Rhinovirus vaccine development è di circa più di combattere il raffreddore

I ricercatori che lavorano su un vaccino per rhinovirus, l’infezione che causa il comune raffreddore, sono tutti chiari su un punto importante — non stanno cercando di curare il naso.

“Il rhinovirus è più di un semplice fastidio”, afferma Martin Moore, virologo della Emory University di Atlanta, in Georgia. “Sniffles negli adulti non sono il motivo per cui stiamo facendo questo.”

Mentre il virus provoca sintomi lievi nella maggior parte delle persone ed è considerato un fastidio minore, può causare gravi problemi nei bambini piccoli con asma e negli anziani con polmonite o broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO).

I rinovirus di solito causano infezioni del tratto respiratorio superiore, ma nelle persone con malattie polmonari sottostanti l’aumento dell’infiammazione tende a colpire il tratto respiratorio inferiore, afferma Gary McLean, immunologo dell’Imperial College di Londra. L’infiammazione causa difficoltà respiratorie; la malattia dura più a lungo e può essere molto più grave. Nei bambini, raffreddori sono una delle principali cause di attacchi di asma, e avere un gran numero di raffreddori in giovane età è un buon predittore che un bambino andrà a sviluppare l’asma.

James Gern, un allergologo presso l’Università del Wisconsin a Madison, Wisconsin, dice che non è ancora chiaro se rhinovirus provoca asma, o se le persone con asma sono particolarmente sensibili al virus, ma pensa che sia ragionevole sospettare una relazione causale. “Se un bambino si abbassa infezioni delle vie aeree più e più volte, potrebbe causare cicatrici nei loro polmoni in crescita”, dice. Lo studio longitudinale a lungo termine di Gern sui bambini nati a Madison è stato determinante per scoprire la prevalenza e le complicanze delle infezioni da rhinovirus tra i bambini. Ha scoperto che le infezioni da rhinovirus sono “quasi universali” tra i bambini con asma durante la stagione fredda, e le malattie associate duravano più a lungo ed erano più gravi in quei bambini
.

Non stiamo cercando di curare il comune raffreddore, ma alleviare i sintomi di gravi malattie polmonari acute

È necessario un vaccino perché per le persone a rischio di complicanze da rhinovirus, “non c’è nessun trattamento se non per metterli in ospedale e sperare che migliorino”, dice McLean. “Non stiamo cercando di curare il comune raffreddore, ma alleviare i sintomi di gravi malattie polmonari acute.”

Gli ostacoli

Lo sviluppo di un vaccino, tuttavia, si è rivelato difficile. “È difficile, l’agente patogeno non lo rende facile”, dice McLean.

Il problema più grande è il numero di rinovirus. Finora, almeno 160 diversi sierotipi sono stati identificati in tre diverse specie conosciute come A, B e C. I virus C, che ora contano circa 60 sierotipi, sono stati scoperti solo dieci anni fa
. Quella profusione di sierotipi è un problema perché mentre il sistema immunitario umano è bravo a produrre anticorpi per proteggerci da qualsiasi singolo ceppo del virus dopo l’esposizione, quella protezione non si estende a diversi sierotipi.

Avere un vaccino in grado di proteggere contro tutti o la maggior parte dei sierotipi là fuori è importante perché, a differenza dell’influenza in cui i ceppi che potrebbero dominare ogni anno sono noti e i vaccini possono essere adattati per abbinare, non ci sono particolari ceppi di rhinovirus che dominano — essi co-circolano in tutto il mondo. “Con rhinovirus non possiamo restringere il campo,” dice Jorge Blanco, presidente di Sigmovir Biosystems, una società biotech con sede a Rockville, Maryland. “Dobbiamo lavorare con il presupposto che ogni sierotipo è prevalente.”

Anche la mancanza di un buon modello animale per testare i candidati al vaccino in vivo ostacola i progressi. Gli anticorpi che neutralizzano il virus in una capsula di petri potrebbero non funzionare sempre nei sistemi viventi e alcuni anticorpi che sembrano funzionare solo per un sierotipo in vitro possono effettivamente mostrare un’azione cross-sierotipo quando testati in vivo. “Sono necessari studi sugli animali per dimostrare che il vaccino può essere efficace”, afferma Blanco, la cui azienda sta lavorando su un modello di rinovirus utilizzando il ratto di cotone. Finora è riuscito a far crescere due sierotipi — RV14 e RV16 — nei ratti.

