Una nanoparticella autoassemblante progettata da un professore della UConn è il componente chiave di un nuovo potente vaccino contro la malaria che si sta dimostrando promettente nei primi test.

Per anni, gli scienziati che cercano di sviluppare un vaccino contro la malaria sono stati ostacolati dalla capacità del parassita della malaria di trasformarsi e "nascondersi" nel fegato e nei globuli rossi di una persona infetta per evitare di essere scoperto dal sistema immunitario.

Ma una nuova nanoparticella proteica sviluppata da Peter Burkhard, professore presso il Dipartimento di Biologia Molecolare e Cellulare, in collaborazione con David Lanar, uno specialista in malattie infettive con il Walter Reed Army Institute of Research, ha dimostrato di essere efficace nell'indurre il sistema immunitario ad attaccare le specie più letali di parassita della malaria, Plasmodium falciparum, dopo che è entrato nel corpo e prima che abbia la possibilità di nascondersi e diffondersi in modo aggressivo.

La chiave del successo del vaccino risiede nella perfetta simmetria icosaedrica della nanoparticella (si pensi allo schema su un pallone da calcio) e nella capacità di trasportare sulla sua superficie fino a 60 copie della proteina del parassita. Le proteine ​​sono disposte in modo denso, cluster accuratamente costruito che il sistema immunitario percepisce come una minaccia, spingendolo a rilasciare grandi quantità di anticorpi che possono attaccare e uccidere il parassita.

Nei test con i topi, il vaccino era efficace al 90-100 percento nell'eradicazione del parassita Plasmodium falciparum e nel mantenimento dell'immunità a lungo termine per 15 mesi. Tale tasso di successo è notevolmente superiore al tasso di successo riportato per RTS, S, il candidato al vaccino contro la malaria più avanzato al mondo attualmente in fase di sperimentazione clinica di fase 3, che è l'ultima fase di test prima della licenza.

"Entrambi i vaccini sono simili, è solo che la densità dell'RTS, La visualizzazione della proteina S è molto più bassa della nostra, " dice Burkhard. "L'omogeneità del nostro vaccino è molto più alta, che produce una risposta del sistema immunitario più forte. Ecco perché siamo fiduciosi che il nostro sarà un miglioramento.

"Ogni singola catena proteica che forma la nostra particella mostra una delle molecole proteiche del patogeno che sono riconosciute dal sistema immunitario, "aggiunge Burkhard, un esperto in biologia strutturale affiliato all'Istituto di scienza dei materiali dell'UConn. "Con RTS, S, solo il 14% circa delle proteine ​​del vaccino proviene dal parassita della malaria. Siamo in grado di raggiungere la nostra alta densità grazie al design della nanoparticella, che controlliamo».

La ricerca è stata pubblicata su Diario della malaria nel 2013.

La ricerca di un vaccino contro la malaria è uno dei più importanti progetti di ricerca nel campo della salute pubblica globale. La malattia è comunemente trasportata attraverso le punture di zanzare notturne. Le persone infette soffrono di forti febbri, brividi, e una malattia simil-influenzale. Nei casi più gravi, la malaria provoca convulsioni, anemia grave, problema respiratorio, e insufficienza renale. Ogni anno, più di 200 milioni di casi di malaria sono segnalati in tutto il mondo. L'Organizzazione Mondiale della Sanità ha stimato che 627, 000 persone sono morte di malaria nel 2012, molti di loro sono bambini che vivono nell'Africa subsahariana.

I ricercatori hanno impiegato più di 10 anni per finalizzare l'assemblaggio preciso della nanoparticella come vettore critico del vaccino e trovare le parti giuste della proteina della malaria per innescare una risposta immunitaria efficace. La ricerca è stata ulteriormente complicata dal fatto che il parassita della malaria che colpisce i topi utilizzati nei test di laboratorio è strutturalmente diverso da quello che infetta gli esseri umani.

Gli scienziati hanno utilizzato un approccio creativo per aggirare il problema.

"Testare l'efficacia del vaccino è stato difficile perché il parassita che causa la malaria negli esseri umani cresce solo negli esseri umani, " Dice Lanar. "Ma abbiamo sviluppato un piccolo trucco. Abbiamo preso un parassita della malaria del topo e abbiamo inserito nel suo DNA un pezzo di DNA del parassita della malaria umana che volevamo che il nostro vaccino attaccasse. Ciò ci ha permesso di condurre studi economici sui topi per testare il vaccino prima di passare a costosi studi sull'uomo".

La ricerca della coppia è stata supportata da una sovvenzione di 2 milioni di dollari dal National Institutes of Health e da 2 milioni di dollari dal programma di ricerca sulle malattie infettive dell'esercito degli Stati Uniti. Una richiesta di ulteriori 7 milioni di dollari in finanziamenti da parte dell'esercito degli Stati Uniti per condurre la prossima fase di sviluppo del vaccino, compresa la produzione e la sperimentazione umana, È in sospeso.

"Siamo in programma per produrre il vaccino per uso umano all'inizio del prossimo anno, ", afferma Lanar. "Ci vorranno circa sei mesi per completare il controllo di qualità e gli studi tossicologici sul prodotto finale e ottenere il permesso dalla FDA per fare prove sull'uomo".

Lanar afferma che il team spera di iniziare i primi test sugli esseri umani nel 2016 e, se i risultati sono promettenti, le prove sul campo nelle aree endemiche della malaria seguiranno nel 2017. Le prove sul campo richieste potrebbero durare cinque anni o più prima che il vaccino sia disponibile per l'autorizzazione e l'uso pubblico, dice Lanar.

Martin Edlund, CEO di Mai più Malaria, un'organizzazione no profit con sede a New York che si occupa di combattere le morti per malaria, dice, "Questa ricerca presenta un nuovo approccio promettente per lo sviluppo di un vaccino contro la malaria. Il lavoro innovativo come quello che viene fatto all'Università del Connecticut ci avvicina più di quanto non siamo mai stati a porre fine a uno dei vaccini più antichi del mondo, più costoso, e le malattie più mortali."

Una società con sede in Svizzera, alfa-O-peptidi, fondata da Burkhard, detiene il brevetto sulla nanoparticella autoassemblante utilizzata nel vaccino contro la malaria. Burkhard sta anche esplorando altri potenziali usi per le nanoparticelle, compreso un vaccino che combatterà l'influenza animale e uno che aiuterà le persone con dipendenza da nicotina. Il professor Mazhar Khan del Dipartimento di patobiologia dell'UConn sta collaborando con Burkhard al vaccino antinfluenzale animale.