La breve, lunga storia dei vaccini anti-COVID

La storia di questo mese è recente e non è ancora finita, ma ho deciso di raccontarla perché è un buon esempio di come la Scienza influenzi, e sia influenzata, dall’Economia e anche dalla fortuna.

Di solito lo sviluppo di un vaccino richiede anni se non decenni; eppure, i vaccini anti-COVID che stiamo usando sono stati sviluppati in un tempo eccezionalmente breve. La società Moderna aveva un prototipo del vaccino già QUARANTADUE GIORNI dopo la pubblicazione del codice genetico del virus! Come hanno fatto ad essere così veloci? Qual è il trucco? Il trucco non c’è, perché quei quarantadue giorni sono solo la conclusione di una ricerca durata oltre quarant’anni.

La storia comincia nel 1976 quando Katalin Karikó, una giovane studentessa ungherese di 21 anni, assiste a un seminario sui possibili usi medici dell’acido ribonucleico o RNA.

L’RNA è il parente meno famoso dell’acido deossiribonucleico o DNA. Il nostro codice genetico, le istruzioni che descrivono in dettaglio come siamo fatti, è salvato nel DNA, nel nucleo di ogni cellula, così come il software di un computer è salvato nell’hard disk. Per trasformare questo software in hardware le informazioni del DNA devono essere copiate e trasportate fuori dal nucleo. Questo lavoro è svolto dall’RNA messaggero (mRNA), corti filamenti che escono dal nucleo e sono letti da macchine cellulari che, seguendo queste istruzioni, assemblano proteine formando muscoli, occhi, capelli e qualsiasi altra cosa che ci compone o ci fa funzionare.

Da tempo gli scienziati sognano di “scrivere” pezzi di DNA artificiali e inserirli nel nucleo delle nostre cellule per curare malattie di ogni tipo. Tuttavia, far entrare DNA nel nucleo è difficile; inoltre, ogni istruzione scritta nel DNA rischia di diventare permanente, nel bene o nel male.

L’RNA sembra avere qualche vantaggio sul DNA. I frammenti di RNA, per essere trascritti, non devono entrare nel nucleo ma solo dentro la cellula e dopo un certo tempo sono degradati, senza rischio di mutazioni permanenti.

Katalin Karikó decide di dedicare la sua carriera a sviluppare nuove terapie mediche a base di RNA; non sa di intraprendere un viaggio lunghissimo e travagliato.

Nel 1985, per lavorare alla Temple University di Philadelphia parte per gli USA insieme al marito, la figlia di appena due anni e un orso di pelouche dove sono nascosti tutti i loro risparmi, 900 sterline ottenute vendendo la loro auto al mercato nero. Nel 1990 è all’University of Pennsylvania. Il sogno americano però rischia di diventare un incubo: Katalin non ottiene risultati, non riesce a vincere finanziamenti per la sua ricerca e la sua carriera si blocca. Nella scienza, tra una bella idea e la sua applicazione ci sono sempre tanti problemi pratici; l’RNA è ideale per trasportare informazioni, ma è anche malvisto dal nostro sistema immunitario, che per difendersi lo attacca e ne impedisce qualsiasi uso pratico.

Photo by Pixabay on Pexels.com

Nel 1996 l’università le riduce lo stipendio e la declassa. Nello stesso periodo Katalin scopre di avere un cancro e il marito rimane bloccato fuori dagli Stati Uniti, in Ungheria, per motivi di visto. Katalin pensa seriamente di abbandonare la carriera scientifica, ma fortunatamente decide di continuare. Nel 1997 si allea con Drew Weissman, un altro ricercatore dell’University of Pennsylvania, e i due condividono un po’ di fondi per continuare le ricerche. Continuano a lavorare e a pubblicare per anni, senza particolare successo. Nel 2005 finalmente la svolta, dopo vent’anni di lavoro. I due sostituiscono un componente dell’RNA, l’uridina, con la pseudouridina, una molecola molto simile; questo basta per ingannare il sistema immunitario che ora lascia passare l’RNA senza attaccarlo. L’articolo non provoca particolare eccitazione nel mondo scientifico; ogni mese si pubblicano migliaia di articoli scientifici, molti dei quali con risultati promettenti ma che non riescono a raggiungere grande impatto. Grazie a questo risultato, però, le terapie a RNA appaiono sul radar delle aziende biotech. Nel 2010 Karikó e Weissman vendono i diritti di sfruttamento a una piccola azienda tedesca, la BioNTech, che vuole sfruttare l’RNA per nuove terapie. Più o meno nello stesso periodo Derrick Rossi, un postdoc dell’università di Stanford, crea una ditta che chiama Moderna, con lo scopo di usare terapie basate su RNA per vaccini e altri farmaci.