C’è attività sul campo, ma ci sono stati così tanti fallimenti, non ci sono molti documenti pubblicati

Tutti questi ostacoli significano che c’è stato poco movimento verso lo sviluppo di un vaccino efficace per il rhinovirus da un’iniziale esplosione di ottimismo negli 1970. “C’è attività sul campo, ma ci sono stati così tanti fallimenti, non ci sono molti documenti pubblicati”, dice Greg Tobin, chief scientist di Biological Mimetics, con sede a Frederick, nel Maryland.

Ma le cose stanno iniziando a guardare in alto. Diversi gruppi di ricerca stanno ora facendo buoni progressi sui vaccini rhinovirus, utilizzando una varietà di tecniche diverse.

Approccio old-school

Moore e il suo team di Emory stanno adottando forse l’approccio più semplice e più bruto: stipare quanti più sierotipi diversi possibili in un vaccino. “Il nostro metodo è completamente vecchia scuola”, dice Moore.

I vaccini multivalenti non sono nuovi — il vaccino per la polio, che, come il rinovirus, è un coronavirus, copre tre sierotipi e il vaccino pneumococcico include tutti i 23 sierotipi. Ma ciò che Moore sta suggerendo è ben al di là di ciò che qualcuno ha tentato prima. “A seconda della dose, penso che potremmo fare un vaccino 100-valent”, predice.

Attenendosi al tema della vecchia scuola, Moore intende utilizzare i virus inattivati e i processi ben noti utilizzati nella produzione del vaccino per il relativo virus della polio. Il trucco è trovare un modo per spremere abbastanza antigene in un colpo ragionevolmente piccolo. Non sarà facile. Includere i virus C si sta rivelando particolarmente complicato, dal momento che sono stati coltivati solo di recente nelle cellule, e finora i ricercatori non sono stati in grado di farli crescere fino a una concentrazione abbastanza alta da consentire loro di essere diluiti fino a un volume abbastanza piccolo da includere in un vaccino. “Sta andando a prendere un sacco di ricerca di processo,” dice Moore.

Sono particelle molto immunologiche, quindi prevediamo che un vaccino a 100 valenti non conterrebbe più proteine del vaccino antinfluenzale medio

Una volta che il nodo è stato risolto, tuttavia, Moore afferma che il virus è così bravo a stimolare gli anticorpi che solo una piccola quantità di ciascun sierotipo sarà necessaria in un vaccino. “Sono particelle molto immunologiche, quindi prevediamo che un vaccino 100-valente non conterrebbe più proteine rispetto al vaccino antinfluenzale medio”, dice.

Moore sta ora lavorando con Meissa Vaccines nel sud di San Francisco, in California, sullo sviluppo del processo di produzione, ma prevede che è ancora più di due anni di distanza dalle sperimentazioni umane.

Epitopi sintetici

Altri ricercatori stanno cercando metodi più complessi per ottenere la protezione da sierotipi incrociati di cui un vaccino vitale avrà bisogno. Tobin sta usando una tecnica chiamata immune refocusing technology per cercare di progettare un epitopo sintetico — la parte dell’antigene virale a cui si legano gli anticorpi — che stimolerà la protezione contro più sierotipi. Invece di essere specifico per un singolo ceppo, sarà una sorta di antigene generico, i cui anticorpi saranno in grado di riconoscere diversi sierotipi diversi.

“Chiediamo” quali amminoacidi fanno gli anticorpi”, e quindi modifichiamo delicatamente gli epitopi per cambiare gli amminoacidi chiave per creare un antigene che stimolerà gli anticorpi cross-protettivi”, afferma Tobin di Biological Mimetics.

