COVID-19: le sperimentazioni sui vaccini attualmente in corso non sono progettate per dirci se salveranno vite

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I vaccini vengono salutati come la soluzione alla pandemia COVID-19, ma le sperimentazioni sui vaccini attualmente in corso non sono progettate per dirci se salveranno vite, lo riferisce Peter Doshi, Associate Editor di The BMJ oggi.

Diverse sperimentazioni sui vaccini COVID-19 sono ora nella loro fase più avanzata (fase 3), ma cosa significherà esattamente quando un vaccino viene dichiarato “efficace”?

Molti potrebbero presumere che il successo degli studi di fase 3 significherà che abbiamo un modo comprovato per impedire alle persone di ammalarsi gravemente e morire a causa di COVID-19 . E un modo efficace per interrompere la trasmissione virale.

Tuttavia, le attuali prove di fase 3 non sono effettivamente impostate per dimostrarlo, afferma Doshi.

“Nessuno degli studi attualmente in corso è progettato per rilevare una riduzione di esiti gravi come ricoveri, uso di cure intensive o decessi. Né i vaccini vengono studiati per determinare se possono interrompere la trasmissione del virus “, scrive.

Spiega che tutti gli studi di fase 3 in corso per i quali sono stati rilasciati dettagli stanno valutando malattie lievi, non gravi, e saranno in grado di riportare i risultati finali una volta che circa 150 partecipanti svilupperanno i sintomi.

Negli studi di Pfizer e Moderna, ad esempio, le persone con solo una tosse e un test di laboratorio positivo porterebbero quelle prove un evento più vicino al loro completamento.

Eppure Doshi sostiene che i produttori di vaccini hanno fatto poco per dissipare l’idea che il COVID-19 grave fosse ciò che veniva valutato.

Moderna, ad esempio, ha definito i ricoveri un “endpoint secondario chiave” nelle dichiarazioni ai media.

Ma Tal Zaks, Chief Medical Officer di Moderna, ha dichiarato al BMJ che il loro studio non dispone di un potere statistico adeguato per valutare tale endpoint.

Parte del motivo potrebbe essere il numero, dice Doshi. Poiché la maggior parte delle persone con infezioni sintomatiche da COVID-19 manifesta solo sintomi lievi, anche studi che coinvolgono 30.000 o più pazienti presenterebbero relativamente pochi casi di malattia grave.

“I ricoveri e i decessi per COVID-19 sono semplicemente troppo rari nella popolazione studiata per un vaccino efficace per dimostrare differenze statisticamente significative in uno studio di 30.000 persone”, aggiunge.

“Lo stesso vale per quanto riguarda se può salvare vite umane o prevenire la trasmissione: le prove non sono progettate per scoprirlo”.

Zaks conferma che il processo di Moderna non dimostrerà la prevenzione del ricovero in ospedale perché le dimensioni e la durata della sperimentazione dovrebbero essere notevolmente aumentate per raccogliere i dati necessari. 

“Nessuno di questi penso sia accettabile nell’attuale bisogno pubblico di sapere rapidamente che un vaccino funziona”, ha detto a The BMJ.

La sperimentazione di Moderna è progettata per scoprire se il vaccino può prevenire la malattia COVID-19 , afferma Zaks. Come Pfizer e Johnson e Johnson, Moderna ha progettato il suo studio per rilevare una riduzione del rischio relativo di almeno il 30% nei partecipanti che sviluppano COVID-19 confermato in laboratorio, in linea con la FDA e le linee guida internazionali.

Zaks punta anche ai vaccini antinfluenzali, dicendo che proteggono dalle malattie gravi meglio delle malattie lievi.

“Per Moderna, è lo stesso per COVID-19: se il loro vaccino ha dimostrato di ridurre il COVID-19 sintomatico, si sentiranno sicuri che proteggerà anche da esiti gravi”, scrive Doshi.

Ma Doshi solleva un’altra questione importante: che pochi o forse nessuno degli attuali studi sui vaccini sembrano essere progettati per scoprire se c’è un beneficio negli anziani, nonostante la loro ovvia vulnerabilità al COVID-19.

Se gli anziani fragili non vengono arruolati nelle sperimentazioni sui vaccini in numero sufficiente per determinare se c’è una riduzione dei casi in questa popolazione, “ci possono essere poche basi per presumere alcun beneficio contro il ricovero in ospedale o la mortalità”, avverte.

Doshi dice che abbiamo ancora tempo per sostenere i cambiamenti per garantire che le sperimentazioni in corso affrontino le domande a cui è più necessario rispondere.

Ad esempio, perché i bambini, le persone immunocompromesse e le donne incinte sono stati ampiamente esclusi; se è stato scelto il giusto endpoint primario; se la sicurezza viene adeguatamente valutata; e se vengono affrontate le lacune nella nostra comprensione di come il nostro sistema immunitario risponde a COVID-19.

“Le sperimentazioni sul vaccino COVID-19 potrebbero non essere state progettate con il nostro contributo, ma non è troppo tardi per dire la nostra e modificare il loro corso. Con la posta in gioco così alta, abbiamo bisogno di tutti gli occhi sul ponte “, sostiene.


Immunologia della vaccinazione

Per ottenere una migliore comprensione dei dati clinici, è importante comprendere i concetti dell’immunologia dei vaccini. Non esiste una risposta immunitaria antivirale protettiva “taglia unica”.

