Nel settembre 2008 Katalin Karikó, Drew Weissman e i loro colleghi dell’Università della Pennsylvania hanno modificato dell’RNA messaggero utilizzando analoghi nucleosidici. Queste modifiche hanno stabilizzato la molecola ed eliminato la sua capacità di indurre l’immunità innata, rendendo così l’mRNA uno strumento promettente sia per la sostituzione genica che per la vaccinazione. Nel dicembre 2020, sulla base dei dati di sicurezza ed efficacia generati in due ampi studi controllati con placebo, la Food and Drug Administration ha rilasciato le autorizzazioni per l’uso di emergenza di due vaccini a mRNA per la prevenzione del Covid-19. Il superamento di questo ostacolo da parte dei primi vaccini a mRNA rappresenta il più recente di una serie di scoperte nel regno dei vaccini virali, ciascuno basato sull’ultimo e ciascuno con un record sorprendente rispetto alla prevenzione delle malattie.

Da Edward Jenner ai vaccini a mRNA

Il primo grande progresso relativo ai vaccini avvenne nel 1796 quando Edward Jenner, un medico che lavorava nell’Inghilterra meridionale, scoprì che un virus animale (il vaiolo bovino) poteva proteggere dalla malattia causate da un virus umano, quello del vaiolo. Sarebbero passati cento anni prima che i virus venissero identificati come agenti causali della malattia; nonostante ciò, nacque l’idea che le malattie infettive potessero essere prevenute con la vaccinazione.

Il lavoro di Jenner ha portato alla fine all’eradicazione di una malattia che si stima abbia ucciso più di 300 milioni di persone nel ventesimo secolo e la strategia di utilizzare i virus animali per prevenire le malattie umane continua ancora oggi attraverso un vaccino contro il rotavirus derivato in parte da un ceppo bovino del virus.

La seconda svolta avvenne quasi un secolo dopo la prima. Nel 1885, Louis Pasteur scoprì che il midollo spinale dei conigli che erano stati inoculati sperimentalmente con il virus della rabbia non erano più infettivi dopo 15 giorni di essiccazione. Il 6 luglio 1885, Joseph Meister, un bambino di 9 anni che era stato attaccato da un cane rabbioso 2 giorni prima, ha visitato il laboratorio di Pasteur. Usando una serie di vaccinazioni con sospensioni di midollo spinale di coniglio essiccato, Pasteur ha salvato la vita di Meister.

La rabbia, una malattia con una mortalità praticamente del 100%, era ora prevenibile dopo l’esposizione e Pasteur aveva aperto la porta ai vaccini realizzati con virus inattivati fisicamente o chimicamente. Durante il ventesimo secolo, notevoli successi basati sulla strategia del virus ucciso hanno incluso un vaccino contro l’influenza sviluppato da Thomas Francis all’inizio degli anni ‘40, un vaccino antipolio sviluppato da Jonas Salk a metà degli anni ‘50 e un vaccino contro l’epatite A sviluppato da Philip Provost e Maurice Hilleman nel 1991.

Il terzo grande progresso nella vaccinologia avvenne nel 1937, quando Max Theiler attenuò il virus della febbre gialla mediante il passaggio seriale in embrioni di topo e pollo. Costringendo il virus a crescere in cellule non umane, Theiler introdusse una serie di alterazioni genetiche cieche nel virus e ciò lo rendeva meno capace di provocare malattie ma ancora in grado di indurre un’immunità protettiva.

Per questo lavoro, Theiler ricevette nel 1951 il Premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina e i derivati del vaccino contro la febbre gialla di Theiler sono usati ancora oggi. La seconda metà del ventesimo secolo è stata testimone di un’esplosione di vaccini virali vivi attenuati sviluppati usando la sua tecnica. All’inizio degli anni ‘60, Albert Sabin, che si era formato nel laboratorio di Theiler presso la Fondazione Rockefeller di New York City, realizzò un vaccino antipolio indebolendo i virus della poliomielite utilizzando il passaggio seriale nel rene di scimmia e nelle cellule testicolari.

Seguirono altri vaccini vivi attenuati, inclusi i vaccini per prevenire il morbillo (1963), la parotite (1967), la rosolia (1969), la varicella (1995) e il rotavirus (2008). La quarta svolta avvenne nel 1980, quando i biochimici di Stanford Richard Mulligan e Paul Berg pubblicarono i risultati dei loro esperimenti che coinvolgevano la trasfezione di cellule renali di scimmia con un gene di Escherichia coli, inducendo così le cellule di mammifero a produrre una proteina batterica; nasce così la tecnologia a DNA ricombinante. Realizzati utilizzando sistemi di espressione di lievito o baculovirus, da allora sono diventati disponibili vaccini contenenti proteine di superficie purificate dal virus dell’epatite B (1986), papillomavirus umano (2006) e virus dell’influenza (2013).

