Un'industria di vaccini mRNA in divenire / An mRNA vaccine industry in the making
Un'industria di vaccini mRNA in divenire /
An mRNA vaccine industry in the making
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Il corso della pandemia di COVID-19 è stato cambiato alla fine del 2020 con un vaccino basato sull'RNA messaggero (mRNA), una tecnologia senza precedenti che si è dimostrata estremamente efficace nella protezione contro il virus. L'mRNA non solo è impostato per aiutare il mondo a superare l'attuale crisi, ma sta anche generando speranza per un'intera nuova generazione di vaccini che potrebbero proteggere le persone da tutto, dall'HIV/AIDS alla malaria.
"Crediamo che l'RNA messaggero sia la tecnologia del futuro per le malattie infettive", afferma Mariola Fotin-Mleczek, biologa e chief technology officer di CureVac, un'azienda biofarmaceutica di Tubinga, in Germania, che sta lavorando su diversi vaccini mRNA. Sia le grandi aziende farmaceutiche che le piccole biotecnologie stanno investendo nella tecnologia, aiutate dai finanziamenti di governi e fondazioni private. Bill Gates, la cui Fondazione Bill & Melinda Gates sostiene lo sviluppo del vaccino, ha dichiarato a USA Today a gennaio che le possibilità erano vaste. "Per ogni malattia per cui non abbiamo vaccini, proveremo l'mRNA", ha detto.
I vaccini convenzionali vengono realizzati coltivando l'agente patogeno in una cellula appropriata o in una coltura batterica - ad esempio, per la maggior parte dei vaccini antinfluenzali vengono utilizzate uova di gallina fecondate - quindi applicando vari metodi per inattivarlo in modo che conservi gli antigeni ma non causi la malattia. Il processo può richiedere settimane.
Al contrario, i vaccini mRNA sono realizzati semplicemente inserendo un frammento di codice RNA in una piccola molecola di DNA in una cellula, per poi crescere rapidamente di più in un serbatoio del reattore. A differenza degli allestimenti di crescita personalizzati e iterativi per i vaccini convenzionali, lo stesso processo può essere utilizzato per qualsiasi sequenza di mRNA. L'mRNA risultante, introdotto in un corpo, consente alle cellule di produrre i propri antigeni, dai quali il sistema immunitario apprende. I vaccini COVID-19, ad esempio, istruiscono il corpo a creare copie della proteina spike del coronavirus.
I due vaccini mRNA COVID-19 che sono stati approvati negli Stati Uniti, da Moderna di Cambridge, Massachusetts, e una collaborazione tra Pfizer e BioNTech di Mainz, Germania, hanno avuto un'efficacia superiore al 90% negli studi clinici. E dopo anni di sviluppo che hanno coinvolto centinaia di ricercatori in più istituti di ricerca e aziende, la tecnologia dell'mRNA esistente ha permesso di produrre e testare i vaccini a un ritmo senza precedenti .
Veloce ed economico
La velocità e la versatilità rendono l'mRNA interessante per i ricercatori. "Hai solo bisogno della sequenza della proteina con cui andrai a vaccinare e puoi realizzarla rapidamente", afferma Dennis Burton, immunologo presso Scripps Research a La Jolla, in California.
Burton è tra i ricercatori di Scripps che stanno lavorando con Moderna su un modo per prevenire l'infezione da HIV, il virus che causa l'AIDS, che ha eluso i tentativi di vaccinazione negli ultimi 40 anni. Sperano di produrre anticorpi ampiamente neutralizzanti in grado di proteggere contro vari ceppi del virus in rapida mutazione attaccando parti del virus che non cambiano molto. Lo fanno inducendo il sistema immunitario prima a produrre un raro anticorpo che di solito si manifesta solo dopo anni di infezione, quindi a ripetere e perfezionare tale produzione fino a quando non si ottiene una risposta forte e mirata. "Pensiamo che tu debba avere una serie di colpi che convincano il sistema immunitario a produrre il giusto tipo di anticorpi per proteggerti dall'HIV", afferma Burton. Sono iniziati gli studi clinici in fase iniziale.
Creare e testare i candidati al vaccino mRNA offre rapidamente ai ricercatori del vaccino più "tiri in porta", afferma Peter Hotez, virologo, preside della National School of Tropical Medicine presso il Baylor College of Medicine e co-direttore del Texas Children's Hospital Center for Vaccine Sviluppo, a Houston. Il suo gruppo sta lavorando a un vaccino mRNA per la malattia di Chagas, che è causata da un parassita e si trova principalmente in America Latina. Hanno scelto il più promettente tra diversi potenziali antigeni per creare un bersaglio proteico con DNA ricombinante. Ma creare e combinare, diciamo, quattro proteine ricombinanti in un vaccino sarebbe costoso. Potrebbe essere più facile ed economico, dice Hotez, semplicemente mettere le sequenze per tutti e quattro gli antigeni promettenti su un filamento di mRNA, producendo un singolo vaccino che protegge contro più ceppi di un agente patogeno.
