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  • Le nanoparticelle che imitano i virus possono stimolare un'immunità di lunga durata

    Il blu mostra le cellule B a riposo. Il rosso mostra le cellule B attivate che vengono "addestrate" a produrre anticorpi di alta qualità. Il verde mostra cellule specializzate che producono anticorpi. (Clicca sull'immagine per la versione ad alta risoluzione. Credito:Emory University)

    Emory borsista post-dottorato Sudhir Pai Kasturi, dottorato di ricerca, creato minuscole particelle costellate di molecole che attivano recettori simili a Toll. Ha lavorato con il collega Niren Murthy, dottorato di ricerca, professore associato presso il dipartimento di ingegneria biomedica di Wallace H. Coulter presso la Georgia Tech e la Emory University.

    Gli scienziati dei vaccini dicono che il loro "Santo Graal" è quello di stimolare l'immunità che dura per tutta la vita. I vaccini virali vivi come i vaccini contro il vaiolo o la febbre gialla forniscono una protezione immunitaria che dura diversi decenni, ma nonostante il loro successo, gli scienziati sono rimasti all'oscuro di come inducano un'immunità così duratura.

    Gli scienziati dell'Emory Vaccine Center hanno progettato minuscole nanoparticelle che assomigliano ai virus per dimensioni e composizione immunologica e che inducono un'immunità permanente nei topi. Hanno progettato le particelle per imitare gli effetti immunostimolanti di uno dei vaccini di maggior successo mai sviluppati:il vaccino contro la febbre gialla. Le particelle, realizzati con polimeri biodegradabili, hanno componenti che attivano due diverse parti del sistema immunitario innato e possono essere usati in modo intercambiabile con materiale di molti batteri o virus diversi.

    I risultati sono descritti nel numero di questa settimana di Natura .

    "Questi risultati affrontano un enigma di vecchia data in vaccinologia:in che modo i vaccini di successo inducono un'immunità di lunga durata?", afferma l'autore senior Bali Pulendran, dottorato di ricerca, Charles Howard Candler professore di patologia e medicina di laboratorio presso la Emory University School of Medicine e ricercatore presso lo Yerkes National Primate Research Center.

    "Queste particelle potrebbero fornire un modo istantaneo per allungare le scorte scarse quando l'accesso al materiale virale è limitato, come l'influenza pandemica o durante un'infezione emergente. Inoltre, ci sono molte malattie, come l'HIV, malaria, tubercolosi e dengue, che mancano ancora di vaccini efficaci, dove prevediamo che questo tipo di potenziatore dell'immunità potrebbe svolgere un ruolo.

    Una iniezione del vaccino virale vivo contro la febbre gialla, sviluppato negli anni '30 dal premio Nobel Max Theiler, può proteggere per decenni dalle forme del virus che causano malattie. Pulendran e i suoi colleghi hanno studiato come gli esseri umani rispondono al vaccino contro la febbre gialla, nella speranza di imitarlo.

    Diversi anni fa, hanno stabilito che il vaccino contro la febbre gialla stimolava più recettori Toll-like (TLR) nel sistema immunitario innato. I TLR sono presenti negli insetti e nei mammiferi, uccelli e pesci. Sono molecole espresse da cellule in grado di rilevare frammenti di virus, batteri e parassiti e possono attivare il sistema immunitario. Il gruppo di Pulendran ha dimostrato che il sistema immunitario ha rilevato il vaccino contro la febbre gialla tramite più TLR, e che ciò era necessario per l'immunità indotta dal vaccino.

    “I TLR sono come il sesto senso nei nostri corpi, perché hanno una squisita capacità di rilevare virus e batteri, e trasmettere queste informazioni per stimolare la risposta immunitaria, ” dice Pulendran. “Abbiamo scoperto che per ottenere la migliore risposta immunitaria, devi colpire più di un tipo di recettore tipo Toll. Il nostro obiettivo era creare una particella sintetica che svolgesse questo compito”.

    Emory borsista post-dottorato Sudhir Pai Kasturi, dottorato di ricerca, creato minuscole particelle costellate di molecole che attivano recettori simili a Toll. Ha lavorato con il collega Niren Murthy, dottorato di ricerca, professore associato presso il dipartimento di ingegneria biomedica di Wallace H. Coulter presso la Georgia Tech e la Emory University.

    "Siamo molto entusiasti di costruire su questa piattaforma per progettare vaccini migliorati per le malattie infettive esistenti ed emergenti", afferma Kasturi, l'autore principale che lavora nel laboratorio di Pulendran presso l'Emory Vaccine Center. Uno dei componenti delle particelle è MPL (monofosforil lipide A), un componente delle pareti cellulari batteriche, e l'altro è imiquimod, una sostanza chimica che imita gli effetti dell'RNA virale. Le particelle sono fatte di PLGA—poli(acido lattico)‑co‑(acido glicolico)—un polimero sintetico utilizzato per innesti e suture biodegradabili.

    Tutti e tre i componenti sono approvati dalla FDA individualmente per uso umano. Per diversi decenni, l'unico additivo per vaccini approvato dalla FDA era l'allume, fino a quando un vaccino contro il cancro della cervice contenente MPL è stato approvato nel 2009. A causa delle differenze del sistema immunitario tra topi e scimmie, gli scienziati hanno sostituito l'imiquimod con il relativo resiquimod chimico per gli esperimenti sulle scimmie.

    Nei topi, le particelle possono stimolare la produzione di anticorpi contro le proteine ​​del virus dell'influenza o dei batteri dell'antrace diversi ordini di grandezza in modo più efficace dell'allume, gli autori hanno trovato. Inoltre, le cellule immunitarie persistono nei linfonodi per almeno 18 mesi, quasi la vita di un mouse. Negli esperimenti con le scimmie, le nanoparticelle con la proteina virale potrebbero indurre risposte robuste maggiori di cinque volte la risposta indotta da una dose della stessa proteina virale somministrata da sola, senza le nanoparticelle.


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