Tecnologie dei vaccini: tipi e funzionamenti

I vaccini sono farmaci particolari perché vengono somministrati a scopo preventivo alla popolazione sana. Sono stati sviluppati per proteggere da numerose malattie infettive e vengono somministrati alla popolazione secondo una scheda vaccinale ben definita redatta dal Ministero della Salute.

I vaccini sono importanti non solo per una protezione personale ma, nei casi di malattie infettive trasmissibili da persona a persona, sono fondamentali per creare un’immunità di gregge necessaria a garantire la protezione a tutte le persone che, per motivi differenti, non possono vaccinarsi.

Essi agiscono simulando l’incontro con l’agente infettivo, come se si fosse venuti a contatto con l’infezione naturale, senza però causare la malattia o le sue complicanze. L’efficacia si basa sulla capacità del nostro sistema immunitario di creare delle cellule della memoria che ricordano quali patogeni estranei hanno attaccato il nostro organismo e consentono una risposta immunologica rapida in caso si venga nuovamente a contatto con il microrganismo.

I vaccini sono costituiti da diverse componenti, ognuna con una funzione specifica. La sicurezza di tutti gli ingredienti viene testata durante il processo di produzione.  L’ingrediente principale è l’antigene, in grado di generare una risposta immunitaria nel soggetto che riceve il vaccino. L'antigene può essere o una piccola porzione del microorganismo, come una proteina o uno zucchero, oppure può essere l'intero patogeno in forma indebolita o inattiva. Si hanno poi i conservanti, principalmente il 2-fenossietanolo, che impediscono che il vaccino si contamini una volta aperta la fiala, se questa viene utilizzata per vaccinare più persone. Ai precedenti elementi vengono aggiunti gli stabilizzatori che impediscono il verificarsi di reazioni chimiche all'interno del vaccino, questi possono essere zuccheri (come il lattosio o il saccarosio), aminoacidi (come la glicina) e proteine (ad esempio l’albumina umana ricombinante). Si addizionano poi i tensioattivi per mantenere uniti tutti gli ingredienti, impedendo la sedimentazione e l'agglomerazione. In alcuni casi può essere usato il diluente, solitamente acqua sterile, necessario a portare il vaccino alla concentrazione corretta immediatamente prima dell'uso. Alcuni vaccini contengono anche gli adiuvanti. Un coadiuvante migliora la risposta immunitaria al vaccino, o garantendo una più lunga permanenza del vaccino a livello del sito di iniezione o stimolando le cellule immunitarie locali. Nei vaccini possono essere presenti i residui, piccole quantità di varie sostanze utilizzate durante la produzione degli stessi. Le tracce residue di queste sostanze sono comunque in quantità così piccole che devono essere misurate come parti per milione o parti per miliardo.

Ad oggi sono state sviluppate diverse tipologie di vaccino:

• vaccini vivi attenuati (come quelli per morbillo, rosolia, parotite, varicella, febbre gialla e tubercolosi) in cui i microrganismi vengono indeboliti con opportuni trattamenti e procedure di laboratorio; 
• vaccini inattivati (come per l’epatite A o la poliomielite) in cui i virus o i batteri vengono uccisi attraverso l’esposizione a sostanze chimiche o al calore;
• vaccini creati a partire da antigeni purificati (come avviene in quelli per la pertosse o il vaccino antimeningococcico) in cui, attraverso diverse tecniche di laboratorio, alcune componenti batteriche o virali vengono purificate;
• vaccini ad anatossine (come quelli per tetano e difterite) in cui le tossine prodotte da questi batteri vengo rese sicure, in grado di attivare le difese immunitarie dell’organismo ma non di provocare la malattia;
• vaccini proteici ricombinanti, (ad esempio il vaccino per l’epatite B e per il meningococco B) in cui, attraverso la tecnologia del DNA ricombinante, il materiale genetico di un microrganismo viene modificato in laboratorio in modo che questo produca l’antigene necessario che verrà poi raccolto e purificato per essere inoculato;
• vaccini a mRNA, (come nei casi del vaccino COVID-19 sviluppato da Pfizer e Moderna) in cui un segmento di mRNA virale si fonde con le cellule umane e avvia temporaneamente la produzione di una particolare proteina (proteina Spike). Questa proteina viene riconosciuta come estranea dal nostro sistema immunitario, stimolando così la produzione di anticorpi.

Nonostante la vaccinazione sia per definizione un intervento preventivo, in alcuni casi può essere utilizzata anche a esposizione avvenuta e prende il nome di profilassi post esposizione, come nel caso della vaccinazione contro la rabbia.

Come succede per tutti i farmaci, ogni vaccino deve essere sottoposto a test approfonditi e rigorosi per garantirne la sicurezza prima di poter essere introdotto nel programma vaccinale di un Paese. I tempi per il suo sviluppo possono essere molto lunghi e durare fino a 10 anni. 

Il primo passo è l’allestimento dei preparati vaccinali, segue la fase di sperimentazione preclinica in cui, in laboratori altamente specializzati, vengono eseguiti studi in vitro e in vivo per identificare quale componente del microrganismo sarà in grado di stimolare in maniera ottimale il sistema immunitario, quale sarà la tolleranza e quale l’efficacia protettiva.

Si passa poi alla fase clinica che consta di 4 fasi:

• nella fase 1 il vaccino viene testato su un numero limitato di persone, solitamente adulti giovani e sani e viene valutata la tollerabilità, intesa come la frequenza e la gravità degli effetti collaterali del vaccino;
• nella fase 2 vengono coinvolti centinaia di partecipanti con le stesse caratteristiche di età e sesso delle persone a cui è destinato il vaccino. Vengono quindi studiati sia gli effetti tossici del vaccino che la sua capacità di indurre una risposta immunitaria valida;
• negli studi di fase 3 si testa l’efficacia del vaccino su larga scala. 

Sia la seconda che la terza fase degli studi viene solitamente effettuata in doppio cieco, ovvero né i volontari né gli scienziati che conducono lo studio sanno chi ha preso il vaccino in sperimentazione e chi il placebo. Finita questa fase viene preparato un dossier da inviare alle autorità competenti, ad esempio l’Agenzia italiana del farmaco (AIFA) in Italia o l’Agenzia Europea per i medicinali (EMA) in Europa per ottenere la registrazione e l’autorizzazione alla commercializzazione del vaccino.

Una volta che il vaccino ha ottenuto l’autorizzazione per essere messo in commercio ha inizio la fase di produzione in cui, generalmente, le aziende lavorano in modo indipendente. Il vaccino verrà prodotto in quantità massicce, imbottigliato in fiale di vetro e quindi confezionato per essere conservato e trasportato in sicurezza. Molto importante per mantenere l’integrità del vaccino è la temperatura di conservazione. La maggior parte dei vaccini richiede una conservazione in frigorifero ad una temperatura compresa tra 2 e 8 °C, alcuni richiedono temperature fino a -20°C mentre altri ancora necessitano addirittura di -70°C per una conservazione ottimale. 

Finite tutte queste fasi il vaccino sarà distribuito e somministrato alla popolazione.

• Si procede così all’ultima fase, la fase 4, in cui il vaccino viene monitorato in modo continuo per osservarne l’efficacia, la sicurezza ed eventuali tossicità.

Per alcuni vaccini è sufficiente una sola dose per garantire un’immunità che perdura tutta la vita, per altri invece sono necessari dei richiami, ovvero delle somministrazioni di dosi successive, per mantenere una buona risposta immunologica e diminuire le possibilità di contrarre la malattia per cui ci si sta vaccinando.

 

 

Fonti:

WHO

ISS