Il 18 dicembre 2020 l’autorizzazione all’uso di emergenza (EUA) fornita dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense ha autorizzato l’uso immediato del vaccino mRNA-1273 sviluppato da Moderna Therapeutics per la prevenzione della malattia da coronavirus 2019 ( COVID-19 ).

L’EUA consente la distribuzione e l’uso immediato del vaccino mRNA-1273 COVID-19 negli Stati Uniti in soggetti di età pari o superiore a 18 anni [1]. È il secondo vaccino ad aver ottenuto un EUA dai regolatori statunitensi dopo l’autorizzazione ricevuta da Pfizer-BioNTech l’11 dicembre 2020 per l’uso del vaccino BNT162b2 [2].

L’autorizzazione di mRNA-1273 era basata su studi di fase iniziale [3, 4] e sulla revisione dei risultati di uno studio di fase III in corso che coinvolge 33.000 soggetti adulti randomizzati 1: 1 a ricevere il vaccino mRNA-1273 in due -dose o placebo. 

La valutazione effettuata dalla FDA ha dimostrato che il vaccino era efficace al 94,1% per la prevenzione del COVID-19 come determinato 14 giorni dopo la somministrazione della seconda dose [1]. 196 casi sono stati valutati per l’analisi di efficacia di cui 185 casi di COVID-19 sono stati osservati nel gruppo placebo rispetto a 11 casi osservati nel gruppo mRNA-1273. 

L’endpoint secondario comprendeva la valutazione dei casi gravi di COVID-19 e includeva 30 individui. Tutti questi casi si sono verificati nel gruppo placebo e nessuno di essi nel gruppo vaccinato con mRNA-1273 [5].

La FDA ha affermato che i potenziali benefici dell’mRNA-1273 superano i potenziali rischi [1].

Gravi reazioni allergiche ai componenti attivi del vaccino stesso o ad altri componenti sono uno dei potenziali rischi di ogni prodotto di vaccinazione. Secondo il New York Times [6] il 25 dicembre, subito dopo l’inizio della vaccinazione negli Stati Uniti un medico di Boston ha sviluppato una reazione anafilattica all’mRNA-1273. Ha usato il suo autoiniettore di adrenalina che portava per la sua allergia ai crostacei e si è ripreso bene. Reazioni anafilattiche a BNT162b2 sono state segnalate anche nel Regno Unito (UK), in Canada e negli Stati Uniti [7, 8].

Le reazioni allergiche ai vaccini, inclusa l’anafilassi grave, possono essere mediate da IgE, ma possono anche essere mediate da IgG e dal complemento. Di solito si verificano entro i primi 30 minuti dopo la vaccinazione. I sintomi includono eruzioni cutanee orticarioidi, prurito generalizzato, eritema, respiro sibilante, tosse, dispnea, gonfiore della gola, della lingua o degli occhi (angioedema), ipotensione, vertigini e vomito e queste reazioni possono anche essere fatali. Gravi reazioni anafilattiche ai vaccini sono rare e il tasso è stato stimato essere 1,31 (IC 95%, 0,90-1,84) per milione di dosi di vaccino [9].

La frequenza delle reazioni collaterali allergiche a BNT162b2 è stata quasi la stessa nel gruppo verum e nel gruppo placebo (0,6% contro 0,5%) [10].

Le reazioni allergiche al vaccino mRNA 1273 non sono state riportate in dettaglio. Durante la sperimentazione di fase I del vaccino mRNA-1273, è stato segnalato un caso di orticaria transitoria nel gruppo verum trattato con una dose di vaccino di 25 µg dopo la prima iniezione. Il numero totale di partecipanti a questo studio di fase I era di 45 pazienti [34].

Sia BioNTech / Pfizer che Moderna hanno escluso gli individui con una storia di reazione allergica ai vaccini o ai loro componenti i loro vaccini dagli studi registrativi di fase 3. I criteri di esclusione per mRNA-1273 affermano: “Storia di anafilassi, orticaria o altre reazioni avverse significative che richiedono un intervento medico dopo aver ricevuto un vaccino” [11]. Gli individui con precedenti reazioni allergiche al cibo o ai farmaci non sono stati esclusi, ma potrebbero essere stati sottorappresentati.

