AGI - Una nuova formulazione delle nanoparticelle lipidiche che trasportano i vaccini a Rna messaggero ha consentito di conservarli fino a un anno a temperatura ambiente e per due mesi a 37 gradi Celsius, mantenendo nei topi una risposta immunitaria paragonabile a quella ottenuta con una formulazione simile al vaccino anti-Covid di Moderna. Il risultato è stato raggiunto da un gruppo del Massachusetts Institute of Technology (Mit), coordinato da Ana Jaklenec e Robert Langer, con il supporto di un algoritmo di intelligenza artificiale. Lo studio, pubblicato su 'Nature Biotechnology', indica una possibile strada per ridurre la dipendenza dalla catena del freddo e facilitare la distribuzione dei vaccini a Rna nelle aree prive di adeguate infrastrutture di refrigerazione.
I vaccini a Rna utilizzano nanoparticelle lipidiche (Lnp) per proteggere il materiale genetico dalla degradazione e favorirne l'ingresso nelle cellule. Le formulazioni attuali richiedono però temperature di conservazione comprese tra meno 20 e meno 80 gradi Celsius, una condizione che ne complica il trasporto e la distribuzione. Per aumentarne la stabilità, i ricercatori hanno cercato una combinazione di eccipienti, sostanze come zuccheri, sali e polimeri, da aggiungere alle nanoparticelle. L'obiettivo era stabilizzare formulazioni lipidiche simili a quelle già utilizzate nei vaccini anti-Covid autorizzati, senza modificarne la struttura di base.
Un algoritmo per scegliere gli eccipienti
Il gruppo, che comprende ricercatori del Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (Csail) del Mit, ha sviluppato un algoritmo di apprendimento automatico capace di individuare combinazioni promettenti anche a partire da piccoli insiemi di dati sperimentali. Sono stati inizialmente esaminati quasi 50 eccipienti approvati dalla Food and Drug Administration statunitense, valutandone la capacità di proteggere l'Rna all'interno delle nanoparticelle. Per misurare la stabilità, gli scienziati hanno utilizzato un Rna messaggero che codifica per la luciferasi di lucciola, una proteina che produce bioluminescenza. La quantità di luce emessa dalle cellule ha permesso di valutare quanto efficacemente ciascuna formulazione preservasse la funzionalità dell'Rna.
Selezionati i cinque eccipienti più promettenti, l'algoritmo ha previsto le proporzioni da utilizzare per stabilizzare nanoparticelle simili a quelle del vaccino Moderna. I ricercatori hanno testato due formulazioni alla volta, inserendo i risultati nel sistema per ottenere nuove previsioni. Dopo alcuni cicli hanno individuato una combinazione da sottoporre agli esperimenti sugli animali. "La vera bellezza di questo algoritmo è che possiamo utilizzarlo con piccoli insiemi di dati", spiega Jaklenec, ricercatrice del Koch Institute for Integrative Cancer Research del Mit. Secondo gli autori, il metodo ha consentito di completare in poche settimane una ricerca che, attraverso il solo esame sperimentale delle combinazioni, avrebbe richiesto tempi molto più lunghi.
I test sui topi e i cerotti a microaghi
Per verificare la resistenza al calore, il gruppo ha inserito nelle nuove nanoparticelle Rna messaggero codificante per antigeni del virus Sars-Cov-2 e ha disidratato la formulazione mediante essiccazione sotto vuoto. I preparati sono stati quindi conservati a 37 gradi per due mesi oppure a temperatura ambiente per un anno. Somministrati ai topi dopo questi periodi di conservazione, i vaccini hanno generato risposte immunitarie equivalenti a quelle osservate negli animali vaccinati con nanoparticelle simili alla formulazione originale di Moderna.
I ricercatori hanno inoltre impiegato il materiale per realizzare cerotti con microaghi solidi contenenti un antigene di Sars-Cov-2: anche in questo caso, la risposta immunitaria è risultata simile a quella dei vaccini a Rna iniettabili. La strategia è stata applicata anche a nanoparticelle lipidiche simili a quelle utilizzate nel vaccino Pfizer, impiegando gli stessi eccipienti ma in proporzioni differenti. Secondo gli autori, una volta sviluppata una formulazione termoresistente per uno specifico tipo di nanoparticella, questa potrebbe essere adattata al trasporto di diversi Rna messaggeri.
Risultati dei vaccini ancora da verificare nell'uomo
"Il nostro approccio amplia le applicazioni non soltanto dei vaccini a Rna messaggero, ma anche delle terapie e delle piattaforme avanzate di somministrazione dei farmaci", osserva Jinbi Tian, primo autore dello studio insieme a Khanh Tran. I risultati sono stati ottenuti in laboratorio e in modelli animali: non dimostrano ancora che i vaccini così formulati possano essere conservati e utilizzati nell'uomo alle stesse condizioni. La ricerca, finanziata in parte dalla Gates Foundation, apre tuttavia una prospettiva per lo sviluppo di vaccini e terapie a Rna più facilmente distribuibili e compatibili con sistemi di somministrazione alternativi, come i cerotti a microaghi.
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