Ogni virus è diverso con diverse vie di infezione, diversa gamma di tipi di cellule infettabili e diverse patologie associate. Di conseguenza, anche la risposta immunitaria più adatta per la protezione contro ciascun virus sarà variabile.24 Altri fattori come il sesso, l’età, la gravidanza e la via dell’infezione possono anche influenzare la risposta immunitaria.24,25

È ampiamente riportato che alcune persone vengono gravemente infettate da SARS-CoV-2, ma rimangono asintomatiche e che alcune si ammalano gravemente e soccombono alla malattia. Questa estrema variabilità in risposta all’infezione sottolinea la variabilità delle risposte immunitarie individuali a questo virus, suggerendo che potrebbe non esserci un’unica strategia perfetta che raggiungerà un’immunità uniforme e duratura in tutti.

Le risposte immunitarie specifiche che provocano la clearance virale più rapida e affidabile devono essere comprese e replicate dai vaccini. Le principali domande senza risposta sono se sono necessarie risposte citotossiche umorali e / o cellulari, quali tipi di cellule T helper sono più efficaci (p. Es., Th1 vs Th2 vs Th17) e quale isotipo di risposta anticorpale (ad es. IgG vs IgA) protegge più efficacemente contro questo virus. 26-28

Alla maggior parte di queste domande viene data risposta tramite studi di laboratorio e analisi del siero e delle cellule circolanti di pazienti guariti.

Data la variabilità delle risposte immunitarie dell’ospite, purtroppo non vi è alcuna garanzia che un vaccino, anche se è passato a studi clinici avanzati, proteggerà dalla SARS-CoV-2. Mentre una singola vaccinazione può conferire protezione per tutta la vita contro il vaiolo29 o il poliovirus, 30

L’HIV continua a eludere la protezione mediante vaccinazione nonostante un grande sforzo mondiale per sviluppare un vaccino contro l’HIV efficace.31 Inoltre, vi sono indicazioni che i virus respiratori sono particolarmente difficili da proteggere con i vaccini.

Il virus respiratorio sinciziale è un ottimo esempio in cui non ci sono vaccini approvati, nonostante i notevoli sforzi per svilupparne uno.32

Una delle ragioni del fallimento del vaccino contro i virus respiratori è che il tratto respiratorio, compresi i polmoni, è una superficie mucosa esterna protetta dalla generazione di anticorpi IgA secreti; tuttavia, gli anticorpi misurati per determinare se un soggetto sperimentale ha “risposto” a un vaccino spesso si concentrano su IgG, IgM o immunoglobuline totali nel sangue.33,34

La maggior parte dei vaccini viene somministrata per via intramuscolare e quindi l’immunità della mucosa e la secrezione di IgA sono minime.35 Inoltre, è difficile stimolare la produzione di IgA dai vaccini convenzionali ei vaccini potrebbero non avere l’immunogenicità necessaria per ottenere la necessaria protezione IgA.36

Indipendentemente da ciò, ci sono sforzi e rapporti sullo sviluppo di candidati vaccini SARS-CoV-2 che possono suscitare risposte IgA (vedere Tabella S1). Ad esempio, Altimmune, un vaccino vettore virale non replicante a base di adenovirus (Ad) somministrato per via nasale, ha mostrato un’induzione di IgA 29 volte superiore nei topi.37

Anche altre società come Stabilitech Biopharma Limited e Quadram Institute Biosciences stanno sviluppando vaccini mucosali.38,39 Il valore delle IgA o di altri isotipi immunoglobulinici nella protezione contro SARS-CoV-2 non è stato completamente chiarito, ma si ritiene che l’IgA possa prevenire Il legame di SARS-CoV-2 all’epitelio delle vie aeree aiuta a bloccare sia l’infezione iniziale che la successiva trasmissione.34,37

È importante notare che non è noto quale ruolo, se del caso, abbia l’IgA nella protezione contro SARS-CoV-2 e che molti dei vaccini attuali non cercano specificamente di attivare le risposte IgA. Ovviamente, è possibile che la produzione di IgA non sia importante per un vaccino efficace, o addirittura dannosa, poiché la produzione di IgA era correlata negativamente all’aumentata gravità nei pazienti COVID-19.40

SARS-CoV-2 è insolito per un virus respiratorio in quanto si lega a un recettore, l’enzima di conversione dell’angiotensina 2 (ACE2), espresso praticamente in tutti gli organi40, ma soprattutto nei polmoni, 41 nel cervello, 42 e nell’intestino.43 Pertanto, a differenza della maggior parte dei virus respiratori, SARS-CoV-2 ha una biodistribuzione più ampia e può causare danni considerevoli al di fuori del sistema respiratorio.

Influisce negativamente sui sistemi digerente, urogenitale, nervoso centrale e circolatorio e la pervasività del recettore ACE2 è il motivo per cui i sintomi sono altamente variabili e possono variare tra dispnea, diarrea, mal di testa, ipertensione, tromboembolia venosa e altro.