Le reazioni anafilattiche durante la vaccinazione di routine hanno spinto le autorità come la Medicines and Healthcare Products Regulatory Agency (MHRA) nel Regno Unito o la FDA a emettere un avviso in cui si afferma che le persone con una storia di gravi reazioni allergiche a vaccini, medicinali, cibo o qualsiasi altro componente di questi particolari vaccini deve essere sconsigliato la loro somministrazione e che una seconda dose non deve essere somministrata a chiunque abbia sofferto di anafilassi dopo la somministrazione della prima dose di questo vaccino [9].

Sebbene il fattore scatenante colpevole debba ancora essere determinato, i rapporti iniziali indicavano che l’eccipiente polietilenglicole 2000 (PEG-2000), contenuto nel vaccino come un sistema di trasporto micellare PEG, fosse la potenziale causa delle reazioni anafilattiche [7]. 

I microsomi PEGilati usati come carrier del vaccino possono causare reazioni anafilattiche in individui con allergie PEG preesistenti come è stato precedentemente osservato per i farmaci PEGilati usati nella terapia del cancro e nel trattamento delle malattie croniche [7] [35] [12].

I PEG sono anche usati come eccipienti nei prodotti di uso quotidiano, come dentifricio, cosmetici, shampoo e alcuni biologici.

Le nanoparticelle lipidiche sono simili ai liposomi, che sono stati utilizzati farmaceuticamente per molti anni come veicoli per i farmaci. Alcuni dei farmaci approvati contenenti liposomi / LNP contengono anche un lipide ililato di PEG (ad esempio in Caelyx pegylated liposomal® o Onpattro®).

Le catene PEG sulla superficie formano un guscio di idrato attorno al liposoma / LNP. Ciò aumenta la stabilità e previene l’opsonizzazione, cioè il meccanismo attraverso il quale la superficie delle cellule estranee (es. Batteri, virus) che hanno invaso il corpo viene ricoperta da anticorpi e fattori del sistema del complemento. Inoltre, la stabilità e l’emivita delle particelle lipidiche sono aumentate.

Fisiopatologia

Le reazioni allergiche a questi lipidi PEG-ilati possono essere IgE-mediate, tuttavia devono essere considerate anche reazioni non-IgE-mediate [13].

Le IgE attivano mastociti e granulociti basofili tramite legami crociati di recettori IgE ad alta affinità, che è indirettamente misurabile in un’aumentata espressione di marcatori di superficie (CD63, CD203c) sui basofili [8, 14].

I sintomi delle reazioni anafilattiche sono particolarmente causati dai mediatori rilasciati principalmente dai mastociti e dai granulociti basofili come istamina, prostaglandine, leucotrieni (LTB4, LTC4 e LTD4), triptasi, fattore di attivazione delle piastrine (PAF), eparina, proteasi, serotonina, e citochine [8, 14].

Oltre alle IgE, altre classi di anticorpi possono innescare una sintomatologia simile o amplificare una reazione mediata da IgE [8, 14]. Possibili reazioni non mediate da IgE includono la pseudoallergia correlata all’attivazione del complemento (CARPA) e sono state descritte nel contesto dei liposomi [15-17].

Aggiornando lo schema di Gell e Coombs delle reazioni di ipersensibilità di tipo I-IV (HSR) [18], CARPA può essere considerata una categoria indipendente all’interno delle reazioni di tipo I, che rappresenta le attivazioni dei mastociti “mediate dal recettore” [17].

Il CARPA è in parte attribuito al legame delle IgM anti-PEG preesistenti ai liposomi con successiva attivazione del complemento. I sintomi clinici di questa ipersensibilità non mediata da IgE sono stati descritti come ipo e ipertensione, ostruzione delle vie aeree con dispnea e altri sintomi di anafilassi subito dopo la somministrazione endovenosa di farmaci contenenti liposomi.

