ZyCoV-D: il primo vaccino COVID DNA al mondo

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Il vaccino ZyCoV-D è stato sviluppato da Cadila Healthcare Limited, Ahmedabad, India.

Il candidato al vaccino a DNA contro SARS-CoV-2 è costituito da un plasmide di DNA Vector pVAX1 che trasporta il gene che esprime la proteina spike-S del peptide segnale SARS-CoV-2 e IgE.

La regione del gene spike è stata selezionata dall’isolato Wuhan Hu-1 presentato (Genebank Accession No. MN908947.3). Per la generazione del costrutto del vaccino DNA SARS-CoV-2 è stato utilizzato il vettore plasmidico pVAX-1.

Le regioni Spike sintetizzate chimicamente e il gene del peptide segnale sono stati inseriti nel vettore del vaccino DNA plasmidico pVAX-1. Dopo la ricezione dei costrutti di DNA plasmidico, sono state effettuate trasformazioni del costrutto in cellule chimicamente competenti DH5-alpha™.

L’E coli DH5-alfa che trasporta il DNA plasmidico è stato ulteriormente propagato per la produzione su larga scala in una suite di produzione approvata dall’Autorità di regolamentazione nazionale secondo le attuali condizioni di buona pratica di fabbricazione. Ogni 0,5 ml di vaccino ZyCoV-D contiene-5 mg di plasmide di DNA con inserto della regione del gene della proteina spike del virus SARS-CoV-2 sospeso in tampone fosfato salino.

Il 20 agosto, il regolatore dei farmaci indiano ha  autorizzato il vaccino  per le persone dai 12 anni in su. La sua efficacia del 67% proviene da studi che hanno coinvolto più di 28.000 partecipanti, che hanno visto 21 casi sintomatici di COVID-19 nel gruppo vaccinato e 60 tra le persone che hanno ricevuto un placebo.

ZyCoV-D contiene filamenti circolari di DNA noti come plasmidi, che codificano per la proteina spike di SARS-CoV-2, insieme a una sequenza promotrice per l’attivazione del gene. Una volta che i plasmidi entrano nei nuclei delle cellule, vengono convertiti in mRNA, che viaggia verso il corpo principale della cellula, il citoplasma, e viene tradotto nella stessa proteina spike.

Il sistema immunitario del corpo quindi attiva una risposta contro la proteina e produce cellule immunitarie su misura che possono eliminare future infezioni. I plasmidi in genere si degradano entro settimane o mesi, ma l’immunità rimane.

Sia i vaccini a DNA che quelli a mRNA sono in fase di sviluppo dagli anni ’90, afferma Weiner. La sfida per i vaccini a DNA è che devono arrivare fino al nucleo cellulare, a differenza dei vaccini a mRNA, che devono solo raggiungere il citoplasma, afferma Jameel. Quindi, per molto tempo, i vaccini a DNA hanno lottato per indurre potenti risposte immunitarie negli studi clinici, motivo per cui erano stati approvati per l’uso come  vaccini solo negli animali , come i cavalli, fino ad ora.

Vaccino senza iniezione

Per risolvere questo problema, ZyCoV-D si deposita sotto la pelle, anziché in profondità nel tessuto muscolare. L’area sotto la pelle è ricca di cellule immunitarie che divorano oggetti estranei, come le particelle di vaccino, e le elaborano. “Questo aiuta a catturare il DNA in modo molto più efficiente rispetto al muscolo”, afferma Jameel. Insolitamente, il vaccino viene somministrato utilizzando un dispositivo senza ago premuto contro la pelle, che crea un flusso di fluido fine e ad alta pressione che perfora la superficie ed è meno doloroso di un’iniezione.

Ma nonostante sia più potente dei precedenti vaccini a DNA, ZyCoV-D richiede un minimo di tre dosi per raggiungere la sua efficacia iniziale. È probabile che ciò si aggiunga alla sfida logistica della somministrazione del vaccino durante l’attuale pandemia, afferma Jameel.

Sebbene l’efficacia di ZyCoV-D sembri essere inferiore al 90% o superiore raggiunto da alcuni vaccini mRNA, le cifre non sono comparabili, afferma Jameel. Gli studi ZyCoV-D in India all’inizio di quest’anno sono stati condotti mentre la variante Delta di SARS-CoV-2 era la variante dominante in circolazione, mentre i precedenti studi sui vaccini mRNA sono stati condotti quando circolavano varianti meno trasmissibili. “L’efficacia è essenzialmente contro la variante Delta, quindi è abbastanza buona”, dice.