Pertanto, poiché gran parte della patologia è al di fuori delle vie aeree a causa di un’infezione virale sistemica, un vaccino che stimola gli anticorpi IgG potrebbe proteggere i pazienti dalla circolazione sistemica del virus. Gli anticorpi IgG opsonizzano gli antigeni mirati che presentano i prodotti opsonizzati ai fagociti mentre attivano anche il sistema del complemento.44

Un altro segno distintivo dello sviluppo del vaccino è il coinvolgimento dei linfociti T e le differenze nelle risposte dei linfociti T possono influenzare la generazione di anticorpi neutralizzanti e ad alta affinità (NAb), nonché l’eliminazione delle cellule infette.45 Memoria immunitaria e generazione di anticorpi a commutazione di classe ad alta affinità sono altamente dipendenti dai linfociti T e normalmente non si sviluppano senza un adeguato coinvolgimento dei linfociti T.46,47

La memoria immunitaria è il motore principale dell’immunoprotezione a lungo termine e gli studi hanno dimostrato che i titoli immunitari dei pazienti infetti dal primo SARS-CoV possono avere livelli anticorpali significativi fino a 3 anni dopo l’infezione.48 Tale mantenimento degli anticorpi sarebbe estremamente vantaggioso nel combattere la SARS-CoV-2 e questa memoria immunitaria prolungata potrebbe potenzialmente conferire protezione a lungo termine da un vaccino. Tuttavia, è probabile che la vaccinazione di richiamo periodica sarà necessaria nelle aree di casi di rimbalzo, come avviene per altre malattie infettive.

Al momento non è chiaro se qualcuno dei vaccini testati conferirà protezione contro SARS-CoV-2. Fortunatamente, come indicato di seguito, ci sono incoraggianti primi risultati da più vaccini che sono sicuri e immunogenici in pazienti limitati. Questo successo iniziale garantisce la progressione negli studi clinici di fase III e le aspettative sono che saranno coinvolti 20.000-40.000 soggetti.

Rimane un compito arduo nello sforzo di sviluppare vaccini efficaci contro SARS-CoV-2 e nessuna garanzia di successo, ma siamo incoraggiati dal successo dei test precoci e dal rapido sviluppo di così tanti vaccini candidati.

La nanotecnologia offre opportunità nella progettazione di vaccini

Le nanoparticelle e i virus operano alla stessa scala dimensionale; pertanto, le nanoparticelle hanno la capacità di entrare nelle cellule per consentire l’espressione di antigeni dagli acidi nucleici rilasciati (vaccini a mRNA e DNA) e / o colpire direttamente le cellule immunitarie per il rilascio di antigeni (vaccini a subunità).

Molte tecnologie vaccinali sfruttano questi vantaggi diretti incapsulando materiale genomico o antigeni proteici / peptidici in nanoparticelle come le nanoparticelle lipidiche (LNP) o altri virus come gli annunci. BioNTech / Pfizer e Moderna incapsulano i loro vaccini mRNA all’interno degli LNP mentre l’Università di Oxford / Astrazeneca (da qui in avanti denominata Oxford / Astrazeneca) e CanSino incorporano sequenze di codifica dell’antigene all’interno del DNA trasportato da Ads.17,19,22, 23 Novavax decora le proteine ​​S ricombinanti di SARS-CoV-2 sulle loro nanoparticelle proprietarie di particelle simili a virus (VLP ).49 Le nanoparticelle sono descritte in maggior dettaglio nella discussione di seguito.

Oltre al rilascio dell’antigene, le nanoparticelle possono codeliver adiuvanti per aiutare ad innescare le risposte immunitarie desiderate. Gli adiuvanti sono molecole immunostimolanti somministrate insieme al vaccino per aiutare a potenziare le risposte immunitarie principalmente attivando recettori molecolari aggiuntivi che riconoscono prevalentemente patogeni o segnali di pericolo.

Queste vie funzionano principalmente all’interno del sistema immunitario innato e ogni adiuvante ha generalmente una diversa gamma di stimolazione di questi patogeni o recettori pericolosi. Sebbene l’obiettivo del vaccino sia stimolare il riconoscimento e la risposta da parte dei linfociti, non delle cellule innate, l’attivazione delle cellule immunitarie innate è necessaria per attivare i linfociti per ottenere sia la risposta dei linfociti B che quella dei linfociti T. 50,51

L’incapsulamento e / o la coniugazione sia dell’adiuvante che dell’antigene all’interno della stessa nanoparticella consente il rilascio mirato e sincrono alla stessa cellula di presentazione dell’antigene (APC). Molti adiuvanti hanno precedentemente fallito in clinica a causa di problemi di tossicità e questa consegna codificata può aiutare a dirigere l’attività dell’antigene e dell’adiuvante solo negli APC che hanno assorbito l’antigene riducendo così gli effetti collaterali fuori bersaglio.52

La somministrazione mirata di adiuvanti appropriati può anche ridurre la dose di antigene necessaria per la protezione immunitaria, producendo in tal modo un effetto di risparmio della dose.52 Questo effetto sarebbe di grande utilità praticamente e finanziariamente nell’attuale pandemia a causa dell’enorme numero di dosi necessarie per la vaccinazione globale.

Inoltre, quando gli adiuvanti e gli antigeni non sono codelivered, possono dissociarsi rapidamente all’interno del corpo, il che può portare a effetti fuori bersaglio e / o una rapida degradazione dell’adiuvante riducendo la potenza del vaccino.53 Sia Moderna che BioNTech incapsulano i loro vaccini mRNA all’interno LNP per proteggere l’mRNA dalla degradazione della nucleasi.17,19

La perdita di sincronizzazione temporale, cioè l’assorbimento dell’antigene e dell’adiuvante da parte degli APC in tempi separati, può anche portare all’autoimmunità contro le proteine ​​dell’ospite, poiché l’adiuvante può attivare APC che non sono innescati contro l’antigene ma piuttosto innescati contro gli auto-antigeni.52

Pertanto, la nanotecnologia offre un’opportunità nella progettazione di vaccini e esistono diverse strategie che consentono la consegna in codice di antigeni e adiuvanti SARS-CoV-2.