Indipendentemente dalla PEG-ylation, i liposomi hanno il potenziale per attivare il complemento in modo non specifico a seconda delle loro diverse strutture superficiali e carica) [15]. I prodotti complementari C3a, C4a e C5a (anafilatossine) sono considerati mediatori particolarmente importanti e, oltre ai basofili, anche i neutrofili ei macrofagi sono cellule effettrici rilevanti che possono essere attivate tramite recettori del complesso immunitario (CD16, CD32 e CD64, rispettivamente) [8, 14]. Le anafilatossine vengono liberate in modo incontrollato nel sangue durante l’attivazione del complemento e funzionano come regolatori ef fi cienti del piccolo peso molecolare delle funzioni cardiovascolari e degli organi autonomici [17, 19].

È ipotizzabile una possibile sensibilizzazione al PEG mediante l’uso precedente di cosmetici o farmaci contenenti PEG. Poco si sa sulla prevalenza degli anticorpi anti-PEG nella popolazione. Alcuni riferiscono che fino al 72% della popolazione ha almeno alcuni anticorpi IgG o IgM contro PEG [20], mentre altri riportano livelli elevati in alcuni gruppi di individui [16].

Vengono anche discusse le prove di un possibile ruolo delle IgE nell’attivazione dell’ipersensibilità indotta da PEG [21]. Sono state descritte reazioni allergiche in seguito all’uso del PEG come eccipiente in una varietà di prodotti; è indicato anche come un allergene “nascosto” [21, 22].

Simile a BNT162b2, il vaccino mRNA-1273 COVID-19 è un vaccino messaggero acido ribonucleico (mRNA) che codifica per la glicoproteina virale spike (S) di SARS-CoV-2. L’elenco degli eccipienti di entrambi i vaccini condivide alcuni componenti ma differisce anche in altri. È interessante notare che PEG-2000 può anche essere trovato come eccipiente nel vaccino mRNA-1273 COVID-19 (Figura 1).

Va notato che il PEG-2000 non è mai stato utilizzato prima in nessun vaccino e sia Pfizer-BioNTech che Moderna sono i primi ad applicare questa sostanza. I PEG sono composti polieteri idrofili che vengono utilizzati come additivi in ​​prodotti medici, cosmetici e alimenti.

È marchiato con nomi diversi, ad esempio macrogol. Il peso molecolare dei diversi PEG varia da 300 g / mol a 10.000 g / mol e possono verificarsi reazioni di ipersensibilità ai PEG di tutti i pesi molecolari con una velocità di reazione più elevata a pesi molecolari da 3350-6000 g / mol [21]. Tuttavia, è stato suggerito che la soglia di peso molecolare per le reazioni immediate del PEG sia ancora indeterminata [23, 24].

La reattività crociata tra PEG e suoi derivati, cioè polimeri strutturalmente correlati come i polisorbati, esiste a causa di frazioni condivise (= CH2CH2 e = CH2CH2OH) [21]. Gravi reazioni allergiche al PEG, sebbene rare, sono state descritte dopo la somministrazione di farmaci che contengono questo eccipiente. Il PEG è stato persino descritto come l’allergene nascosto ad alto rischio, poiché è difficile da rilevare come possibile causa di reazioni allergiche [21, 23-26].

I PEG sono ingredienti di lassativi o preparati liquidi per uso parenterale, gel, rivestimenti in compresse, medicazioni per ferite, basi per unguenti, lozioni, dentifricio, prodotti per l’igiene orale, additivi alimentari e persino alcuni dei prodotti biologici utilizzati negli studi clinici e altro [21] [7].

La PEG-ylation viene utilizzata con successo per la somministrazione di farmaci per proteggere il farmaco da eventuali danni da parte del sistema immunitario e consegnarlo alla posizione mirata. Inoltre, i PEG sono additivi nei cosmetici e negli shampoo. Sono possibili sia una via di sensibilizzazione cutanea primaria che una sensibilizzazione dopo somministrazione sistemica [24].

Il National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) degli Stati Uniti sta avviando uno studio in collaborazione con la FDA per analizzare la risposta al vaccino in persone che hanno alti livelli di anticorpi anti-PEG o hanno sperimentato gravi risposte allergiche a farmaci o vaccini in precedenza. [25].

Inoltre, e in contrasto con il vaccino Pfizer-BioNTech, mRNA-1273 contiene trometamina, chiamata anche trometamolo (formula molecolare: C4H11NO3), un’ammina organica ampiamente utilizzata in diversi farmaci per la somministrazione topica, enterale o parenterale. La trometamina / trometamolo è anche usata nei prodotti cosmetici come emulsionante e sono state descritte sensibilizzazione da contatto e allergia a questo composto [27].

