Nuovo approccio per disegnare vaccini contro l'HIV
Un team di ricercatori dello Scripps Research Institute (TSRI) di La Jolla (in California) e dell'International AIDS Vaccine Initiative (IAVI) ha messo a punto un nuovo approccio per la progettazione di vaccini che potrebbe essere particolarmente utile contro l'HIV e altri virus che mutano velocemente. La nuova strategia è illustrata in un articolo appena pubblicato su Science Express, l’edizione anticipata online della rivista Science.
Questa strategia rappresenta un passo avanti verso la soluzione di quello che è uno dei problemi centrali della moderna progettazione dei vaccini: come stimolare il sistema immunitario a produrre il giusto tipo di risposta anticorpale per proteggere l’organismo contro una vasta gamma di ceppi virali. I ricercatori hanno dimostrato che la loro nuova tecnica, basata sull’ingegnerizzazione di un sostanza immunogena, appare promettente per consentire l’avvio di una risposta efficace contro molti tipi di HIV, altrimenti rara.
"Speriamo di testare presto questo immunogeno in topi ingegnerizzati per produrre anticorpi umani, e, in ultima analisi, negli esseri umani" ha detto l’autore senior dello studio William R. Schief, professore associato di immunologia e membro del IAVI Neutralizing Antibody Center dello TSRI.
Per i virus altamente variabili come l'HIV e i virus influenzali, l’obiettivo dei ricercatori è produrre vaccini in grado di stimolare la produzione di anticorpi che proteggano contro la maggior parte o tutti i ceppi virali, non soltanto contro pochi, come accade per i vaccini antinfluenzali stagionali attualmente sul mercato.
I ricercatori hanno già identificato alcuni di questi anticorpi ad ampio spettro dai pazienti sieropositivi lungosopravviventi, raccogliendo linfociti B produttori di anticorpi da campioni di sangue e poi facendo uno screening per identificare quelli in grado di produrre anticorpi capaci di neutralizzare più ceppi di HIV. Tali anticorpi, tipicamente, agiscono bloccando importanti siti funzionali del virus conservati nei diversi ceppi, nonostante un’alta frequenza di mutazione in altri siti.
La sfida, tuttavia, è quella di trovare il modo di innescarne la produzione nell’organismo attraverso un vaccino. "Ad esempio, per indurre la produzione di anticorpi ad ampio spettro quali gli anticorpi di classe VRC01, che neutralizzano il 90% dei ceppi di HIV noti, si potrebbe provare a utilizzare le proteine del capside dell'HIV come immunogeni," spiega Schief in un comunicato stampa, "ma ci si scontra con il problema tali proteine non si legano con un’affinità sufficientemente rilevabile ai linfociti B necessari per avviare una risposta anticorpale ampiamente neutralizzante".
Schief e i suoi colleghi hanno quindi cercato di sviluppare un nuovo metodo per la progettazione di vaccini immunogeni in grado di dare il via a avviare a una risposta anticorpale affidabile da parte degli anticorpi di classe VRC01.
A tale scopo, hanno valutato il genoma dei linfociti B che producono gli anticorpi di classe VRC01, al fine di identificare quelli meno maturi, noti come linfociti B della linea germinale, da cui si originano. I linfociti B della linea germinale sono i bersagli principali dei vaccini virali moderni, perché è la stimolazione iniziale di tali cellule e dei loro anticorpi che porta a una risposta anticorpale a lungo termine.
In risposta alla vaccinazione, i linfociti B della linea germinale potrebbero, in linea di principio, maturare trasformandosi nei linfociti B desiderati produttori degli anticorpi di classe VRC01, ma le proteine naturali dell'HIV non riescono a legarsi a questi linfociti B della linea germinale o stimolarli, cosicché queste cellule non riescono ad avviare la produzione degli anticorpi. Il team di Schief ha quindi scelto di realizzare un immunogeno artificiale per raggiungere quest’obiettivo.
In primo luogo, i ricercatori hanno usato un software di modellazione proteica per migliorare il legame degli anticorpi di classe VRC01 prodotti dai linfociti B della linea germinali alle proteine del capside dell'HIV. In particolare, hanno chiesto al software di cercare le mutazioni delle proteine virali che potrebbero contribuire a farle legare fortemente agli anticorpi desiderati. Il programma ne ha identificate decine.
Il team di studiosi ha quindi generato librerie contenenti tutte le possibili combinazioni di mutazioni vantaggiose, generando milioni di mutanti, e le ha poi sottoposte a screening con tecniche specifiche. Questa combinazione di previsione computazionale ed evoluzione diretta ha portato a identificare alcune proteine mutanti caratterizzate da un’alta affinità per le cellule B della linea germinale produttrici degli anticorpi di classe VRC01.
Gli autori si sono quindi concentrati sulla produzione di un immunogeno molto piccolo (molto più piccolo del capside dell’HIV), arrivando un prodotto finale ottimizzato, un costrutto chiamato EOD-GT6.
Tramite la cristallografia a raggi X, hanno analizzando la struttura atomica tridimensionale di EOD-GT6, di un anticorpo di classe VRC01 della linea germinale, nonché la struttura del complesso formato dall’immunogeno e dall’anticorpo legati insieme, verificando che tutto era come previsto. In questo modo hanno anche identificato le mutazioni chiave che conferiscono all’immunogeno la capacità di legarsi agli anticorpi di classe VRC01 della linea germinale.
Chi fa ricerca sui vaccini sa che un immunogeno di questo tipo in genere stimola meglio una risposta anticorpale quando si presenta non come una singola copia, ma come un stretto raggruppamento di copie multiple, con esposta solo l’estremità che lega l’anticorpo. "Volevamo che apparisse come un virus" spiega uno degli autori, Sergey Menis.
Menis ha quindi messo a punto una piccola particella mimante un virus formata da 60 copie di un enzima batterico oscuro e rivestita con 60 copie di EOD-GT6. La particella ha attivato con successo le cellule B della linea germinale produttrici degli anticorpi di classe VRC01 e perfino i linfociti B maturi in coltura, mentre le singola copia di EOD-GT6 no.
"Essenzialmente si tratta di una nanoparticella autoassemblante che presenta l'immunogeno orientato in modo corretto" ha detto Menis. "Speriamo che questo approccio possa essere utilizzato non solo per arrivare a un vaccino contro l'HIV, ma anche per molti altri vaccini".
Il prossimo passo per quanto riguarda il progetto dell’immunogeno OD-GT6, spiegano i ricercatori, sarà ora testare la sua capacità di stimolare una risposta anticorpale in animali da laboratorio modificati geneticamente in modo da produrre anticorpi della linea germinali umana. La difficoltà di testare immunogeni diretti contro tali anticorpi è che gli animali utilizzati di norma per la ricerca sui vaccini non sono in grado di produrre questi stessi anticorpi. Perciò, il gruppo di Schief sta collaborando con altri ricercatori che stanno provando a creare topi ingegnerizzati in modo da produrre questi anticorpi.
Dopodiché, i ricercatori sperano di imparare come guidare la risposta, dall’attivazione delle cellule B della linea germinale fino alla produzione di anticorpi di classe VRC01 maturi ad ampio spettro, utilizzando una serie di immunogeni progettati. La speranza, naturalmente, è anche quella di essere in grado di testare prima possibile questo nuovo approccio sull'uomo.
Articolo divulgativo:
http://www.pharmastar.it/index.html?cat=5&id=10795
Abstract:
http://www.sciencemag.org/content/early ... 0.abstract