I tre metodi principali sono

  • (i) codelivery tramite incapsulamento all’interno o coniugazione su una nanoparticella,
  • (ii) coniugazione diretta antigene-adiuvante, e
  • (iii) utilizzare il veicolo di consegna come adiuvante. 53,54

Un altro vantaggio che le nanoparticelle possono conferire è la presentazione dell’antigene multivalente e l’orientamento degli antigeni delle subunità nella loro forma nativa.55 Ad esempio, BioNTech / Pfizer, una delle aziende leader nella produzione di un vaccino SARS-CoV-2, formula il proprio dominio di legame del recettore (RBD) antigeni su una base di trimerizzazione “foldon” derivata dalla fibritina T4 per assomigliare meglio alla forma trimerica della proteina spike (S) di SARS-CoV-2.19,56

Inoltre, la visualizzazione di diversi epitopi RBD dell’influenza A su nanoparticelle di ferritina multivalenti può aumentare la produzione di cellule B cross-reattive contro l’influenza A e produrre una risposta anticorpale più diversificata ed efficace rispetto alle nanoparticelle di ferritina con visualizzazione RBD omotipica.57

Lo studio ha anche scoperto che le nanoparticelle multivalenti ed eterotipiche hanno indotto una risposta ampiamente NAb, il che rende possibile la generazione di un vaccino antinfluenzale A universale e universale.

Infine, a causa della scala “nano” dei nanomateriali e della loro composizione, possono trafficare in vivo in modo diverso da altri materiali. Il sistema linfatico è fondamentale nell’iniziare le risposte immunitarie poiché gli APC e altri linfociti viaggiano dagli organi periferici ai linfonodi vicini utilizzando il sistema linfatico.58

L’accesso al sistema linfatico può essere difficile, ma i nanomateriali possono attraversare gli spazi interstiziali e accedere ai linfonodi vicini. Ad esempio, è stato dimostrato che le nanoparticelle lipidiche solide radiomarcate per via inalatoria passavano dagli alveoli ai linfonodi vicini attraverso il sistema linfatico, mentre i radiotraccianti liberi venivano trafficati attraverso la circolazione sistemica.59

Il drenaggio linfatico soprattutto nei linfonodi vicino ai polmoni potrebbe essere estremamente utile nella lotta contro le malattie respiratorie come la SARS-CoV-2. Aziende come etheRNA e Intravacc stanno sviluppando vaccini somministrati per via nasale somministrati nel sistema respiratorio che possono colpire tali linfonodi vicini.60,61

Per ulteriori letture sulle opportunità della nanotecnologia nella progettazione del vaccino SARS-CoV-2, vorremmo rimandare il lettore alla seguente recensione.62 Questa recensione discute anche delle sfide e delle opportunità dei processi di produzione e delle piattaforme di consegna necessarie per la vaccinazione globale .

Il panorama dei candidati al vaccino COVID-19

Secondo l’OMS e il Milken Institute, all’11 agosto 2020 ci sono 202 aziende e università in tutto il mondo che lavorano su un vaccino contro il coronavirus (Tabella S1) .7,63 I tipi di vaccini variano da vaccini consolidati (ad esempio, inattivati ​​e vivi attenuati) ai vaccini che hanno recentemente ottenuto l’approvazione clinica (ad esempio, subunità) a quelli che non hanno ancora effettuato la transizione nella clinica (ad esempio, mRNA, DNA, vettore virale non replicante, vettore virale replicante) (Figura 1).

I vaccini inattivati ​​sono simili all’agente patogeno nativo ma sono carenti di replicazione a causa del trattamento chimico o termico.64 I vaccini vivi attenuati sono forme indebolite del virus che possono replicarsi in modo limitato incapace di causare la malattia effettiva, 65 ei vaccini a subunità conferiscono immunoprotezione utilizzando porzioni del virus.66

I vaccini a subunità sono generalmente meno immunogenici e richiedono un adiuvante per stimolare il riconoscimento immunitario degli antigeni nel vaccino. I vaccini a base di acido nucleico possono essere basati su mRNA o DNA e, piuttosto che iniettare direttamente l’antigene, esprimerlo all’interno delle cellule ospiti utilizzando il materiale genomico.67

Infine, i vaccini a vettore virale contengono genomi ingegnerizzati per codificare l’antigene del patogeno bersaglio. Quando somministrati in vivo, i vettori virali entrano nelle cellule bersaglio e il materiale genomico viene trascritto e tradotto per la produzione di antigeni in vivo.68 Possono, ma non sempre, possedere la capacità di replicarsi all’interno dell’ospite.

I vaccini con carenza di replicazione possono conferire una maggiore sicurezza, ma la memoria immunitaria non è così duratura. Attualmente, non ci sono vaccini virali vettoriali usati nella clinica per gli esseri umani, ma ce ne sono alcuni che sono stati utilizzati per applicazioni veterinarie.69 Delle 202 aziende, solo poche selezionate sono passate agli studi clinici; all’11 agosto 2020, l’OMS indica che ci sono 29 vaccini candidati nelle sperimentazioni cliniche (Figura Figura 22a, b) .7

Di questi pochi vaccini selezionati, ancora meno hanno rilasciato dati sulla loro sicurezza iniziale e immunogenicità da studi di Fase I e II completati (Tabella 1).