Recentemente, è stato segnalato il primo caso di anafilassi al trometamolo come eccipiente in un mezzo di contrasto a base di gadolinio (GBCA) [28]. La reazione si è verificata immediatamente dopo l’iniezione di GBCA in una donna di 23 anni e l’allergia al trometamolo mediata da IgE potrebbe essere rilevata in questa paziente [28]. Il trometamolo può essere trovato anche in altri agenti di contrasto come il mezzo di contrasto iodato (IOM).

Opzioni diagnostiche

Un’accurata raccolta della storia è un prerequisito importante per evitare anafilassi grave. Le reazioni ai PEG in, ad esempio, lassativi, gel, medicazioni per ferite, lozioni, dentifricio, collutorio, cosmetici e shampoo possono essere indicative. L’uso di antagonisti dei recettori beta-adrenergici, inibitori dell’enzima di conversione dell’angiotensina (ACE) e farmaci antinfiammatori non steroidei (FANS) può portare ad un aumento dei sintomi anafilattici [14, 29].

In pazienti con triptasi sierica basale elevata e / o mastocitosi, l’anafilassi può essere particolarmente grave [8, 14, 29-31].

I test allergologici devono essere eseguiti in centri allergici specializzati. I prick test cutanei devono essere eseguiti con molta attenzione con diluizioni iniziali dallo 0,001% al 10% con 30 minuti di osservazione dopo ogni fase di dosaggio. Poiché si ipotizza che la soglia individuale per le reazioni positive a PEG di diverso peso molecolare varia [23], il test dovrebbe essere eseguito con PEG di 2000 g / mol di peso molecolare che vengono utilizzati in entrambi i vaccini; gli algoritmi pubblicati dovrebbero essere seguiti [23].

I test cutanei devono essere eseguiti prima ma non prima di 2-4 settimane dopo che si è verificata la reazione di ipersensibilità. Inoltre, il test di attivazione dei basofili (BAT) e lo screening per IgE-PEG specifiche nel siero del sangue possono essere eseguiti in pazienti con sospetta allergia agli eccipienti del vaccino.

Se l’allergia al PEG può essere confermata, deve essere prescritto un kit di emergenza e deve essere fornito un foglio informativo sull’allergia al PEG. In caso contrario, il test intradermico con PEG di diversi pesi molecolari a una diluizione dello 0,01% può essere attentamente considerato, ma non nei pazienti ad alto rischio poiché possono verificarsi reazioni sistemiche [23]. In alcune situazioni, se necessario, può essere eseguito un test di provocazione orale [21].

Il trometamolo come sensibilizzante da contatto viene solitamente testato epicutaneamente per reazioni allergiche di tipo ritardato. Il test per sospette reazioni di tipo 1 può essere eseguito mediante prick test cutaneo (concentrazione 1: 1) seguito da test intradermico con diluizioni di trometamolo da 1: 1000 a 1: 10 [28, 32].

Sebbene le reazioni allergiche ai componenti dell’mRNA-1273 come PEG e trometamolo non siano state segnalate frequentemente, il fatto che i vaccini per COVID-19 saranno ampiamente somministrati in tutto il mondo a un’alta percentuale della popolazione dovrebbe mettere in guardia gli operatori sanitari delle potenziali reazioni allergiche ciò può verificarsi in individui precedentemente sensibilizzati ai componenti dei vaccini, in particolare a PEG e analoghi del PEG, nonché al trometamolo nel caso dell’mRNA-1273 [33].

Opzioni terapeutiche

Questa allergia è di particolare interesse poiché alcuni dei farmaci usati per trattare le reazioni anafilattiche, come gli antistaminici oi corticosteroidi iniettabili contengono PEG o polisorbati. Le sostanze cross-reattive al PEG, cioè i polisorbati, sono ampiamente distribuite e comunemente utilizzate in pane, pasticceria, gomme da masticare, gelati e così via, ma anche in un elevato numero di vaccini, farmaci biologici e mediazioni per il trattamento di malattie reumatologiche, cardiovascolari malattie ematologiche, gastrointestinali o oncologiche e durante le procedure diagnostiche. È molto probabile che le reazioni di ipersensibilità a tali agenti siano state sottovalutate in passato.

