Mucosal vaccine-elicited IgA is protective against zoonotic Betacoronavirus challenge
Questo studio dimostra che un vaccino booster intranasale che utilizza una proteina spike di consenso sintetica (SarbConS) somministrata con nanoparticelle di ferritina e un adiuvante specifico elicita risposte di IgA mucosali durevoli e cross-protettive che sono essenziali per la difesa contro diversi Betacoronavirus zoonotici, inclusi SARS-CoV-2 e MERS-CoV.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
La maggior parte dei vaccini contro i virus respiratori, come quelli somministrati per l'influenza o il coronavirus che ha causato la recente pandemia globale, vengono iniettati in un muscolo. Questo metodo è eccellente per addestrare il sistema immunitario del corpo a riconoscere un virus e produrre anticorpi che viaggiano attraverso il flusso sanguigno per combattere l'infezione. Tuttavia, questi scatti muscolari hanno un limite: non creano in modo affidabile una difesa forte proprio dove il virus entra per la prima volta nel corpo: il rivestimento del naso e dei polmoni. Questo rivestimento, noto come mucosa, è la porta d'ingresso per i virus respiratori. Per fermare un virus prima che si insedi, il sistema immunitario ha bisogno di un tipo specifico di anticorpo chiamato IgA proprio in quella porta. Sebbene alcune persone che guariscono da un'infezione naturale sviluppino questa difesa locale, i normali vaccini muscolari spesso non riescono a generarla in modo costante o per un lungo periodo. Ciò lascia un vuoto nella protezione, permettendo al virus di replicarsi nel naso e diffondersi agli altri anche se la persona non si ammala gravemente.
Un team di ricercatori della Yale School of Medicine e della Duke University si è posto l'obiettivo di vedere se fosse possibile colmare questo vuoto cambiando il modo in cui un vaccino viene somministrato. Invece di fare affidamento esclusivamente sulle iniezioni muscolari, hanno testato una strategia che prevede la somministrazione di una seconda dose di un vaccino direttamente nel naso. Volevano sapere se questo approccio potesse risvegliare il sistema immunitario nel tratto respiratorio, creare una fornitura duratura di anticorpi IgA protettivi e fermare una vasta gamma di pericolosi coronavirus dall'infettare i polmoni. Il loro lavoro si è concentrato su una specifica combinazione di ingredienti progettati per lavorare insieme: una versione sintetica di una proteina virale costruita su un minuscolo e stabile impalcatura, mescolata con due sostanze che agiscono come segnali per il sistema immunitario.
I ricercatori hanno iniziato lavorando con topi che erano già stati vaccinati con un normale vaccino iniettato nel muscolo contro il SARS-CoV-2 originale. Successivamente, hanno somministrato a questi animali un richiamo direttamente nel naso. Questo richiamo conteneva una proteina sintetica progettata per apparire come un mix di molti diversi virus simili al SARS presenti in natura, attaccata a una nanoparticella di ferritina. La ferritina è una proteina che naturalmente forma una sfera cava e, in questo caso, è stata utilizzata per esporre la proteina virale in un modo in cui il sistema immunitario potesse vederla facilmente e reagire. Per garantire che questa dose nasale funzionasse efficacemente, gli scienziati l'hanno miscelata con due adiuvanti, ovvero sostanze aggiunte ai vaccini per potenziare la risposta immunitaria. Uno era una molecola che attiva i mastociti, un tipo di cellula immunitaria presente nel naso, e l'altro era un segnale basato sul DNA che innesca un allarme più ampio nelle difese del corpo.
Quando i topi hanno ricevuto questo richiamo nasale, i risultati sono stati sorprendenti. Entro poche settimane, gli animali hanno sviluppato alti livelli di anticorpi IgA nelle vie nasali e nei polmoni. Questi anticorpi non sono scomparsi rapidamente; sono rimasti a livelli protettivi per molti mesi, molto tempo dopo il richiamo iniziale. Al contrario, i topi che avevano ricevuto una seconda iniezione muscolare o una dose nasale senza i particolari adiuvanti non avevano sviluppato queste difese locali durature. Il richiamo nasale ha creato anche un forte esercito di cellule B della memoria, che sono i pianificatori a lungo termine del sistema immunitario, specificamente nei linfonodi che drenano le vie aeree. Queste cellule sono pronte a scattare in azione se il virus ritorna.
La vera prova è arrivata quando i ricercatori hanno sfidato i topi vaccinati con virus che non avevano mai visto prima. Hanno esposto gli animali a due diversi tipi di coronavirus che saltano dagli animali all'uomo: uno trovato nei pipistrelli e uno nei pangolini. Questi virus sono geneticamente diversi dal SARS-CoV-2 originale, il che li rende difficili da fermare con i vaccini standard. I topi che avevano ricevuto il richiamo nasale con i particolari adiuvanti erano quasi completamente protetti. Il virus non è stato in grado di replicarsi nei loro polmoni o nelle loro vie nasali. La protezione è stata così efficace da impedire al virus di stabilire un'infezione nelle alte vie respiratorie, proprio il luogo in cui la trasmissione agli altri animali solitamente inizia. I ricercatori hanno anche testato questo approccio contro il MERS-CoV, un altro coronavirus diverso e letale, e hanno scoperto che la stessa strategia nasale forniva una forte protezione anche contro questo virus.
Per dimostrare che gli anticorpi IgA erano la chiave di questa protezione, gli scienziati hanno ripetuto l'esperimento utilizzando topi geneticamente incapaci di produrre IgA. Anche se questi topi avevano ricevuto lo stesso richiamo nasale e avevano sviluppato una forte immunità sistemica, non avevano alcuna protezione contro la sfida virale. Il virus si è replicato liberamente nei loro polmoni e nei loro nasi, proprio come nei topi non vaccinati. Questo risultato ha confermato che gli anticorpi IgA locali e duraturi non erano solo un effetto collaterale del vaccino, ma erano essenziali per fermare l'infezione. Senza di essi, il vaccino non riusciva a proteggere il tratto respiratorio.
Lo studio suggerisce che l'attuale strategia di fare affidamento solo sulle iniezioni muscolari potrebbe non essere sufficiente per fermare la diffusione di virus respiratori altamente contagiosi. Somministrando un richiamo direttamente al sito dell'infezione e utilizzando la giusta combinazione di adiuvanti, è possibile addestrare il corpo a mantenere uno scudo permanente alla porta d'ingresso. Questo approccio ha funzionato non solo per un virus, ma per un gruppo diversificato di coronavirus, inclusi quelli che non hanno ancora infettato gli esseri umani. Le scoperte offrono una via chiara per progettare vaccini che possano bloccare la trasmissione e fornire un'immunità duratura contro future epidemie, andando oltre la semplice prevenzione della malattia grave per arrivare ad arrestare effettivamente il virus prima che possa insediarsi.
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