È interessante notare che ogni azienda che ha rilasciato dati ha riportato risultati positivi dai loro studi clinici di fase iniziale, consentendo l’avanzamento in studi di efficacia più ampi e più ampi.

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Figura 1
Tipi di vaccini attualmente in fase di sviluppo per SARS-CoV-2. (a) Vaccino inattivato che utilizza il virus nativo reso carente di replicazione dal trattamento termico o chimico, (b) vaccino vivo attenuato che può replicarsi, ma in un modo limitato che non può causare la malattia, (c) vaccino a subunità che incorpora sottosezioni di il virus nativo come la proteina S, (d) vaccino vettore virale che incapsula il genoma di un diverso virus debolmente patogeno con DNA aggiuntivo che codifica l’antigene virale bersaglio, (e) vaccino a DNA che utilizza un plasmide di DNA che codifica l’antigene bersaglio, spesso somministrato per elettroporazione, (f) vaccino RNA di RNA incapsulato all’interno di un LNP per diminuire la degradazione dell’RNA e aumentare l’efficienza della traduzione. Grafica realizzata con Biorender.com.
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Tabella 1 – Sintesi delle sperimentazioni cliniche che sono state completate dalle aziende impegnate nella vaccinazione contro la SARS-CoV-2 a

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a Legenda: blu = dati pubblicati pubblicamente dalle riviste, verde = dati annunciati pubblicamente non pubblicati, N / A = nessuna risposta, l’azienda non ha segnalato.

In questa recensione, discutiamo le nanotecnologie dei vaccini impiegate dalle aziende che hanno rilasciato i loro risultati in forma di pubblicazione. Due delle aziende che hanno rilasciato i primi risultati sono Moderna e la partnership BioNTech / Pfizer. Sebbene Moderna abbia già pubblicato i propri dati sul New England Journal of Medicine, i dati di BioNTech / Pfizer sono attualmente prepubblicati in medRxiv e sono in attesa di revisione tra pari.17,19

Entrambi impiegano tecniche simili per il loro vaccino, utilizzando mRNA che codifica per subunità della proteina SARS-CoV-2 S (Tabella 2). D’altra parte, Oxford / Astrazeneca e CanSino stanno entrambi sviluppando vaccini basati su vettori virali non replicanti.7,22,23

Tavolo 2

Descrizioni dei vaccini che hanno superato i loro studi iniziali di fase I sulla sicurezza e sull’immunogenicità a

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a Legenda: blu = dati pubblicati pubblicamente dalle riviste, verde = dati annunciati pubblicamente non pubblicati, N / A = nessuna risposta, l’azienda non ha segnalato.

Nella clinica, sia i vaccini a vettore virale che i vaccini a mRNA hanno avuto successi variabili con nessuno dei due tipi di vaccino attualmente approvato per un uso specifico. I vaccini a mRNA e i vaccini a vettori virali dipendono entrambi dagli acidi nucleici che codificano l’antigene bersaglio ma differiscono nel loro approccio alla vaccinazione.

Invece dell’mRNA, i vettori virali usano il DNA per codificare l’antigene di interesse.

I vaccini a vettori virali possono conferire elevate capacità di trasduzione genica grazie alla loro capacità di entrare nelle cellule utilizzando il recettore del virus per l’infezione e un traffico intracellulare efficiente consente un’elevata produzione di espressione genica bersaglio.70 Tuttavia, l’immunogenicità dei vettori virali e altri effetti avversi sopportare ostacoli per un uso sicuro.

L’immunogenicità del vettore virale può diminuire l’efficienza del vaccino causata da NAb contro il vettore virale in pazienti che si sviluppano durante il corso della vaccinazione o che sono preesistenti a causa della precedente esposizione ai vettori Ad che utilizzano.70

I vettori virali a cui gli esseri umani non sono comunemente esposti, come lo scimpanzé Ad utilizzato da Oxford / Pfizer, possono ridurre la neutralizzazione.23 Un altro problema di sicurezza per i vettori virali è la possibile integrazione del genoma dell’ospite, che può causare il cancro se integrato in oncogeni e altre sequenze regolatorie.70

I vaccini a mRNA sono generalmente incapsulati all’interno di nanoparticelle. Sia BioNTech / Pfizer che Moderna incapsulano i loro vaccini a RNA all’interno di LNP, il che può consentire il rilascio citoplasmatico tramite meccanismi fusogenici.17,19 Tuttavia, né Moderna né BioNTech / Pfizer menzionano specificamente l’uso di LNP fusogenici sebbene BioNTech / Pfizer menziona l’uso di lipidi cationici. 71

Il rilascio citoplasmatico può migliorare l’efficienza della traduzione, ma può anche ridurre l’immunostimolazione dell’RNA. L’RNA stimola il sistema immunitario, e quindi agisce come adiuvante, attivando specifici recettori toll like (TLR), principalmente TLR 3, 7 e 8, che si trovano tutti all’interno degli endosomi della cellula.72 I TLR 7 e 8 sono particolarmente importanti per I vaccini a mRNA in quanto riconoscono l’RNA a filamento singolo e si impegnano nel riconoscimento del virus.73

L’incapsulamento all’interno delle nanoparticelle migliora la fagocitosi dell’RNA da parte degli APC con successiva localizzazione all’interno degli endosomi. La mancata endocitosi dell’RNA può portare alla degradazione della nucleasi e alla debole stimolazione immunitaria.