Inoltre, devono essere somministrate due dosi del vaccino per ottenere un effetto in modo che durante la somministrazione della prima dose possano verificarsi anche sensibilizzazioni o che gli individui possano sviluppare reazioni allergiche alla seconda dose. Deve essere determinato se la nuova via di somministrazione del PEG tramite iniezioni intramuscolari possa svolgere un ruolo nella sua allergenicità.

Poiché sia ​​mRNA-1273 che BNT162b2 contengono PEG-2000, i pazienti allergici al PEG oi pazienti allergici ai componenti cross-reattivi al PEG non hanno un’alternativa corrente per la vaccinazione preventiva contro COVID-19 e non devono essere vaccinati con tali sostanze. Inoltre, i medici devono essere consapevoli di questo rischio potenziale e interrogare attentamente per precedenti reazioni allergiche a PEG, analoghi del PEG o trometamina e devono essere addestrati a rispondere a potenziali reazioni anafilattiche durante la vaccinazione. In questi pazienti, somministrazione di farmaci di emergenza

contenenti PEG come cetirizina, levocetirizina, fexofenadina, desloratadina, metilprednisolone acetato e triamcinolone acetonide dovrebbero essere evitate .. Si dovrebbero prendere in considerazione alternative, ad esempio, soluzione di clemastina per iniezione endovenosa, sciroppo di cetirizina per assunzione orale, assunzione di prednisolone solubile o metilprolone iniezione e, naturalmente, come raccomandato per tutti i pazienti con anafilassi grave, soprattutto adrenalina [23].

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I vaccini a RNA
Lunar-COV19 (Acturus Therapeutics, US; Duke-NUS, Singapore) vengono somministrati da un sistema di rilascio mediato dai lipidi dell’RNA modificato con un agente nucleomoner sbloccato e abilitato ai lipidi (Lunar) (Tabella 6), che ha precedentemente evidenziato un mRNA efficiente e di successo consegna in modelli animali [289,290]. I risultati preclinici hanno dimostrato che una singola vaccinazione primaria nei topi ha indotto alti titoli di NAb, che sono aumentati continuamente fino al giorno 60, oltre al miglioramento delle risposte delle cellule T CD8 + e CD4 +. Le dosi intermedie e alte hanno protetto efficacemente topi transgenici ACE2 umani sfidati da SARS-CoV-2 [291].

È attualmente in corso uno studio di Fase I per il candidato vaccino, LNP-nCoVsaRNA (Imperial College London, UK), che codifica per una proteina SARS-CoV-2 S stabilizzata in prefusione (Tabella 6). I risultati preclinici erano promettenti in quanto il vaccino ha dimostrato un’efficace neutralizzazione virale che era direttamente correlata all’induzione della produzione di IgG specifiche per SARS-CoV-2.

Sono stati osservati anche alti livelli di risposte cellulo-mediate [292]. È attualmente in corso il reclutamento per le sperimentazioni cliniche di Fase I per CVnCoV (CureVac, Germania) e ARCoV (People’s Liberation Army Academy of Military Sciences, Cina; Walvax Biotech, Cina) (Tabella 6).

Il candidato al vaccino RNA, mRNA-1273 (Moderna Therapeutics, NIAID, US) (Tabella 6), codifica la proteina S che contiene il sito di scissione S1-S2, essenziale per l’ingresso virale S-driven nelle cellule polmonari [293,294,295]. La proteina S è stabilizzata alla perfusione tramite sostituzioni di prolina, che hanno dimostrato di aumentare l’espressione ricombinante dei GP di fusione virale [296,297].

Il vaccino è incapsulato all’interno di LNP [293], che come accennato in precedenza, fornisce un’adeguata protezione della molecola di mRNA [89]. La vaccinazione nei primati non umani ha dimostrato che un programma di vaccinazione a due dosi con mRNA-1273 ha suscitato forti risposte NAb e dei linfociti T ed era protettivo contro l’infezione da SARS-CoV-2 nelle vie aeree superiori e inferiori [294].