Alcuni ricercatori stanno esplorando un vaccino antinfluenzale che potrebbe coprire più ceppi, il che potrebbe eliminare il problema dei produttori di vaccini che devono stimare con mesi di anticipo quali ceppi circoleranno in una determinata stagione influenzale.
La Bill & Melinda Gates Foundation sta finanziando la collaborazione tra Scripps e Moderna ed è sostenitrice di diversi programmi mRNA. Funziona con CureVac, avendo investito 52 milioni di dollari nell'azienda nel 2015. Supporta anche la ricerca sui vaccini contro la malaria presso BioNTech, con la speranza che una sperimentazione clinica sia pronta per iniziare entro la fine del 2022. Gates e BioNTech hanno annunciato piani per testare un vaccino contro la tubercolosi nel 2022 e stanno collaborando a un vaccino contro l'HIV.
CureVac, nel frattempo, ha collaborato con GlaxoSmithKline a Brentford, nel Regno Unito, per lavorare su un massimo di cinque nuovi vaccini mRNA, inclusi rotavirus e malaria. Le aziende stanno anche sviluppando un vaccino COVID-19 di seconda generazione, che potrebbe coprire molte delle nuove varianti del virus.
A marzo, l'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata della difesa degli Stati Uniti (DARPA), che da tempo finanzia il lavoro sui vaccini contro l'mRNA, ha annunciato una sovvenzione di 41 milioni di dollari a GE Research a Niskayuna, New York; il Broad Institute, Cambridge, Massachusetts; e l'Università di Washington, Seattle, per sviluppare una piattaforma di produzione che consentirà alle aziende di produrre rapidamente nuovi vaccini mRNA.
Vaccini come merce
Trasformare la produzione di vaccini mRNA da una tecnologia su misura in un processo industriale standard potrebbe avviare un'intera industria dell'mRNA, afferma Kaigham Gabriel, ingegnere elettrico e direttore operativo di Wellcome Leap, un'organizzazione benefica finanziata dal finanziatore della ricerca britannico Wellcome con sede a Londra per sostenere l'ambizioso programmi di ricerca. Leap ha lanciato un'iniziativa triennale da 60 milioni di dollari per aiutare i ricercatori a sviluppare la produzione standardizzata di mRNA. "Si tratta di un raddoppio dell'RNA come piattaforma tecnologica", afferma.
Oggi, dice Gabriel, i ricercatori che cercano di sviluppare un vaccino per l'mRNA devono lavorare con una grande azienda farmaceutica o investire milioni di dollari. Gabriel immagina un ecosistema in cui i ricercatori possono sviluppare e progettare i propri vaccini e quindi inviarli a partner industriali per la produzione, proprio come alcune aziende progettano chip per computer proprietari e poi li fanno costruire in una società di fabbricazione su larga scala.
I ricercatori avvertono che l'mRNA non trasformerà miracolosamente lo sviluppo del vaccino. Le malattie infettive hanno meccanismi multipli e variabili e il sistema immunitario è notoriamente fonte di confusione. La tecnologia dell'mRNA è solo un altro approccio che gli scienziati possono provare. La tecnologia potrebbe non funzionare in malattie diverse dal COVID se i loro antigeni producono reazioni immunitarie meno robuste, avverte Hotez di Baylor. Tuttavia, l'mRNA aggiunge un'arma all'arsenale dei vaccinologi. "Quando si tratta di un nuovo bersaglio vaccinale o di un patogeno o di un processo patologico, dobbiamo tenere in gioco più tecnologie", afferma Hotez.
ENGLISH
The technology could form the basis of a new generation of vaccines for diseases such as HIV/AIDS and malaria.
The course of the COVID-19 pandemic was changed in late 2020 with a vaccine based on messenger RNA (mRNA), an unprecedented technology that has proved remarkably successful in protecting against the virus. Not only is mRNA set to help get the world past the current crisis, it’s also generating hope for a whole new generation of vaccines that could protect people from everything from HIV/AIDS to malaria.
“We believe messenger RNA is the technology of the future for infectious disease,” says Mariola Fotin-Mleczek, a biologist and chief technology officer at CureVac, a biopharmaceutical company in Tübingen, Germany, that is working on several mRNA vaccines. Both big pharma companies and small biotechs are investing in the technology, aided by funding from governments and private foundations. Bill Gates, whose Bill & Melinda Gates Foundation underwrites vaccine development, told USA Today in January that the possibilities were vast. “For every disease that we don’t have vaccines, we will try mRNA,” he said.
Conventional vaccines are made by cultivating the pathogen in an appropriate cell or bacterial culture — fertilized hen eggs are used for most influenza vaccines, for example — then applying various methods to inactivate it so it retains antigens but doesn’t cause the illness. The process can take weeks.
