Cosa c’è dentro i vaccini per la COVID-19?

I vaccini contro la COVID-19 sono probabilmente l’argomento più discusso al momento. Avendo lavorato su sistemi simili durante il mio percorso di ricerca universitaria, ho pensato di fare un po’ di chiarezza sulla tecnologia che utilizzano e soprattutto sui singoli ingredienti che contengono. Io personalmnete ho fatto il vaccino di Moderna, quindi oggi vi parlo di Spikevax. Come certamente già sapete, il meccanismo di azione di questo vaccino si basa sull’RNA messaggero (mRNA), un acido ribonucleico del tipo che giò possediamo nel nostro corpo, così come tantissimi altri esseri viventi. Purtroppo, l’mRNA non si può semplicemente iniettare nel corpo: abbiamo degli enzimi appositamente sviluppati dal nostro organismo per riconoscere e distruggere qualsiasi molecola di RNA e DNA venga ritrovata là dove normalmente non dovrebbe stare. Per questo motivo, è necessario incapsularlo, cioè contenerlo in un vettore che lo protegga e trasporti fino al sito di azione. Nel caso di Spikevax, il vettore in questione è una sferetta microscopica, anzi, nanoscopica (circa 0,1 micron di diametro) costituita da molecole di lipidi (grasso); questo oggetto si chiama in modo generico nanoparticella o, in maniera più specifica, liposoma o vescicola. Queste vescicole, di cui vediamo un’illustrazione dello spaccato nella figura accanto, sono disperse in una soluzione a base d’acqua in modo da poter essere iniettate. E’ da notare che questa tecnologia non è affatto nuova: l’incapsulamento di RNA e DNA nelle vescicole lipidiche viene studiato dagli anni ’90.

Ecco in che modo vengono costruite le vescicole: presentiamo gli ingredienti di Spikevax indicati nel foglietto illustrativo.

RNA messaggero (mRNA) a singola elica con capping in 5’. Questo è il principio attivo, cioè la sostanza che codifica per la proteina spike del virus SARS-CoV-2A. Ciò non significa che nel nostro corpo si svilupperà il virus stesso o un altro componente infettivo! L’mRNA fa semplicemente in modo che le nostre cellule producano solo delle proteine spike. Una volta che queste si trovano nel nostro sangue, le difese immunitarie del nostro corpo le riconosceranno e produrranno degli anticorpi specifici. In questo modo, se in seguito dovesismo venire infettati dal virus vero e proprio, avremo già le difese necessarie per combatterlo in maniera efficace.

L’infografica qui accanto ci ricorda la differenza tra RNA e DNA.

Ma come funziona esattamente l’mRNA? Come ci hanno spiegato nelle lezioni di scienze o biologia a scuola, il DNA si trova nel nucleo delle nostre cellule e viene trascritto per fare una copia dell’informazione genetica che possa uscire dal nucleo. Questo è l’mRNA, che si dirige dritto verso i ribosomi, gli organelli capaci di tradurre il codice genetico in proteine. Una volta finito questo compito, l’mRNA viene distrutto da enzimi appositi. Potete dare uno sguardo anche a questo video per qualche dettaglio in più.

Ora passiamo agli eccipienti.

Lipide SM-102 (eptadecano-9-il 8-{(2-idrossietil)[6-osso-6-(undecilossi)esil]ammino}ottanoato). Il lipide SM-102 è un composto sviluppato e brevettato da Moderna. Di che si tratta? E’ un lipide cosiddetto “ionizzabile”: questa molecola, quando si trova dentro le vescicole descritte poco fa, possiede una carica positiva (sull’azoto del gruppo amminico, che diventa quindi un ammonio) che serve a trattenere l’mRNA, che invece è carico negativamente (per la presenza di gruppi fosfato). Come ricordiamo, le cariche positive e negative si attraggono, quindi l’mRNA e il lipide SM-102 resteranno attaccate. Quando le vescicole entrano nelle nostre cellule, automaticamente si disciolgono e liberano il loro contenuto nel citoplasma: qui, il pH è diverso da quello interno alla vescicola, e a tale pH fisiologico il lipide SM-201 perde la carica positiva e torna neutro. Nel fare ciò, rilascia l’mRNA, che a questo punto è libero di andare a svolgere il proprio compito.