Mentre i progressi nella progettazione delle nanoparticelle hanno consentito il rilascio citoplasmatico dell’mRNA, le nanoparticelle sintetiche non corrispondono all’efficienza del macchinario sviluppato dai vettori virali che consente il traffico all’interno della cellula. Una volta all’interno della cellula, l’mRNA viene tradotto direttamente all’interno del citoplasma; al contrario, i plasmidi di DNA dai vettori virali devono essere traslocati nel nucleo, trascritti ed esportati di nuovo nel citoplasma.74

Ciò significa che i vaccini a mRNA possono produrre quantità maggiori di antigene da dosi più piccole, ma un avvertimento è che il DNA tende ad essere più stabile dell’mRNA, il che significa che l’espressione dell’mRNA è generalmente più breve. L’interazione tra stabilità ed efficienza di traduzione può essere un fattore determinante per un’efficace produzione di antigeni.

Risultati – Vaccini mRNA: Moderna e BioNTech / Pfizer

Come accennato in precedenza, Moderna e BioNTech / Pfizer utilizzano vaccini a mRNA che codificano per la proteina S di SARS-CoV-2. La proteina S è la proteina virale che si lega all’ACE2 sulle cellule per mediare l’infezione ed è un bersaglio frequente del vaccino poiché si prevede che gli anticorpi che si legano all’epitopo corretto sulla proteina S possano neutralizzare e quindi bloccare la diffusione virale intercellulare.2

La proteina S ha due sottosezioni: S1 e S2. La subunità S1 contiene il RBD ed è responsabile dell’attaccamento iniziale alla cellula ospite attraverso il recettore ACE2, mentre la subunità S2 promuove la fusione virale con le cellule per iniziare l’infezione.2 Il vaccino di Moderna, mRNA-1273, è stato sviluppato insieme al National Institute of Allergy e malattie infettive e codifica specificamente la forma di prefusione dell’antigene S (denominato S-2P) che include un’ancora transmembrana e un sito di scissione S1 – S2 intatto.17

Due sostituzioni di prolina nell’mRNA del vaccino agli aminoacidi 986 e 987, che sono all’interno dell’elica centrale della subunità S2, mantengono la proteina stabile nella sua conformazione di prefusione.56 L’mRNA è incapsulato all’interno di un LNP composto da quattro lipidi (Tabella 2) .

La formulazione esatta non è fornita; tuttavia, si possono trarre conclusioni sulla base dei precedenti vaccini LNP di Moderna, che utilizzano formulazioni di lipidi ionizzabili, 1,2-distearoil-sn-glicero-3-fosfocolina, colesterolo e polietilenglicole-lipide.100

I lipidi esatti utilizzati non sono indicati. Gli LNP contenenti mRNA vengono solubilizzati e iniettati direttamente nel muscolo deltoide. Moderna non dichiara esplicitamente l’uso di un adiuvante, ma il vettore LNP può essere un adiuvante poiché è stato segnalato che altri lipidi hanno proprietà adiuvanti (vedere la discussione) .101

L’mRNA utilizzato da BioNTech / Pfizer codifica per RBD.19 Denominato BNT162b1, l’mRNA viene modificato con incorporazioni di un singolo nucleoside di 1-metilpseudouridina (Tabella 2), che non solo riduce l’immunogenicità dell’mRNA in vivo, ma ne aumenta anche la traduzione. 102

L’esatto meccanismo per aumentare la traduzione non è stato del tutto chiarito, ma un’ipotesi è che la modifica del nucleoside migliori la stabilità dell’RNA diminuendo i tassi di idrolisi da parte delle fosfodiesterasi.103 Un altro studio ha dimostrato che la modifica dell’RNA migliora la stabilità della struttura secondaria dell’RNA a causa dell’aumentato accumulo di RNA.104

Inoltre, come accennato in precedenza, l’antigene RBD formulato è costruito su una base di trimerizzazione “foldon” derivata dalla fibritina T4, che aiuta a guidare il ripiegamento dell’antigene nello stato trimerico nativo.56,105 La trimerizzazione T4 aumenta anche l’immunogenicità principalmente a causa della visualizzazione multivalente offerto nello stato trimerizzato.19 È importante notare che BioNTech / Pfizer sta testando almeno quattro vaccini a mRNA in parallelo (BNT162a1, BNT162b1, BNT162b2 e BNT162c2) sebbene il manoscritto prepubblicato contenga solo dati dal candidato BNT162b1.77

Simile a Moderna, BioNTech / Pfizer ha anche incapsulato l’mRNA all’interno di un LNP e somministra il vaccino tramite iniezione intramuscolare.76 L’LNP è fornito da una partnership con Acuitas Therapeutics. La formulazione esatta non è specificata, ma precedenti pubblicazioni di Acuitas Therapeutics affermano che i loro LNP sono formulati utilizzando lipidi cationici ionizzabili, fosfatidilcolina, colesterolo e polietilenglicole-lipidi con un rapporto di 0,05 tra RNA e lipidi (p / p).

Analogamente a Moderna, gli esatti lipidi utilizzati non sono stati dichiarati.71 Non vi è alcuna indicazione che BioNTech / Pfizer utilizzi un adiuvante aggiuntivo con il loro vaccino, sebbene menzionino che l’RNA agisce come adiuvante.

Sia BioNTech / Pfizer che Moderna hanno rilasciato dati incoraggianti sulla sicurezza e sull’immunogenicità.17,19 Moderna ha testato una gamma più alta di mRNA (25, 100 e 250 μg), mentre BioNTech / Pfizer ha testato 10, 30 e 100 μg.