I risultati dello studio di fase I condotto su adulti (18–55) e anziani (≥ 56) hanno mostrato che l’mRNA-1273 era sicuro e ben tollerato. Risposte NAb elevate sono state suscitate in modo dose-dipendente in assenza di eventi avversi gravi dopo la prima vaccinazione. L’importanza della seconda vaccinazione è stata indicata poiché la prima vaccinazione ha indotto solo bassi livelli di attività di neutralizzazione dello pseudovirus.

La dose da 100 μg ha suscitato titoli di legame e NAb più elevati in tutti i partecipanti, supportando l’uso di questa dose durante lo studio di fase III [293,295]. I dati intermedi dello studio di Fase III in corso che ha coinvolto 30.000 partecipanti, hanno indicato che l’mRNA-1273 è efficace al 94,5% nel prevenire COVID-19. Delle 95 infezioni confermate, 90 erano nel gruppo placebo e solo 8 nel gruppo vaccinato [298]. 11 casi gravi confermati erano tutti nel gruppo placebo. Questi risultati sono estremamente promettenti, soprattutto per questa nuova tecnologia non testata.

Diversi candidati vaccini a RNA sono stati sviluppati da BioNTech, Germania, in collaborazione con Fosun Pharma, Cina e Pfizer, USA: BNT162a1, b1, b2 e c2. Due codificano per RBD della proteina SARS-CoV-2 S e due codificano per la proteina S più grande (Tabella 6). Forme alterate di piattaforme vaccinali convenzionali basate su RNA, inclusi saRNA e mRNA modificato, possono migliorare l’efficacia.

In particolare, i vaccini saRNA conferiscono livelli di espressione più elevati del bersaglio antigenico [84], mentre l’mRNA modificato che incorpora pseudouridine può sopprimere la stimolazione della risposta immunitaria adattativa, aggirare la degradazione dell’RNA e aumentare l’efficacia [299]. BNT162b1, è un vaccino a mRNA modificato che codifica per SARS-CoV-2 S RBD.

Negli studi di fase I / II, il vaccino ha aumentato i livelli di IgG e SARS-CoV-2 NAb specifici per RBD dopo due dosi, sebbene i partecipanti abbiano sviluppato eventi avversi locali e sistemici da lievi a moderati dose-dipendenti [300]. BNT162b2 codifica per l’intera proteina S stabilizzata nella conformazione di prefusione. In uno studio di Fase I che confrontava i due, sia BNT162b1 che BNT162b2 erano in grado di suscitare risposte NAb dose-dipendenti, ma BNT162b2 ha prodotto un numero minore e meno grave di AE [301].

Oltre alle risposte Ab, uno studio di Fase I / II che ha somministrato BNT162b1 ha dimostrato una migliore risposta cellulo-mediata, evidenziata da una maggiore espansione delle cellule T CD4 + e CD8 + che ha aumentato la produzione di IFN-γ [302]. La stimolazione sicura ed efficace delle risposte immunitarie sia cellulo-mediate che umorali confermata negli studi sopra menzionati ha notevolmente supportato la progressione negli studi di fase III.

I dati ad interim degli studi di fase III hanno indicato che BNT162b2 era circa il 95% efficace nel prevenire COVID-19 [10,303]. Su 170 infezioni confermate, 162 erano nel gruppo placebo e 8 nel gruppo vaccinato [10]. 9 su 10 casi gravi confermati erano nel gruppo placebo [10,303].

All’inizio di dicembre, il candidato al vaccino mRNA, BNT162b2, è stato approvato nel Regno Unito, rendendolo il primo vaccino a base di RNA mai approvato [10]. Poco dopo, la FDA statunitense ha approvato BNT162b2 per l’autorizzazione all’uso di emergenza [11]. Solo una settimana dopo, l’mRNA-1237 è stato approvato anche dalla FDA statunitense per l’autorizzazione all’uso di emergenza [12].

L’impatto del design della formulazione sulla stabilità è esemplificato al meglio in un confronto tra i due candidati vaccini COVID-19 attualmente leader a base di RNA: mRNA-1273 e BNT162b1. BNT162b1 deve essere conservato congelato per evitare la degradazione e richiede una conservazione ultrafredda (−70 ° C +/- 10 ° C) e il trasporto nella catena del freddo. Dopo lo scongelamento, BNT162b1 può essere conservato a 2–8 ° C per un massimo di 5 giorni [302,304]. Al contrario, è stato riportato che l’mRNA-1273 rimane stabile a -20 ° C per un massimo di sei mesi, a 2-8 ° C per 30 giorni oa temperatura ambiente fino a 12 ore [305].