Alcuni ricercatori hanno criticato la mancanza di trasparenza nel processo di approvazione, perché non sono stati ancora pubblicati risultati di studi in fase avanzata. Zydus Cadila afferma che il processo è ancora in corso e che a breve presenterà l’analisi completa per la pubblicazione. La società afferma che le prime dosi inizieranno a essere somministrate in India a settembre e prevede di produrre fino a 50 milioni di dosi entro l’inizio del prossimo anno.

VACCINI A DNA NEGLI STUDI CLINICI

Molti vaccini a DNA contro il COVID-19 sono attualmente in fase di sperimentazione clinica in tutto il mondo.

VaccinoSviluppatorePosizioneRottaFase di prova
ZyCoV-DZydus CadilaIndiaPelleApprovato per uso di emergenza
INO-4800Inovio e partnerstati UnitiPelleFase II/III
AG0302-COVID19AnGes, Università di Osaka, Takara BioGiapponeMuscoloFase II/III
GX-19NGenexineCorea del SudMuscoloFase I/II
GLS-5310GeneOne Life ScienceCorea del SudPelleFase I/II
COVID-eVaxTakis, Rottapharm BiotechItalyMuscoloFase I/II
AG0301-COVID19AnGes, Università di OSaka, Takara BioGiapponeMuscoloFase I/II
Covigenix VAX-001Prodotti farmaceutici di EntosCanadaMuscoloFase I
CORVax12OncoSec, Providence Cancer Institutestati UnitiPelleFase I
bacTRL-SpikeSymvivoCanadaOraleFase I
COVIGENBioNet, Technovalia, Università di SydneyThailandia, AustraliaPelle o muscoloFase I

Fonte: Organizzazione Mondiale della Sanità. Monitoraggio e paesaggio del vaccino COVID-19  (OMS, 2021).


Discussione

Riportiamo i risultati della fase 1 della sperimentazione clinica sulla sicurezza, tollerabilità e immunogenicità di ZyCoV-D, un vaccino a DNA SARS-CoV-2 che codifica per la proteina spike. Questo primo studio di fase 1 sull’uomo sul vaccino ZyCoV-D DNA è stato condotto in un’unità di osservazione intensiva con monitoraggio frequente dei segni vitali e degli ECG per almeno 24 ore dopo la somministrazione della prima dose di vaccino e per almeno 4 ore dopo la somministrazione della seconda e della terza dose di vaccino.

Ogni vaccinazione è stata seguita da un frequente follow-up di sicurezza con soggetti fino a 28 giorni dall’ultima dose di vaccino. Il vaccino ZyCoV-D è stato ben tollerato in 48 adulti sani in tutti e quattro i gruppi di dosaggio senza gravi o SAE correlati al vaccino. Il profilo di sicurezza del vaccino ZyCoV-D supporta l’ulteriore sviluppo di ZyCoV-D nelle popolazioni a rischio che sono a rischio più grave di complicanze da infezione da SARS-CoV-2, compresi gli anziani e i soggetti con comorbilità.

I nostri risultati sono anche correlati alla precedente valutazione clinica di altri candidati al vaccino a DNA che sono stati segnalati come sicuri e ben tollerati in soggetti sani [[17],19, 20–[21]].

La maggior parte degli eventi avversi segnalati in questo studio si è verificata dopo la prima dose di vaccino, mentre la seconda e la terza dose di vaccinazione sono risultate ben tollerate. I dati sulla sicurezza di ZyCoV-D di Fase 1 suggeriscono inoltre che il vaccino potrebbe essere un richiamo sicuro in quanto non vi è stato alcun aumento della frequenza degli effetti collaterali dopo la terza dose rispetto alla prima dose, un aspetto importante per il profilo di sicurezza di SARS-CoV- 2 vaccini.

Una caratteristica interessante dei vaccini a DNA, come ZyCoV-D, è che le immunizzazioni potrebbero essere potenziate senza limitazioni significative come tossicità con aumento del dosaggio o risposte anti-vettoriali e l’ulteriore potenziamento con altri vaccini a DNA ha portato a livelli più elevati di cellule immunitarie e umorali. risposte senza aumento della tossicità [[22]].

ZyCoV-D ha anche generato risposte immunitarie umorali e cellulari bilanciate nei partecipanti che mostravano una o entrambe le risposte anticorpali o delle cellule T dopo tre dosi di vaccino. Le risposte umorali sono state inferiori nei soggetti che hanno ricevuto il vaccino da 1 mg indipendentemente dal metodo di somministrazione.

