Il potenziale delle nanoparticelle lipidiche nella consegna di vaccini a mRNA
Negli ultimi anni, i ricercatori hanno esplorato attivamente nuove modalità di trattamento per le malattie infettive, con un particolare focus sullo sviluppo della nanomedicina. La nanomedicina implica l’utilizzo di materiali su scala nanometrica per diagnosticare e trattare malattie, compresa la consegna mirata di farmaci a specifiche localizzazioni all’interno del corpo. Un approccio promettente nella prevenzione e nel controllo delle malattie è l’uso dei vaccini a mRNA, che inducono una forte risposta immunitaria e possono essere efficaci contro le infezioni virali del polmone come l’influenza, i coronavirus e il virus respiratorio sinciziale (RSV).
I vaccini a mRNA differiscono dai vaccini tradizionali perché contengono una sequenza di materiale genetico chiamata mRNA, racchiusa in un rivestimento speciale. Questi vaccini stimolano una robusta risposta immunitaria, garantendo una protezione efficace e duratura. Per ottimizzare la consegna dei vaccini a mRNA, i ricercatori si sono rivolti alle nanoparticelle lipidiche. Le nanoparticelle lipidiche offrono stabilità e biocompatibilità, rendendole candidati ideali per la consegna di mRNA contro le infezioni virali del polmone.
Superando le barriere biologiche sia a livello sistemico che cellulare, le nanoparticelle lipidiche possono aumentare la solubilità dei farmaci, aiutare i farmaci a sfuggire al sistema immunitario e prolungare la loro presenza nel sistema circolatorio. Queste nanoparticelle possono anche veicolare più composti farmacologici alla cellula bersaglio, garantendo un’assorbimento ed una liberazione efficienti dei farmaci.
Per la consegna mirata, i sistemi di consegna di farmaci a nanoparticelle lipidiche devono possedere determinate caratteristiche. Devono essere in grado di raggiungere specifici tessuti bersaglio, identificarli e veicolare il farmaco minimizzando i danni ai tessuti sani. Le nanoparticelle lipidiche, tra cui lipoplex, nanoemulsioni cationiche, liposomi tradizionali, nanoparticelle solide e veicoli lipidici nanostrutturati, sono state esplorate come potenziali piattaforme nanometriche per la consegna di mRNA. Tra queste opzioni, i lipidi hanno dimostrato la maggiore compatibilità con le membrane cellulari.
I lipidi ionizzabili sono particolarmente importanti nelle nanoparticelle lipidiche per la consegna di vaccini a mRNA, insieme ad altri componenti come i lipidi cationici, il polietilene glicole (PEG) legato ai lipidi e il colesterolo. La consegna di mRNA attraverso nanoparticelle lipidiche può avvenire tramite endocitosi e legame elettrostatico o tramite fusione con la membrana cellulare tramite fasi lipidiche non-bistrato inverse. Le nanoparticelle lipidiche svolgono un ruolo essenziale nella promozione del rilascio di mRNA dall’endosoma al citoplasma e nel controllo dell’assorbimento di mRNA nella cellula ospite bersaglio.
Implicazioni per i vaccini contro l’influenza, i coronavirus e il RSV
L’applicazione di nanoparticelle lipidiche nei vaccini a mRNA ha mostrato risultati promettenti per virus come l’influenza, i coronavirus (compresi SARS-CoV, sindrome respiratoria del Medio Oriente e SARS-CoV-2) e il virus respiratorio sinciziale (RSV).
Per l’immunizzazione contro l’influenza, i ricercatori hanno sviluppato i vaccini mRNA-1440 e mRNA-1851 composti da nanoparticelle lipidiche che incapsulano mRNA modificato a base di nucleosidi e codifica vari antigeni di superficie virale. Negli studi sugli animali, questi vaccini hanno indotto risposte specifiche degli antigeni, suscitato forti risposte delle cellule plasmatiche e generato anticorpi neutralizzanti, dimostrando la loro efficacia.
Nel contesto dei coronavirus, i vaccini a mRNA basati su nanoparticelle lipidiche hanno svolto un ruolo cruciale nel contrasto alla pandemia di COVID-19. I vaccini sviluppati da Pfizer/BioNTech e Moderna hanno utilizzato nanoparticelle lipidiche per veicolare l’mRNA che codifica gli antigeni virali, portando alla prevenzione efficace del COVID-19 e mettendo in luce l’efficacia della nanomedicina nel fronteggiare le sfide sanitarie.
Per il RSV, è stato sviluppato un candidato vaccino a mRNA che utilizza nanoparticelle lipidiche per entrambi i ceppi di RSV A e B. Sebbene questo vaccino abbia mostrato promesse nell’esprimere la prefusione, ulteriori ricerche sono necessarie per identificare il sistema di veicolazione di nanoparticelle ottimale.