Vaccini a base di acido nucleico I vaccini a base di acido
nucleico rappresentano un approccio completamente nuovo per impartire un’immunità protettiva, ma i vettori di DNA e RNA stanno emergendo come strategie altamente promettenti. In quanto vettori non virali, si ritiene che questi vaccini conferiscano maggiore sicurezza rispetto alle loro controparti virali [60]. Sebbene siano considerate tecnologie non testate ad alto rischio [9,12], i vaccini a base di acido nucleico possono avere cicli di sviluppo più brevi, consentendo un rapido dispiegamento durante le pandemie.

L’uso di vaccini a DNA ricombinante richiede il trasferimento riuscito del vettore del DNA nei nuclei cellulari, la trascrizione nell’RNA messaggero (mRNA) e infine la traduzione nell’antigene di interesse [75]. Il DNA plasmidico “nudo” o purificato è un veicolo molto attraente per la presentazione dell’antigene in quanto è molto semplice da manipolare e poco costoso da generare [76].

Un vettore di DNA plasmidico consiste tipicamente di componenti genetiche fondamentali tra cui un promotore trascrizionale, elementi di elaborazione dell’RNA (coda di poliadenilazione (poli A)) e il gene che codifica l’antigene [77]. Il DNA plasmidico è un biofarmaceutico attraente in quanto può essere amplificato in grandi quantità in ospiti procarioti poco costosi, sebbene debba essere purificato [78,79]. La sfida principale dell’utilizzo di vaccini a DNA è che generalmente impartiscono basse risposte immunogeniche negli esseri umani e negli animali più grandi rispetto ai sistemi di piccoli animali [80,81].

Un vaccino a RNA è già costituito da una molecola di mRNA che codifica per l’antigene selezionato, eliminando la necessità di trascrizione [82]. Al momento del rilascio in una cellula umana, la sequenza immunogena richiede solo la traduzione per produrre l’antigene di interesse. Un vaccino a RNA include il trascritto di mRNA che codifica per il gene di interesse circondato da regioni 5 ‘e 3’ non tradotte e da una coda di poliA [83]. Alcuni vaccini a RNA possono essere autoamplificati (saRNA); la molecola di RNA può dirigere la propria replicazione e traduzione all’interno dell’ospite al momento della consegna. Di conseguenza, è possibile esprimere più immunogeno [84].

Tuttavia, ci sono preoccupazioni per quanto riguarda l’instabilità del rilascio di RNA nudo, oltre alla dimensione delle molecole consegnate [83,85]. L’instabilità dell’mRNA è principalmente dovuta alla presenza onnipresente di ribonucleasi che degradano attivamente l’RNA [85,86]. L’aggiunta di un cappuccio da 5 ‘(cappuccio da 7-metilguanosina) e da una coda di 3’ poliA sono essenziali per mantenere la stabilità e la traduzione dell’mRNA all’interno del citosol [82,87].

Inoltre, per proteggere dalla degradazione, sono state utilizzate formulazioni di polimeri e lipidi [88]. Le nanoparticelle lipidiche (LNP) sono composte da lipidi cationici ionizzabili, fosfolipidi, colesterolo e PEG che consentono l’assemblaggio e la formazione di un doppio strato lipidico stabile attorno alla molecola di mRNA [86]. Studi precedenti hanno dimostrato una protezione sufficiente dell’mRNA incapsulandolo efficacemente [89,90,91].

Si ritiene che l’assorbimento di DNA e RNA liplessi o poliplessi avvenga principalmente per endocitosi [92]. L’assorbimento attraverso altri meccanismi come la pinocitosi e la fagocitosi è più limitato [93]. Gli LNP entrano nelle cellule attraverso uno dei tanti percorsi endocitici dopo l’interazione tra la superficie cellulare e la particella. L’aggiunta di ligandi mirati alle nanoparticelle può quindi migliorare l’assorbimento attraverso l’endocitosi mediata dal recettore.