La ragione esatta di ciò non è nota, ma è probabile che quando il vaccino viene somministrato alla bassa dose di 1 mg in un singolo sito intradermico, può portare a trasfezioni inefficienti, nelle cellule ospiti e quindi ridurre l’espressione dell’antigene. I nostri dati confermano bene lo studio Rhesus Macaques challenge, in cui la vaccinazione di una dose di 2 mg con Pharmajet NFIS ha suscitato IgG e NAB specifici per SARS CoV-2 significativi e una minore carica virale negli animali post challenge (dati in archivio). Ulteriore; è attualmente in corso uno studio di fase II su 1000 soggetti che fornirà una migliore comprensione dell’immunogenicità del vaccino ZyCoV-D in un campione più ampio.

Nel nostro studio, tre dosi di vaccino ZyCoV-D DNA da 2 mg somministrate per via intradermica in due siti diversi tramite il dispositivo NFIS a distanza di 28 giorni hanno mostrato una buona risposta immunitaria umorale e cellulare dal 70° giorno in poi. Attualmente, la correlazione della protezione per il vaccino contro SARS-CoV-2 è sconosciuta e i ruoli degli anticorpi specifici o delle cellule T nella costruzione di una protezione efficace non sono ancora ben definiti.

Pertanto, siamo in grado di dimostrare solo l’induzione della risposta immunitaria dopo la vaccinazione e non la protezione da SARS-CoV-2 dopo la vaccinazione del DNA sulla base delle risposte immunitarie suscitate dal vaccino in questo studio.

È attualmente in corso anche uno studio di Fase III in doppio cieco, controllato con placebo su 28.216 soggetti di età pari o superiore a 12 anni, che aiuterà a valutare l’efficacia della dose di ZyCoV-D da 2 mg somministrata tramite dispositivo NFIS nella protezione contro l’infezione da COVID-19. Lo studio è registrato con CTRI/2021/01/030416.

Precedenti studi che hanno studiato la SARS e la sindrome respiratoria mediorientale (MERS) hanno scoperto che c’è un aumento temporaneo di anticorpi specifici che sono diminuiti rapidamente nei soggetti dopo il recupero e le risposte delle cellule T CD4+ e CD8+ hanno svolto un ruolo vitale nella risposta della memoria e nella protezione contro il futuro esposizione al virus [[23]].

È stato anche notato un simile rapido declino delle quantità di anticorpi specifici nei soggetti con COVID-19 dopo il recupero [[23]], suggerendo che sia l’immunità cellulare specifica che quella umorale sono potenzialmente importanti per un vaccino COVID-19 di successo. Qui, riportiamo la risposta immunitaria fino a 28 giorni dopo l’ultima dose di vaccino.

Il vaccino ZyCoV-D ha anche indotto una risposta cellulare misurata mediante IFN-γ ELISPOT che è stata mantenuta fino al giorno 84 nei soggetti che hanno ricevuto la vaccinazione 1 mg o 2 mg tramite dispositivo NFIS. Ciò indica chiaramente che la vaccinazione con ZyCoV-D induce una risposta cellulare con aumento della piega. Tuttavia, la dimensione del campione per braccio è troppo piccola per raggiungere una conclusione definitiva sui livelli di IFN-γ nei diversi bracci e i risultati dovrebbero essere interpretati nel contesto della variabilità delle risposte immunologiche tra gli individui arruolati nello studio.

I dati di fase II con una dimensione del campione più elevata aiuteranno a comprendere la risposta cellulare ottenuta con il vaccino ZyCoV-D.
Questo primo studio sull’uomo sul vaccino a DNA ZyCoV-D presenta alcune limitazioni. Innanzitutto, questo rapporto di studio di Fase 1 in aperto e non randomizzato si basa su una dimensione del campione modesta (48) in tutti i bracci vaccinali e, pertanto, manca di un gruppo di confronto.

Potrebbero essere necessari studi in cieco controllati con placebo randomizzati di dimensioni maggiori per mostrare la vera differenza di immunogenicità tra i gruppi di dosaggio. In secondo luogo, questo rapporto riguarda solo soggetti maschi indiani sani di età compresa tra i 18 ei 55 anni. Ciò è dovuto alla limitazione della società, al blocco correlato al COVID 19 e al completamento del reclutamento con soggetti di sesso maschile presso il centro studi.

I risultati di questo studio non sono generalizzabili ad altri gruppi etnici e soggetti di sesso femminile. A questo proposito, soggetti di sesso femminile facevano parte degli studi di Fase 2 e 3. L’infezione da SARS-CoV-2 ha esiti più gravi e fatali negli individui più anziani. A questo proposito, lo studio di Fase 3 valuterà individui di fascia di età superiore.