Photo by CDC on Pexels.com

Ma la strada è ancora lunghissima. Moderna raccoglie finanziamenti per un totale di circa un miliardo di dollari, che le permettono di portare avanti i costosissimi test necessari per sviluppare la tecnologia. Anche BioNTech, seppur con meno fanfara, continua a lavorare tramite collaborazioni con grandi aziende farmaceutiche. Tuttavia, ogni tentativo di sviluppare terapie a base di RNA sembra fallire e non si arriva a nessun prodotto commerciale.

Nel 2020 invece tutto cambia. L’epidemia da Sars-COV-2 dilaga come un incendio in ogni nazione, niente sembra fermarla. L’unica speranza sembra quella di sviluppare un vaccino che, però, richiede tempo. Bisogna isolare il virus, trovare il modo di ucciderlo o indebolirlo, e iniettare questo virus attenuato nel corpo di persone sane, con tutti i rischi e le precauzioni che ne derivano.

Uno schema semplificato di come funzionano i nuovi vaccini a mRNA.

Grazie al lavoro degli anni precedenti, Moderna e BioNTech si trovano in una posizione ideale per sviluppare rapidamente un vaccino. Infatti, con la tecnologia RNA non serve avere il virus ma solo un codice di computer che descriva la sua sequenza genetica che tra l’altro, nel caso del coronavirus, è scritta proprio su RNA. Questa sequenza è pubblicata molto presto, a gennaio 2020, quando ancora l’epidemia è al suo inizio. Di tutta la sequenza i ricercatori usano solo il pezzo per costruire la proteina spike, la chiave fondamentale con cui il virus si attacca alle cellule. Creato un filamento di RNA con queste istruzioni, lo includono in nano-particelle che riescono a passare tutte le difese del corpo umano, a entrare nelle cellule e far loro produrre la proteina spike che, una volta riconosciuta, induce la risposta immunitaria. Si tratta di una soluzione rivoluzionaria perché, in un certo senso, non fornisce al corpo un vaccino, ma solo la lista di istruzioni per assemblarlo. È un approccio intrinsecamente sicuro perché nessuna parte del virus originale è contenuta nel vaccino, e anche le istruzioni rese disponibili servono solo a produrne un pezzo che privo del resto del virus è innocuo.

Ad oggi, i vaccini di Moderna e BioNTech sono stati somministrati a milioni di persone riducendo drasticamente la mortalità a causa del COVID. La rivoluzionaria tecnologia mRNA, dopo essere stata sdoganata e testata sulla spinta dell’emergenza COVID potrà forse essere usata per tante altre applicazioni, dalle malattie rare al cancro.

Katalin Karikó è diventata vice-presidente di BioNTech nel 2013 lasciando, finalmente, il suo posto sottopagato all’università. Speriamo che ora sia soddisfatta nel vedere che il suo lavoro ha portato dei frutti. Ci sono voluti “solo” 45 anni; spesso, nella scienza, ci vuole pazienza.

Potete trovare una descrizione scientifica più dettagliata su come funzionano i medicinali a mRNA, scritta da Katalin Karikó su Nature Reviews

Nella foto di copertina: Katalin Karikó, vice-presidente di BioNTech. (Fonte: Wikipedia; Pixabay/Gerd Altmann)

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