Questa molecola ha sollevato un gran polverone sul web per il semplice motivo che c’è stata una cattiva interpretazione di una scheda di sicurezza. Probabilmente si trovano ancora articoli che raccontano che il lipide SM-102 è estremamente tossico e non va utilizzato su esseri vivernti. Ciò non è vero, e ora vediamo perché. Se andate a leggere la scheda di sicurezza fornita da uno dei venditori di questa sostanza, vedete immediatamente i terribili pittogrammi e le frasi di rischio associate: Acute Tox. 3 H331 (Toxic if inhaled, tossico per inalazione); H351 (Suspected of causing cancer, sospetto cancerogeno); H361 (Suspected of damaging fertility or the unborn child, sospetto rischio per la fertilità e mutageno); H372 (Causes damage to the central nervous system, the kidneys, the liver and the respiratory system through prolonged or repeated exposure, causa danni al sistema nervoso centrale, il fegato e il sistema respiratorio in seguito a esposizione prolungata o ripetuta)… Però attenzione, non facciamo l’errore di fermarci alla prima pagina! Andiamo a pagina 2 e continuiamo a leggere: “Hazard-determining components of labeling: Chloroform”, cioè, i rischi elencati sono legati alla sostanza cloroformio. Già. Questa è la scheda di sicurezza relativa al prodotto lipide SM-102 venduto come soluzione in cloroformio, non il composto puro. Il venditore è costretto per legge a elencare i rischi della preparazione tal quale, includendo ogni singolo componente. Quindi, i pittogrammi col teschio e i commenti sulla pericolosità non hanno niente a che vedere con il lipide SM-102, che non è affatto tossico. Naturalmente, se questa particolare preparazione dovesse essere utilizzata per preparare un farmaco, il cloroformio verrebbe completamente rimosso prima dell’uso. Fortunatamente il cloroformio è una sostanza che evapora molto rapidamente anche a temperatura ambiente.

1,2-distearoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DSPC). Anche questa molecola appartiene alla famiglia dei lipidi e, più precisamente, alla classe dei fosfolipidi. Sicuramente vi ricordate questo temine dalle lezioni di biologia: i fosfolipidi sono i componenti principali delle membrane delle nostre cellule (vedasi disegno sopra). Essi formano dei doppi strati dove le “code”, che non amano l’acqua (parti idrofobiche), sono in contatto le une con le altre; invece le “teste” (parti idrofiliche) si affacciano o verso l’interno o verso l’esterno della cellula, entrambi ambienti acquosi. Questo fosfolipide, la DSPC, fa esattamente la stessa cosa nel costruire le vescicole presenti nel vaccino. Infatti, le vescicole lipidiche che trasportano l’mRNA non sono altro che un sistema che mima le nostre stesse cellule: questo serve proprio a facilitare l’attraversamento delle membrane cellulari e l’ingresso nelle cellule, dove poi il vaccino svolgerà la sua funzione.

1,2-Dimiristoil-rac-glicero-3-metossipolietilenglicole-2000 (DMG-PEG2000). Questa molecola è un tipo di lipide speciale. Al centro possiede il glicerolo, al quale sono attaccate (esterificate) due catene di acido grasso. In questo aspetto, è molto simile al fosfolipide DSPC descritto sopra. Inoltre, però, il glicerolo porta anche un piccolo polimero chiamato PEG (abbreviazione di polietilenglicole, spesso chiamato anche polietilenossido). Il PEG è ormai presente in tantissimi prodotti della nostra vita quotidiana, come ad esempio i docciaschiuma. Nel nostro caso, il suo scopo è quello di rendere le particelle di vaccino “invisibili” al sistema immunitario dell’organismo. Infatti, come sappiamo, quasi tutto ciò che viene introdotto nel nostro corpo viene prontamente riconosciuto e distrutto da un tipo o un altro di globulo bianco. Questi difensori della nostra salute fanno bene il loro lavoro, ma quando si inietta un vaccino, vorremmo che avesse il tempo di agire prima di essere eliminato! Quindi, per imbrogliare i globuli bianchi ed evitare che riconoscano le vescicole, inseriamo questa molecola in modo che il polimero PEG stia sulla superficie della vescicola a formare un’ampia “nuvola” ben idratata capace di nascondere quello che c’è sotto. In tal modo, si aumenta il tempo di residenza del vaccino nel sangue.

Colesterolo. Probabilmente non è necessario spiegare cos’è il colesterolo, quindi facciamolo in breve. Anche questo è un lipide ed è presente nel nostro corpo dove svolge funzioni fondamentali: è un precursore di molti ormoni, inclusi quelli sessuali, ed è un componente delle membrane cellulari. Nelle vescicole del vaccino, il coelsterolo svolge lo stesso ruolo che nelle membrane cellulari: si inserisce tra le catene fosfolipidiche e “irrigidisce” la membrana, evitando che divenga troppo fluida. “Ma quindi il vaccino può farmi venire il colesterolo alto?” No: nelle persone sane, esiste un equilibrio tra il colesterolo prodotto dal corpo e quello che viene introdotto con la dieta o i farmaci. Tuttavia, se avete già alti valori di colesterolo nel sangue e la cosa vi preoccupa, fatelo presente al vostro medico.

Trometamolo e trometamolo cloridrato. Meglio conosciuto agli addetti ai lavori come TRIS buffer, questa sostanza semplicemente regola il pH (cioè il livello di acidità) della formulazione. Questo è anche il ruolo dell’acido acetico, la sostanza che fornisce il tipico aroma all’aceto, e il suo sale sodio acetato triidrato. Infine, il saccarosio, il nostro semplice zucchero da tavola, si usa come stabilizzante per impedire che le vescicole del vaccino siano distrutte durante la conservazione a basse temperature. L’ultimo ingrediente è l’acqua per preparazioni iniettabili.

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