In terzo luogo, vengono riportati solo i dati entro i primi 84 giorni dalla vaccinazione e questo rapporto non include dati sulla durata dell’immunità indotta dal vaccino. In precedenti studi clinici con vaccini a DNA simili, sono state riportate risposte immunitarie durature fino a 1 anno dopo la vaccinazione [[14],[22]].

In quarto luogo, lo studio ha mostrato una buona risposta immunitaria umorale e cellulare dal giorno 70 in poi dopo la somministrazione della terza dose, mentre la maggior parte degli altri vaccini approvati ha mostrato una risposta immunitaria dopo la somministrazione della seconda dose.

In questo studio sono state utilizzate due diverse strategie di vaccinazione. Uno è l’iniezione e l’ago, e il secondo è l’iniezione senza ago. cioè dispositivo NFIS. Questa tecnologia si è evoluta in modo significativo negli ultimi 50 anni ed è ora accettata in molti contesti di immunizzazione di routine come metodo di somministrazione del vaccino sicuro ed efficace. Gli iniettori a getto di siringa monouso vengono ora utilizzati per la somministrazione di vaccini per eradicare la poliomielite, il morbillo, la parotite, la rosolia e l’influenza e stanno mostrando risultati promettenti negli studi clinici sui vaccini per il virus Zika e il papillomavirus umano.

La somministrazione del vaccino utilizzando il dispositivo NFIS offre alcuni vantaggi distinti rispetto al metodo convenzionale di vaccinazione con ago e siringa, come una migliore compliance e una migliore copertura; nessuna spazzatura da aghi e ferite da aghi; risposta immunogenica più elevata; calibrato per volume specifico con minimo spreco di vaccino; disabilitazione automatica ed eliminazione della possibilità di riutilizzo; consegna efficiente del vaccino; e il flusso di lavoro è il 25% più veloce di una siringa ad ago convenzionale ed è meno doloroso [[24]].

Teba et al. ha riportato una migliore risposta immunitaria dopo la somministrazione di due dosi di vaccino intradermico a DNA seguito dalla tecnica di elettroporazione (EP) [[17]]. Tuttavia, il dispositivo Pharmajet Tropis è stato utilizzato negli studi clinici sui vaccini a DNA ed è stato segnalato come una tecnica di somministrazione migliore in termini di facilità di somministrazione, affidabilità e precisione. È stato inoltre segnalato che l’uso di Tropis è conveniente e presenta una migliore tolleranza locale rispetto a EP [[25]].

I nostri dati suggeriscono che ZyCoV-D dimostra un buon profilo di sicurezza e che la vaccinazione induce risposte sia cellulari che umorali, supportando il suo ulteriore sviluppo per prevenire l’infezione e la morte correlata a COVID-19 nella popolazione globale. La sicurezza e il profilo immunogenico sono parametri importanti per la vaccinazione di popolazioni ad alto rischio, come gli anziani e coloro che vivono con condizioni di comorbilità.

Nell’ultimo decennio, all’industria dei vaccini e ai centri di ricerca clinica è stato chiesto di fornire risposte urgenti alle epidemie di malattie infettive emergenti, come l’influenza H1N1, il virus Ebola, Zika, MERS e ora SARS-CoV-2 [[26]] . Il rischio di COVID-19 causato da SARS-CoV-2 è in corso, rendendo ancora più urgente la necessità di vaccini efficaci [[27]].

Risultati precedenti hanno suggerito che quei vaccini che esprimono la glicoproteina a punta intera possono indurre buone risposte immunitarie ed efficacia protettiva. Il picco a lunghezza intera è stato scelto nella maggior parte dei vaccini a vettore virale, mRNA o DNA COVID-19 in fase di sviluppo [[23]].

Ci sono state recenti segnalazioni di comparsa di nuovi ceppi virali SARS-CoV-2 come B.1.1.7 nel Regno Unito, B.1.351 in Sud Africa, P.1 in Brasile [[28]]. L’emergere di nuovi ceppi di virus ha sollevato dubbi sull’efficacia dei vaccini già approvati per l’autorizzazione all’uso d’emergenza.

Gli studi clinici attualmente in corso con il vaccino ZyCoV-D forniranno importanti informazioni sull’efficacia e la sicurezza della piattaforma del vaccino a DNA. I vaccini a DNA si basano su una piattaforma plug and play, che consente il rapido sviluppo di nuovi costrutti nel caso in cui si sviluppino ceppi mutanti e la possibilità di generare un nuovo candidato al vaccino in brevissimo tempo, fornendo così protezione contro i ceppi virali mutati.

link di riferimento: https://www.thelancet.com/journals/eclinm/article/PIIS2589-5370(21)00300-X/fulltext

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