Risolvere il problema dei vaccini sensibili alla temperatura
Quando i vaccini sono esposti a temperature al di fuori degli intervalli consigliati, possono perdere la loro potenza ed efficacia. Garantire che siano trasportati e conservati adeguatamente è quindi una fase importante per l’immunizzazione efficace delle persone contro malattie a prevenzione vaccinale. Ciò diventa tuttavia difficile nel caso di vaccini che devono essere tenuti a temperature inferiori allo zero. I ricercatori del Politecnico di Graz (TU Graz) in Austria e dell’Università del Texas a Dallas (UT Dallas) negli Stati Uniti hanno appena dimostrato una nuova tecnica che potrebbe contribuire a risolvere questo problema. Il metodo a basso costo è stato messo a punto con il parziale sostegno del progetto POPCRYSTAL, finanziato dall’UE e coordinato da TU Graz. Come descritto nello studio pubblicato nella rivista «Nature Communications», il metodo comporta la creazione di esoscheletri cristallini intorno a delicati liposomi e altre nanoparticelle lipidiche, che vengono poi stabilizzati a temperatura ambiente per un periodo che può arrivare fino a due mesi. I liposomi e le nanoparticelle lipidiche sono entrambi eccezionali veicoli per la somministrazione di farmaci, e li trasportano all’interno di uno strato esterno protettivo di lipidi, ma sono entrambi instabili dal punto di vista termodinamico a temperatura ambiente. I vaccini Moderna e Pfizer/BioNTech sono due vaccini per la COVID-19 che utilizzano nanoparticelle lipidiche. «I costi per mantenere questi vaccini a temperature molto fredde dal momento in cui vengono prodotti a quello in cui vengono consegnati è una sfida che deve essere affrontata, soprattutto perché molti paesi non hanno infrastrutture adeguate per mantenere questo tipo di catena del freddo», ha dichiarato il dott. Jeremiah Gassensmith della UT Dallas, co-autore dello studio, in un articolo pubblicato sul sito web dell’università. «Anche se non abbiamo incluso in questo lavoro le nanoparticelle lipidiche specifiche utilizzate negli attuali vaccini COVID-19, i nostri risultati rappresentano un passo avanti verso la stabilizzazione di una nanoparticella lipidica in un modo che, per quanto ne sappiamo, non era mai stato impiegato prima». Le proteine di membrana si trovano in bistrati lipidici, ovvero membrane cellulari con due strati di molecole lipidiche. Secondo Gabriele Meloni, un altro co-autore dello studio della UT Dallas, una delle sfide della ricerca «è rappresentata dal fatto che sia le proteine di membrana sia i bistrati lipidici sono molto delicati e intrinsecamente metastabili, e noi cerchiamo di unirli per comprendere il funzionamento di queste proteine». A ciò si aggiunge che devono essere maneggiati con cura ed essere preparati al momento ogni volta. «Non si possono conservare a lungo e spedirli ai colleghi in altri laboratori è complicato», aggiunge Meloni.
Stabilizzare il sistema
Il gruppo di ricerca ha sviluppato una tecnica per stabilizzare tale sistema lipidico e ha dimostrato i risultati utilizzando proteine transmembrana, un tipo di proteina di membrana che attraversa l’intera membrana cellulare. I ricercatori hanno mescolato i liposomi con due sostanze chimiche (acetato di zinco diidrato e metilimidazolo) in una soluzione tampone, provocando la formazione di una matrice di cristalli intorno ad ogni liposoma. «Pensiamo che i lipidi interagiscano con lo zinco in modo sufficientemente forte da formare una struttura iniziale di zinco-metilimidazolo che poi cresce intorno alla sfera lipidica e la avvolge completamente, come un esoscheletro», osserva il dott. Gassensmith. «In un certo senso abbiamo sfruttato la natura affinché creasse un rivestimento completamente finto, dove le biomacromolecole, lipidi e proteine, catalizzano la crescita di questo esoscheletro». Per rilasciare e ricostituire i liposomi, il gruppo ha usato l’acido etilendiamminotetraacetico, un potente agente chelante dello zinco ampiamente usato in medicina e in ambito industriale perché agisce da chelante dei metalli per formare complessi stabili e idrosolubili. Il progetto POPCRYSTAL (Precisely Oriented Porous Crystalline Films and Patterns) mira a creare nuove pellicole e modelli di strutture metallorganiche cristalline con nanopori e nanocanali orientati con precisione. Per maggiori informazioni, consultare: progetto POPCRYSTAL
Parole chiave
POPCRYSTAL, lipide, liposoma, vaccino, nanoparticella, proteina, COVID-19, catena del freddo