Ogni singolo antigene immune-refocussed ha stimolato anticorpi cross-sierotipo senza precedenti

L’azienda ha avuto un certo successo con questo metodo finora. “Ogni singolo antigene refocussato ha stimolato anticorpi cross-sierotipi senza precedenti”, afferma. Il principale candidato vaccinale della società, noto come M5, ha neutralizzato 41 dei 61 sierotipi contro cui è stato testato finora. E sebbene M5 sia basato su un virus A, neutralizza altrettanto bene i sierotipi del virus B.

“Non ho mai pensato che avremmo ottenuto quella buona risposta”, dice Tobin, che aggiunge che si aspetta di vedere un successo simile contro i virus C una volta che sviluppano un buon modo per testarlo. L’azienda punta ad avviare le sperimentazioni umane di fase I e II nel 2018.

Tornato all’Imperial College di Londra, McLean è scettico sull’efficacia degli epitopi sintetici nella pratica. “Possono lavorare in un ambiente sperimentale, ma stanno deviando dal patogeno nativo. Quindi cosa succede quando il sistema immunitario incontra un ceppo nativo?”dice.

Targeting della proteina del capside

Il lavoro di McLean, come quello di Tobin, è focalizzato sulla creazione di un singolo antigene cross-protettivo. Lui ei suoi colleghi hanno cercato i genomi di una varietà di ceppi di rhinovirus per regioni altamente conservate che condividevano. Ne hanno trovati diversi, ma la maggior parte erano per proteine che rimangono all’interno dell’involucro virale o della cellula infetta. Un vaccino ha bisogno di un bersaglio sulla superficie del virus. Alla fine, il gruppo ha identificato una proteina chiamata VP0 che fa parte del rivestimento esterno del virus, o capside, che è condivisa da più di 100 ceppi. “Abbiamo pensato che potrebbe essere utile per immunizzare con quella proteina, e che potrebbe darci protezione cross-sierotipo,” dice McLean.

Ma invece di cercare di generare anticorpi, McLean vuole che il suo vaccino induca le cellule T in grado di riconoscere il maggior numero possibile di ceppi diversi e di addestrare le cellule T del sistema immunitario a rispondere in modo più appropriato alle infezioni da rhinovirus. Le persone con malattie polmonari croniche tendono a montare il tipo sbagliato di risposta immunitaria al rhinovirus. Montano una risposta TH2, che McLean descrive come” un grande pasticcio pericoloso ” di infiammazione, invece della normale risposta a un’infezione virale, nota come risposta TH1. Includendo un adiuvante noto per produrre una risposta TH1, il vaccino consente al sistema immunitario di sapere come dovrebbe reagire la prossima volta che il virus appare. Ottenere il corpo a produrre quella risposta TH1 non solo aiuterà a cancellare l’infezione, ma anche attenuare la risposta infiammatoria TH2 inutile che può innescare un attacco d’asma.

Vogliamo inclinare la risposta immunitaria a una risposta più favorevole delle cellule T

“Vogliamo inclinare la risposta immunitaria a una risposta più favorevole delle cellule T”, dice.

McLean dice di essere “un po’ lontano ” dalle sperimentazioni umane di fase I — la sfida più grande in questo momento è trovare un adiuvante appropriato, dal momento che le particelle virali stesse non promuovono molto di una risposta immunitaria da sole. Ha anche bisogno di dimostrare che la sua proteina capside può anche produrre risultati per i virus C, che sono stati scoperti dopo aver iniziato questo lavoro. “Per convincere qualcuno a fornire i soldi per le prove umane, dovremo dimostrare che funziona anche per il tipo C”, dice.

Non è ancora chiaro quale di queste tecniche è probabile che si traduca in un vaccino umano di successo, ma tutti e tre vale la pena perseguire, dice Gern presso l’Università del Wisconsin. “Con oltre 160 sierotipi, qualsiasi tipo di virus sarà una sfida importante”, afferma. “Ha senso perseguire approcci multipli.”

E il rinnovato interesse per il settore sta iniziando a convincere i ricercatori e le aziende farmaceutiche che questa area sottoutilizzata è un luogo utile per mettere i loro sforzi.

“Una volta se hai detto che stavi lavorando a un vaccino contro il raffreddore comune hai rischiato di essere deriso”, dice Tobin. “Questo sta iniziando a cambiare.”