Le valutazioni di sicurezza non hanno rilevato eventi avversi gravi che abbiano giustificato l’interruzione di nessuno dei due studi. Alcuni degli eventi avversi più importanti nello studio Moderna includevano dolore, mal di testa e brividi, mentre il vaccino di BioNTech / Pfizer causava principalmente dolore, affaticamento e mal di testa (Tabella 1).

Anche la risposta anticorpale è stata positiva in entrambi gli studi. Moderna ha testato la risposta anticorpale attraverso saggi ELISA mentre BioNTech / Pfizer ha utilizzato un test IgG legante RBD.17,19 Per Moderna, quando si confrontava la risposta nei pazienti vaccinati al siero convalescente di pazienti passati con SARS-CoV-2, il gruppo di 250 μg ha generato un Titoli della media geometrica S-2P (GMT) al giorno 15 (163.449 vs 142.140 unità arbitrarie (AU)), mentre i gruppi da 25 e 100 μg hanno prodotto GMT più alti al giorno 36 (391.018 e 781.399 UA, rispettivamente), 7 giorni dopo un secondo Incremento.

BioNTech / Pfizer ha registrato titoli neutralizzanti anti-RBD molto più alti dei livelli sierici di convalescenza. Al giorno 21 (giorno della seconda dose, o 21 giorni), il gruppo da 30 μg aveva una concentrazione media geometrica (GMC) più alta rispetto ai sieri di convalescenza (1.536 vs 602 U / mL), mentre ci sono voluti fino al giorno 28 (7 giorni dopo una seconda dose) per il gruppo da 10 μg (4.813 U / mL).

Il gruppo da 100 μg, che utilizzava solo una dose, presentava livelli di GMC più elevati entro il giorno 21 (1.778 U / mL). Sia Moderna che BioNTech / Pfizer hanno testato le risposte dei linfociti T e hanno dimostrato risposte distorte dei linfociti T TH1 con una risposta rilevabile di CD4 + e CD8 + ai rispettivi antigeni.17,20 Nessuno degli sviluppatori ha menzionato la produzione di anticorpi diversi da IgG. È difficile confrontare direttamente i risultati tra le sperimentazioni perché le misurazioni e la comunicazione dei dati non sono standardizzate, evidenziando un’opportunità e la necessità di standardizzare le sperimentazioni sui vaccini e i requisiti di reporting.

Il programma di vaccinazione nelle sperimentazioni di Fase III di Moderna e BioNTech / Pfizer non devierà dalle loro impostazioni di Fase II.106.107 Moderna continuerà ad aumentare il giorno 29 dopo un’iniezione iniziale e BioNTech / Pfizer aumenterà il giorno 21. Tuttavia, Gli studi di fase III valuteranno solo una dose.

Nel caso di Moderna, la dose di livello medio ha portato a un’immunogenicità più elevata rispetto alla dose più alta mentre BioNTech / Pfizer non ha dimostrato differenze sostanziali tra le dosi di livello medio e alto.17,19 Pertanto, Moderna e BioNTech / Pfizer hanno entrambi scelto di andare avanti con il loro dosi di livello medio (100 μg e 30 μg, rispettivamente). Per la fase III, Moderna e BioNTech / Pfizer vaccineranno anche popolazioni molto più ampie di 30.000 partecipanti ciascuna.108.109.110

Risultati-Vaccini virali non replicanti: Oxford / Astrazeneca e CanSino

Una delle opzioni di vettore virale più esplorate è l’Ad, che è attualmente utilizzato sia da CanSino che da Oxford / Astrazenca (Tabella 2). Gli annunci sono virus comuni che causano il raffreddore che hanno un genoma del DNA a doppio filamento.

Nello specifico, CanSino utilizza il tipo di annuncio 5 (Ad5), assegnando al vaccino il nome Ad5-nCoV.21 Oxford / Astrazeneca utilizza un vettore virale diverso, un annuncio derivato dallo scimpanzé (l’uso del vettore scimpanzé riduce al minimo la possibile interazione con anticorpi contro Ads), che è stato successivamente chiamato AZD1222.23 Ad5-nCoV codifica specificamente per la proteina S a lunghezza intera di SARS-CoV-2, a differenza sia di Moderna che di BioNTech / Pfizer, che codificano entrambe subunità della proteina S.

Il gene è stato derivato dalla sequenza Wuhan-Hu-1 per SARS-CoV-2 e, insieme a un peptide segnale dell’attivatore del plasminogeno tissutale, è stato clonato in un vettore Ad5 eliminato E1 ed E3.21 La delezione di E1 inattiva il potenziale di replicazione del vaccino mentre la delezione di E3 consente l’inserimento di geni più grandi fino a 8 kb.113

I vettori CanSino sono stati solubilizzati e somministrati per via intramuscolare nelle braccia dei pazienti. Ogni iniezione conteneva 5 × 1010 particelle virali per dose e i pazienti sottoposti a test con dosi più elevate avrebbero ricevuto più colpi che consentivano la somministrazione di multipli di 5 × 1010 particelle.

AZD1222 è progettato in modo simile ad Ad5-nCoV, con delezione di E1 per bloccare la replicazione e la delezione di E3 per consentire l’incorporazione di un carico genetico più ampio nel vettore virale.23,113 La sequenza aggiunta codifica per la proteina S a lunghezza intera con un leader dell’attivatore del plasminogeno tissutale e la sequenza della proteina S è ottimizzata per il codone.

