Development of a combined GMMA and glycoconjugate iNTS-TCV trivalent vaccine against invasive salmonellosis

In molte parti dell'Africa subsahariana, una minaccia silenziosa e mortale si annida nell'acqua e nel cibo consumati dai bambini. Proviene da una famiglia di batteri nota come Salmonella. Mentre alcuni tipi di questo batterio causano il familiare malessere intestinale noto come intossicazione alimentare, altri tipi possono invadere il flusso sanguigno, portando a una condizione grave chiamata salmonellosi invasiva non tifica. Questa malattia colpisce duramente i bambini piccoli, uccidendoli spesso prima che possano essere diagnosticati o trattati correttamente, specialmente nelle regioni in cui l'accesso ad antibiotici efficaci è limitato o dove i batteri sono diventati resistenti ai farmaci comuni. Allo stesso tempo, una versione correlata ma distinta del batterio, che causa la febbre tifoide, continua a far ammalare milioni di persone in tutto il mondo. Per decenni, gli scienziati hanno lavorato per creare vaccini contro queste minacce. Sebbene esista un vaccino per la febbre tifoide, non è mai esistito un vaccino autorizzato per fermare le infezioni invasive del sangue causate dagli altri tipi di Salmonella. La sfida è stata trovare un modo per proteggere contro più ceppi pericolosi contemporaneamente senza creare un vaccino che sia troppo complesso da produrre o troppo aggressivo per l'organismo umano.

Un team di ricercatori presso l'Istituto per la Salute Globale delle Vaccini GSK ha compiuto un passo significativo verso la risoluzione di questo problema sviluppando un nuovo candidato vaccinale a tre componenti. Il loro lavoro si concentra sulla combinazione di due diverse tecnologie vaccinali in una singola iniezione. La prima tecnologia prevede minuscole bolle prelevate dal guscio esterno del batterio, che fungono da sistema di consegna naturale per il sistema immunitario. La seconda è un metodo collaudato per la creazione di un vaccino contro la febbre tifoide, in cui un rivestimento di zucchero del batterio viene attaccato a una proteina innocua per aiutare il corpo a riconoscerlo. L'obiettivo era vedere se questi due approcci molto diversi potessero lavorare insieme in una singola miscela per proteggere simultaneamente contro i due ceppi di Salmonella invasivi più comuni e il batterio della tifoide.

I ricercatori hanno iniziato creando i componenti batterici necessari per il vaccino. Hanno ingegnerizzati ceppi di Salmonella Typhimurium e Salmonella Enteritidis, i due tipi responsabili della stragrande maggioranza delle infezioni invasive, affinché rilasciassero naturalmente le loro bolle di membrana esterna. Queste bolle, note come GMMA, trasportano i marcatori specifici di cui il sistema immunitario ha bisogno per imparare a combattere i batteri. In un movimento volto a rendere la produzione futura più facile e adattabile per le nazioni in via di sviluppo, il team ha testato un nuovo metodo di crescita di questi batteri in bioreattori monouso, ovvero contenitori flessibili che non richiedono la pesante pulizia e validazione dei tradizionali serbatoi in acciaio. Sono riusciti a produrre grandi lotti di queste bolle, confermando che il nuovo metodo di produzione funzionava altrettanto bene del vecchio. Hanno poi mescolato queste bolle con la componente del vaccino antitifo, che consiste in una molecola di zucchero del batterio della tifoide attaccata a una proteina vettore. La miscela è stata formulata con cura in modo che le bolle batteriche aderissero a un gel minerale, mentre la componente della tifoide rimanesse libera nel liquido, garantendo che tutte le parti del vaccino rimanessero stabili ed efficaci.

Quando il team ha testato questa nuova combinazione nei topi, ha scoperto qualcosa di inaspettato e promettente. Temevano che mescolare queste diverse parti del vaccino potesse causare interferenze tra loro, rendendo il prodotto finale meno efficace rispetto alla somministrazione separata delle parti. Invece, i risultati hanno mostato l'opposto. I topi che hanno ricevuto il vaccino combinato hanno prodotto forti anticorpi contro tutti e tre i bersagli batterici. Cosa ancora più importante, la risposta immunitaria alla componente della tifoide è stata in realtà più forte nel vaccino combinato rispetto a quando il vaccino della tifoide veniva somministrato da solo. I topi hanno prodotto livelli più elevati di anticorpi, e tali anticorpi erano più efficaci nel uccidere i batteri nei test di laboratorio. Ciò ha suggerito che le bolle batteriche non stavano solo sedendo passivamente nella miscela, ma stavano attivamente aiutando a potenziare la reazione del corpo alla parte della tifoide del vaccino.

Per capire perché sia avvenuto questo potenziamento, i ricercatori hanno esaminato da vicino come le cellule immunitarie reagivano al vaccino. Hanno scoperto che le bolle batteriche innescavano un forte segnale infiammatorio, rilasciando un set specifico di messaggeri chimici che reclutano e attivano le cellule immunitarie. Questo ambiente sembrava incoraggiare il sistema immunitario a produrre un tipo di anticorpo più diversificato e potente contro il batterio della tifoide, più adatto a una protezione a lungo termine. Al contrario, il vaccino della tifoide somministrato da solo non aveva innescato questo stesso livello di attività. Lo studio ha anche confermato che il nuovo vaccino era sicuro. Testato nei conigli, il vaccino ha causato solo reazioni lievi e temporanee nel sito di iniezione, come gonfiori, che sono un segno normale del fatto che il sistema immunitario sta lavorando. Gli animali non hanno mostrato segni di malattie gravi o tossicità sistemica, e la loro temperatura corporea è tornata alla normalità poco dopo le iniezioni.

I ricercatori hanno anche controllato la stabilità del vaccino nel tempo. Hanno conservato i campioni a temperature di refrigerazione standard e li hanno testati dopo diciotto mesi. Il vaccino rimaneva potente, il che significa che funzionava altrettanto bene come quando era stato appena prodotto, e le sue proprietà fisiche non erano cambiate. Questa stabilità è fondamentale per un vaccino destinato a essere utilizzato in regioni in cui la catena del freddo per lo stoccaggio potrebbe essere difficile da mantenere. Il team ha prodotto con successo il vaccino utilizzando sia metodi di laboratorio su piccola scala sia processi di produzione su larga scala, dimostrando che la ricetta poteva essere scalata per produrre dosi sufficienti per i trial clinici.

Questo lavoro dimostra che è possibile fondere due distinte tecnologie vaccinali in un unico prodotto efficace. La combinazione non ha solo funzionato; ha potenziato la protezione contro la febbre tifoide fornendo simultaneamente protezione contro i ceppi invasivi di Salmonella che attualmente non hanno un vaccino. I risultati suggeriscono che le bolle batteriche agiscono come un aiuto naturale, o adiuvante, che rafforza la risposta immunitaria senza la necessità di ulteriori booster chimici. Sebbene questi risultati derivino da studi sugli animali, forniscono una solida base per procedere. Il candidato vaccino è già passato alle sperimentazioni umane per testarne la sicurezza e l'efficacia nelle persone, offrendo uno strumento potenziale per ridurre l'onere delle mortali infezioni batteriche nelle popolazioni più vulnerabili del mondo.