Le nanoparticelle di DNA endocitate sono state confermate all’interno del compartimento endosomiale mediante microscopia elettronica [94,92] e microscopia confocale [92]. Inoltre, gli siRNA forniti tramite LNP sono stati confermati anche all’interno del compartimento endosomiale mediante microscopia confocale [95,96]. La fuga dal compartimento endosomiale nel citosol è di fondamentale importanza per la successiva espressione genica [97].

Molte nanoparticelle hanno mostrato una fuga endosomica [98], sebbene i meccanismi con cui lo fanno rimangono sconosciuti. Un’ipotesi comune è l’effetto spugna protonica [99], per cui il polimero tampona il basso pH all’interno di un endosoma. Ciò porta a un pompaggio eccessivo di ioni nell’endosoma per compensare. Alla fine, l’endosoma lisi dall’accumulo di pressione osmotica, rilasciando le sue nanoparticelle prigioniere nel citosol [99].

I metodi per migliorare l’assorbimento e l’espressione del vaccino sono stati studiati in modo più approfondito per i vaccini a DNA rispetto all’RNA, poiché il DNA deve bypassare due membrane cellulari per arrivare al nucleo, mentre l’RNA deve solo bypassarne una per entrare nel citoplasma [9]. La trasfezione del DNA è più efficace nella divisione attiva delle cellule, dove la membrana nucleare si è scomposta, rispetto alle cellule quiescenti [100]. L’inclusione di un segnale di localizzazione nucleare [101] può facilitare il trasporto attivo attraverso la membrana nucleare, consentendo l’espressione genica nelle cellule quiescenti.

A differenza dei farmaci proteici, la struttura terziaria non è generalmente importante per la funzione del DNA o dell’RNA, semplificando i loro requisiti di conservazione. Quando si immagazzinano gli acidi nucleici, la chiave è il mantenimento dell’integrità chimica della molecola [69,71,102,103].

Il DNA stesso sembra essere fortemente stabile. In un periodo di sette anni, il DNA plasmidico superavvolto è stato mantenuto stabilmente e non ha dimostrato alcuna differenza rispetto al DNA appena preparato se conservato in cloruro di sodio allo 0,9% a −20 ° C [104]. Sebbene la conservazione a breve termine sia possibile in frigorifero (2–8 ° C) oa temperatura ambiente (20–30 ° C), il DNA alla fine si deteriorerà entro mesi (2–8 ° C) o giorni (≥20 ° C) [ 102.105.106].

Bassa temperatura e pH sono vitali per preservare l’integrità del DNA a lungo termine. Al contrario, i prodotti a base di RNA sono molto sensibili alla temperatura e devono essere sempre mantenuti a temperature estremamente basse (-70 ° C) durante la conservazione e la distribuzione. La presenza di ribonucleasi può distruggere il prodotto del vaccino a RNA; pertanto la sintesi, la purificazione e la conservazione del prodotto devono essere effettuate in assenza di enzimi per allungarne la shelf-life [71]. Eccipienti poco costosi come PEG, trealosio e saccarosio hanno mostrato risultati promettenti nella protezione dei vaccini a RNA e nell’aumento della loro stabilità e emivita da ore a giorni a temperatura ambiente [69,71].

Inoltre, i vaccini a DNA e RNA sono probabilmente formulati con lipidi o polimeri cationici e, come tali, avranno condizioni di conservazione diverse a seconda del polimero. In generale, le formulazioni di DNA lipoplessato sembrano essere stabili a 4 ° C fino a 3 mesi [107], il che è ancora insufficiente per una distribuzione capillare del vaccino.

Tuttavia, alcune formulazioni di acidi nucleici lipoplessi hanno mostrato una migliore stabilità, ad esempio fino a un anno quando congelate [108]. La liofilizzazione può anche essere impiegata per la stabilità a lungo termine [103] e gli eccipienti disaccaridici possono migliorare la stabilizzazione degli acidi nucleici lipoplessi [109,110]. Le particelle di RNA poliplexato liofilizzato erano stabili anche a 40 ° C con gli eccipienti dello zucchero [110]. Chiaramente, la scelta dell’eccipiente e la formulazione del veicolo cationico influenzeranno notevolmente la stabilità.

link di riferimento: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7789827/

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