Le differenze chiave tra le due piattaforme di vettori virali sono discusse in modo più dettagliato nella sezione di discussione. Nessuno dei due produttori di vaccini menziona l’uso di un adiuvante, quindi questi vettori dipendono molto probabilmente dal riconoscimento immunitario del virus non replicante, forse attraverso il DNA che trasportano che può attivare TLR9 all’interno degli endosomi.114 Un’altra possibilità è il riconoscimento del capside virale, che può verificarsi attraverso meccanismi sia TLR-dipendenti che TLR-indipendenti.115 La proteina adattatore intracellulare MyD88 ha dimostrato di svolgere un ruolo di primo piano nell’invocare l’immunogenicità mediata da TLR con vettori virali in grado di coinvolgere più vie di segnalazione MyD88.115

I dati degli studi di fase I / II sono riassunti nella Tabella 1. CanSino ha già completato e pubblicato i risultati per entrambi i vaccini di Fase I e II; quanto segue presenterà solo i dati dei loro studi di Fase II. La più grande differenza tra i due studi è che CanSino ha rimosso la dose più alta dai loro studi di Fase I a causa di eventi avversi maggiori come febbre grave, affaticamento e dolori muscolari e articolari.21

Pertanto, lo studio di Fase II di CanSino ha testato solo le concentrazioni basse e medie a 1 × 1011 e 5 × 1010 particelle virali per dose rispettivamente in 253 e 129 pazienti.22 Al giorno 28, il gruppo 1 × 1011 ha visto livelli GMT di anticorpi specifici per RBD. picco intorno a 656,5 UA mentre il gruppo 5 × 1010 ha raggiunto il picco intorno a 571 UA.

La sieroconversione dell’anticorpo RBD-specifico si è verificata nel 96% e nel 97% dei pazienti rispettivamente nei gruppi 1 × 1011 e 5 × 1010.

La sieroconversione di NAb si è verificata in un minor numero di pazienti al 59 e al 47% rispettivamente nei gruppi 1 × 1011 e 5 × 1010. Gli anticorpi sono stati misurati utilizzando saggi ELISA. La neutralizzazione è stata misurata in vitro utilizzando un virus SARS-CoV-2 vivo e uno pseudovirus.

Oxford / Astrazeneca ha testato solo una dose a 5 × 1010 particelle virali per dose (n = 533) ma in alcuni pazienti (n = 10) hanno anche testato un richiamo della stessa dose 28 giorni dopo la prima.23 Alcuni pazienti erano anche dato profilatticamente un comune farmaco antinfiammatorio, il paracetamolo, e in quei pazienti si sono verificati meno eventi avversi.

Le concentrazioni di anticorpi contro la proteina SARS-CoV-2 S hanno raggiunto il picco al giorno 28 nei pazienti con dose singola (157 UA), mentre la dose aggiuntiva ha ulteriormente migliorato la risposta (639 UA entro 56 giorni). Il paracetamolo non ha bloccato la generazione della risposta anticorpale.

A seconda del test di neutralizzazione utilizzato, il vaccino ha indotto titoli neutralizzanti dal 62 al 100% dei pazienti nel gruppo a dose singola e dal 100% nei pazienti a dose doppia. Entrambi gli studi hanno anche documentato aumenti moderati nelle risposte dei linfociti T misurati dai saggi ELISpot. 22,23

Gli eventi avversi da entrambi i vaccini Oxford / Astrazeneca e CanSino sono stati variati da lievi a moderati e non hanno giustificato l’interruzione di nessuno dei due studi. Gli effetti avversi più importanti negli studi Oxford / Astrazeneca e CanSino sono stati dolore, affaticamento e mal di testa (Tabella 1).

Oxford / Astrazeneca non ha testato altri anticorpi al di fuori di IgG.23 CanSino ha testato gli anticorpi IgM, ma solo contro il nucleocapside di SARS-CoV-2 per garantire che i partecipanti non avessero una precedente esposizione al virus.21 Per l’avanzamento nella fase III negli studi clinici, CanSino ha notato che la loro dose più bassa (5 × 1010 particelle) ha dimostrato un’immunogenicità simile rispetto alla loro dose media (1 × 1011 particelle), riducendo allo stesso tempo gli eventi avversi22. .

Sono pronti per iniziare i test in paesi al di fuori della Cina come l’Arabia Saudita, dove hanno già un accordo per vaccinare 5.000 partecipanti.116 L’azienda sta cercando di aumentare il numero di partecipanti istituendo sperimentazioni cliniche in altri paesi come la Russia, Brasile e Cile.116 Oxford / Astrazeneca continueranno a testare alla sua dose di 5 × 10,10 ma nelle sue prove in Brasile non testeranno una spinta primaria.117

Ciò è molto probabilmente dovuto all’immunogenicità e alla capacità di neutralizzazione simili osservate tra i gruppi a dosaggio singolo e doppio dosaggio.23

Verranno anche testati in più paesi con studi di Fase III in corso in Brasile, Sud Africa e Regno Unito.23 Oxford / Astrazeneca continuerà a fornire paracetamolo profilattico per la gestione del dolore

link di riferimento: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7553041/


Maggiori informazioni: i  vaccini covid-19 salveranno vite? Le prove attuali non sono progettate per dircelo,  BMJ  (2020). DOI: 10.1136 / bmj.m4037

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