By contrast, mRNA vaccines are made by simply inserting a snippet of RNA code into a small DNA molecule in a cell, then quickly growing more in a reactor tank. Unlike the customized, iterative growth set-ups for conventional vaccines, the same process can be used for any mRNA sequence. The resulting mRNA, introduced to a body, lets cells produce their own antigens, which the immune system then learns from. The COVID-19 vaccines, for example, instruct the body to make copies of the coronavirus’s spike protein.
The two COVID-19 mRNA vaccines that were approved in the United States, from Moderna of Cambridge, Massachusetts, and a collaboration between Pfizer and BioNTech of Mainz, Germany, had efficacies of more than 90% in clinical trials. And after years in development involving hundreds of researchers at multiple research institutions and companies, the existing mRNA technology meant vaccines could be manufactured and tested at an unprecedented pace.
Fast and cheap
Speed and versatility make mRNA exciting to researchers. “You just need the sequence of the protein that you’re going to vaccinate with and you can make it quickly,” says Dennis Burton, an immunologist at Scripps Research in La Jolla, California.
Burton is among researchers at Scripps who are working with Moderna on a way to prevent infection with HIV, the virus that causes AIDS, which has eluded vaccine attempts for the past 40 years. They hope to make broadly neutralizing antibodies that can protect against various strains of the quickly mutating virus by attacking parts of the virus that don’t change much. They do this by coaxing the immune system first to produce a rare antibody that usually shows up only after years of infection, then to repeat and fine-tune that production until there’s a strong, targeted response. “We think you need to have a series of shots that coax the immune system into making the right kind of antibodies to protect you against HIV,” Burton says. Early-stage clinical trials have begun.
Creating and testing mRNA vaccine candidates quickly gives vaccine researchers more “shots on goal”, says Peter Hotez, a virologist, dean of the National School of Tropical Medicine at Baylor College of Medicine, and co-director of the Texas Children’s Hospital Center for Vaccine Development, in Houston. His group is working on an mRNA vaccine for Chagas disease, which is caused by a parasite and mostly found in Latin America. They have chosen the most promising of several potential antigens to make a protein target with recombinant DNA. But creating and combining, say, four recombinant proteins into one vaccine would be expensive. It might be easier and cheaper, Hotez says, to simply put the sequences for all four promising antigens on a strand of mRNA, producing a single vaccine that protects against multiple strains of a pathogen.
Some researchers are exploring a flu vaccine that could cover multiple strains, which could eliminate the problem of vaccine makers having to estimate months in advance which strains will be circulating in a given flu season.
The Bill & Melinda Gates Foundation is providing funding for the collaboration between Scripps and Moderna, and is a supporter of several mRNA programmes. It works with CureVac, having invested US$52 million in the company is 2015. It is also supporting research into malaria vaccines at BioNTech, with hopes that a clinical trial will be ready to start by the end of 2022. Gates and BioNTech have announced plans to test a tuberculosis vaccine in 2022, and are collaborating on a vaccine against HIV.
CureVac, meanwhile, has partnered with GlaxoSmithKline in Brentford, UK, to work on up to five new mRNA vaccines, including for rotavirus and malaria. The companies are also developing a second-generation COVID-19 vaccine, which could cover several of the new variants of the virus.
In March, the US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), which has long funded mRNA vaccine work, announced a $41-million grant to GE Research in Niskayuna, New York; the Broad Institute, Cambridge, Massachusetts; and the University of Washington, Seattle, to develop a manufacturing platform that will allow companies to quickly produce new mRNA vaccines.
Vaccines as commodity
Turning mRNA vaccine production from a bespoke technology into a standard industrial process could jumpstart an entire mRNA industry, says Kaigham Gabriel, an electrical engineer and chief operating officer for Wellcome Leap, a charity funded by the UK research funder Wellcome based in London to support ambitious research programmes. Leap has launched a three-year, US$60-million drive to help researchers develop standardized manufacturing of mRNA. “It’s a doubling down on RNA as a platform technology,” he says.
Today, Gabriel says, researchers seeking to develop an mRNA vaccine need to either work with a large pharmaceutical company or have millions of dollars in investment. Gabriel envisions an ecosystem in which researchers can develop and design their own vaccines, and then send them out to industrial partners for manufacturing, much the way some companies design proprietary computer chips, and then have them built at a large-scale fabrication company.
Researchers caution that mRNA will not miraculously transform vaccine development. Infectious diseases have multiple, varying mechanisms, and the immune system is notoriously confounding. mRNA technology is just one more approach scientists can try. The technology might not work in diseases other than COVID if their antigens produce less robust immune reactions, warns Baylor’s Hotez. Still, mRNA adds a weapon to vaccinologists’ arsenal. “When it comes to a new vaccine target or pathogen or disease process, we need to keep multiple technologies in play,” Hotez says.
Da:
https://www.nature.com/articles/d41586-021-02913-9?sap-outbound-id=3EC39CA908F3D4233F59E62A1E2004E855DBCBCF
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