Sebbene ci sia ancora molto lavoro da fare per affrontare l’esitazione vaccinale, creando fiducia e garantendo benefici equi dalla vaccinazione, l’elenco dei successi vaccinali negli Stati Uniti è molto lungo. Dopo l’introduzione del vaccino antipolio inattivato di Salk, ad esempio, l’incidenza della poliomielite è scesa da 29.000 casi nel 1955 a meno di 900 nel 1962. Con l’introduzione del vaccino vivo attenuato di Sabin all’inizio degli anni ‘60, la polio è stata eliminata dagli Stati Uniti.

Dalla sua licenza nel 2006, il vaccino contro il rotavirus riassortente bovino-umano ha praticamente eliminato il rotavirus, prevenendo fino a 75.000 ricoveri e 60 decessi all’anno. Durante la stagione influenzale 2019-2020, il vaccino antinfluenzale ha prevenuto circa 7,52 milioni di infezioni, 3,69 milioni di visite mediche, 105.000 ricoveri e 6300 decessi solamente negli Stati Uniti.

Altri vaccini virali vivi attenuati sono stati altrettanto importanti. Il vaccino contro il morbillo ha quasi eliminato un virus che in precedenza negli Stati Uniti causava da 2 a 3 milioni di infezioni, 50.000 ricoveri e 500 decessi ogni anno; il vaccino contro la parotite ha ridotto sostanzialmente l’incidenza di una condizione che un tempo era tra le cause più comuni di sordità acquisita; il vaccino contro la rosolia ha prevenuto i focolai di rosolia che hanno causato fino a 20.000 casi di sindrome da rosolia congenita e 5000 aborti spontanei correlati alla rosolia all’anno; il vaccino contro la varicella ha ridotto notevolmente la morbilità e la mortalità associate alla varicella dai tassi annuali di oltre 9000 ricoveri e 100 decessi.

Inoltre, da quando il vaccino contro il virus dell’epatite B ha iniziato ad essere raccomandato di routine per i neonati all’inizio degli anni ‘90, i tassi di infezione da questo virus tra i bambini di età inferiore ai 10 anni sono scesi da circa 18.000 all’anno a quasi zero.

I vantaggi completi dei vaccini attualmente esistenti devono ancora essere realizzati in tutto il mondo, ma sono stati compiuti passi avanti notevolmente importanti. Nel 1988, quando l’Organizzazione Mondiale della Sanità decise di eradicare la poliomielite, ci furono 350.000 nuovi casi di malattia in tutto il mondo. Entro il 2020, la diffusione del vaccino di Sabin aveva portato all’eradicazione del poliovirus wild-type da cinque delle sei regioni dell’OMS e due dei tre tipi di poliovirus sono stati ora eliminati a livello globale; la campagna dell’OMS ha prevenuto la paralisi permanente in circa 18 milioni di persone. Inoltre, tra il 2000 e il 2018, circa 23 milioni di decessi per morbillo sono stati prevenuti dalla vaccinazione.

Il vaccino contro la rosolia, ora utilizzato in 173 dei 194 stati membri dell’OMS, ha ridotto il numero di casi globali di rosolia da 671.000 nel 2000 a 49.000 nel 2019 e i vaccini vivi attenuati contro il rotavirus stanno contrastando un virus che una volta uccideva più di 500.000 neonati e bambini piccoli ogni anno.

In questo momento il mondo deve affrontare la sua pandemia più devastante dal 1918, quando il virus dell’influenza uccise circa 50 milioni di persone. A gennaio 2021, il virus SARS-CoV-2 ha ucciso più di 500.000 persone negli Stati Uniti e più di 2,5 milioni di persone in tutto il mondo e i vaccini vengono nuovamente sfruttati come una componente importante della risposta della salute pubblica.

Con oltre 180 istituti di ricerca e 100 aziende in tutto il mondo coinvolte negli sforzi di sviluppo di vaccini, ogni strategia che sia mai stata utilizzata per produrre vaccini viene avanzata contro il SARS-CoV-2, utilizzando anche nuove tecnologie. Con la recente autorizzazione dei vaccini a mRNA, si è ufficialmente entrati nella quinta era della vaccinologia.

Questa classe di vaccini non contiene proteine virali; piuttosto, questi vaccini utilizzano mRNA, DNA o vettori virali che forniscono istruzioni alle cellule su come produrre tali proteine. I risultati che arrivano dagli studi pubblicati negli ultimi mesi sono promettenti e mostrano come questa tecnologia sia tanto efficace quanto sicura e come l’adozione di campagne vaccinali di massa sia forse il fattore più importante per sconfiggere l’evoluzione del contagio.

Lo dimostrano i dati che arrivano da Israele, Stato divenuto famoso per l’ampia campagna di somministrazione, oltre che i risultati derivanti dalla riduzione delle infezioni tra i sanitari di diversi paesi (Israele, Texas, California).

La storia ci ha insegnato come sconfiggere una pandemia sia possibile e come non sottoporsi alla vaccinazione possa comportare gravi rischi sia per la salute personale che per la salute pubblica, ritardando il raggiungimento della famosa immunità di gregge. Per questo motivo è necessario che ognuno giochi il suo ruolo fondamentale nel contrasto della pandemia, vaccinandosi senza esitazioni e fidandosi di quella scienza che nel corso degli anni ha portato a raggiungere traguardi sensazionali.