Comparison of Systemic and Mucosal Synchronous Immunization with Replicating Single-cycle Adenoviruses and SOSIP Protein HIV-1 Vaccines

La maggior parte delle infezioni da virus dell'immunodeficienza umana inizia nei punti di ingresso morbidi e umidi del corpo: il rivestimento della vagina, il retto, la bocca o il naso. In queste superfici mucose, la battaglia contro il virus inizia con un numero esiguo di invasori, talvolta anche un singolo particella. Se un vaccino potesse fermare il virus proprio lì, nel momento esatto in cui tenta di attraversare la barriera, potrebbe impedire all'infezione di attecchire. Per decenni, gli scienziati hanno cercato di costruire vaccini che funzionassero in questo modo, ma il metodo standard di iniezione — sparare un ago in profondamente nel muscolo — spesso non riesce a creare uno scudo abbastanza forte in questi specifici punti di ingresso. Mentre le iniezioni intramuscolari inviano segnali immunitari in tutto il corpo, non sempre insegnano al sistema immunitario come sorvegliare efficacemente le porte mucose. Ciò lascia una lacuna critica nella protezione, spingendo i ricercatori a porsi una domanda semplice ma difficile: conta dove si somministra il vaccino?

Un team di scienziati della Mayo Clinic e di altre istituzioni si è messo in viaggio per rispondere a questa domanda testando una nuova strategia nei rhesus macaques, un tipo di scimmia spesso utilizzata per studiare le malattie umane. Volevano vedere se somministrare un vaccino direttamente nel sito in cui il virus entra nel corpo offrisse una protezione migliore rispetto alla classica iniezione nel muscolo. Per farlo, hanno utilizzato due diversi tipi di componenti vaccinali. Il primo era una proteina che imita il guscio esterno del virus, progettata per addestrare il sistema immunitario a riconoscere il nemico. Il secondo era uno strumento genetico unico: un adenovirus modificato, che è un comune virus del raffreddore, ingegnerizzato per agire come un camioncino per le consegne. Questo camion trasporta le istruzioni genetiche per il guscio esterno del virus all'interno delle cellule del corpo. Fondamentalmente, questo camion è stato progettato per replicare il suo carico molte volte all'interno della cellula per produrre una quantità enorme di proteina virale, ma è stato reso incapace di replicarsi affinché non potesse diffondersi in altre cellule o causare un'infezione reale. Questo design "a ciclo singolo" ha permesso al vaccino di generare una massiccia risposta immunitaria senza i rischi di sicurezza di un virus completamente replicante.

I ricercatori hanno diviso le scimmie in gruppi e hanno somministrato loro la stessa combinazione di queste due parti del vaccino, ma hanno cambiato la via di somministrazione del camion genetico. Un gruppo ha ricevuto il camion tramite una normale iniezione nel muscolo del braccio. Un altro gruppo lo ha ricevuto sotto forma di spray liquido nel naso. Un terzo gruppo lo ha ricevuto tramite iniezione direttamente nella parete vaginale, proprio nel luogo in cui il virus avrebbe poi cercato di entrare. Tutti i gruppi hanno ricevuto la componente proteica tramite iniezione nel muscolo, poiché era l'unico metodo noto per funzionare con quella specifica proteina al momento. Le scimmie sono state vaccinate quattro volte nell'arco di diversi mesi, con i ricercatori che hanno accuratamente protetto i camion virali con un rivestimento protettivo ogni volta, per garantire che il sistema immunitario li riconoscesse come nuovi bersagli piuttosto che scambiarli per vecchi amici.

Dopo che la serie di vaccinazioni era stata completata, i ricercatori hanno aspettato molto tempo — più di un anno e mezzo — per vedere se la protezione durasse. Successivamente, hanno iniziato un test rigoroso. Hanno esposto le scimmie al virus attraverso la vagina una volta a settimana per dieci settimane. Questa sfida ripetuta simulava scenari del mondo reale in cui una persona potrebbe essere esposta al virus più volte. I risultati sono stati sorprendenti. Ogni scimmia nel gruppo di controllo e ogni scimmia che aveva ricevuto il vaccino attraverso il muscolo del braccio è stata infettata entro le prime dieci esposizioni. Le scimmie che hanno ricevuto lo spray nel naso non sono andate meglio; la maggior parte di loro è stata infettata rapidamente. Tuttavia, il gruppo che ha ricevuto il vaccino genico direttamente nella parete vaginale ha raccontato una storia diversa. La metà di queste scimmie ha resistito a tutti i dieci tentativi di infezione. Anche tra quelle che hanno finito per contrarre il virus, i livelli virali nel sangue erano inferiori rispetto agli altri gruppi.

Lo studio suggerisce che la posizione del vaccino conta più del tipo di vaccino stesso. Mentre le scimmie con iniezione nel muscolo hanno sviluppato forti segnali immunitari nel sangue, tali segnali non sono stati sufficienti a fermare il virus alla porta vaginale. Le scimmie che hanno ricevuto il vaccino direttamente nel sito di infezione hanno costruito una difesa localizzata che è stata molto più efficace nel bloccare il virus. Questo risultato mette in discussione l'assunto che una forte risposta immunitaria nel sangue sia sufficiente per la protezione contro le infezioni a trasmissione sessuale. Indica che per fermare il virus alla porta, il sistema immunitario deve essere addestrato proprio alla porta stessa. I ricercatori hanno osservato che, sebbene questo metodo di iniezione diretta abbia funzionato bene nello studio, non è una soluzione pratica per gli esseri umani, poiché iniettare un vaccino nella parete vaginale non è un metodo routinario fattibile per la popolazione generale. Il vero valore della scoperta risiede nel dimostrare che le barriere mucose possono essere fortificate, suggerendo che i futi vaccini dovranno trovare nuovi modi per consegnare il loro messaggio ai tessuti specifici dove il virus colpisce, piuttosto che fare affidamento esclusivamente sulla standard iniezione nel muscolo.