene iniziato lo studio sul ruolo biologico di ciascuna proteina.

La ricerca di antigeni candidati prende avvio sequenziando l’intero genoma di un agente patogeno ritenuto idoneo allo scopo. Successivamente le migliaia di geni codificati in tutta la sequenza di DNA sono sottoposti ad un’analisi al computer che identifica le proteine che potrebbero essere utilizzate nel vaccino.
Questo tipo di analisi è in grado di eliminare le proteine innocue, come ad esempio le proteine coinvolte nei processi metabolici, e di concentrarsi sulle proteine secrete o espresse sulla superficie esterna del microbo, cioè quelle facilmente riconoscibili dal sistema immunitario.
Generalmente questo processo porta all’identificazione di poche centinaia di geni interessanti ai fini della ricerca.

Questi geni vengono poi rapidamente clonati al fine di produrre le proteine che codificano, e tali proteine sono a loro volta esaminate in provetta o in modelli animali per verificare la loro capacità di provocare una risposta immunologia.
Tramite questo screening si riesce ad isolare una dozzina circa di antigeni candidati da sottoporre ad ulteriore analisi che, potenzialmente, potrebbero essere determinanti per lo sviluppo del vaccino.

Questo approccio presenta dei vantaggi. Innanzi tutto, la possibilità di contrastare gli agenti patogeni che non hanno risposto positivamente all’approccio con la tecnologia tradizionale e, in seconda battuta,l a velocità di esecuzione. L’individuazione degli antigeni appropriati per un vaccino utilizzando la metodologia tradizionale può richiedere anche un decennio; con la reverse vaccinology si può impiegare all’incirca un terzo del tempo per passare dalla fase di sequenziamento del genoma che porta ad isolare una manciata di antigeni validi.
Un altro importante vantaggio riguarda i risultati,di gran lunga migliori; la reverse vaccinology produce più antigeni validi per lo sviluppo del vaccino di quelli prodotti utilizzando la metodologia tradizionale.

La riverse vaccinology è stata sviluppata da Rino Rappuoli mentre eseguiva gli studi per sviluppare un vaccino contro il sottotipo B della Neisseria meningitidis ( anche noto come Men B ), il batterio che provoca quasi la metà delle infezioni da meningite meningococcica a livello globale.
Cinquanta anni di studi su questo batterio erano riusciti ad identificare solo una dozzina di proteine sulla sua superficie, che potevano essere utili per lo sviluppo di un vaccino - fino al 1995,quando Rino Rappuoli ha chiesto l’intervento del famoso esperto di biologia molecolare Craig Venter per sequenziare l’intero genoma del batterio.
Nel giro di 18 mesi sono stati identificati 90 antigeni da studiare per un potenziale vaccino per Men B.

La reverse vaccinology è una tecnica utilizzata da Novartis Vaccines and Diagnostics per identificare un vaccino candidato a contrastare il sottotipo B di Neisseria meningitidis.
Questo vaccino è il primo e anche il migliore esempio dell’utilizzo del genoma per sviluppare un nuovo farmaco, il primo ad essere sviluppato tramite l ’approccio genomico. ( Xagena2007 )

Fonte: Novartis Vaccines, 2007


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