La recente pandemia ha acceso i riflettori sui vaccini ad mRNA, che si sono rivelati uno strumento vincente nel contrasto alla diffusione del virus. Eppure, questa tecnologia era nota già da tempo a medici e ricercatori che la utilizzavano con un altro fondamentale obiettivo: la lotta ai tumori.
Ora, grazie ai promettenti risultati e al recente interesse dovuto ai successi dei vaccini Pfizer-BioNTech e Moderna torna e riacquista centralità l’idea di utilizzare la tecnologia a mRNA per addestrare il sistema immunitario ad aggredire le cellule tumorali.
La tecnologia ad mRNA contro il cancro
Abbiamo imparato a conoscere la tecnologia a mRNA grazie ai vaccini messi a punto da Pfizer-BioNTech e Moderna. Ne abbiamo parlato qui: Una nanotecnologia a mRNA rivoluziona il settore dell’ingegneria biomedica. La pandemia COVID-19 non è finita, ma il successo dell’approccio a mRNA ha risollevato l’interesse della comunità scientifica nello sfruttare tale tecnologia per sconfiggere il cancro.
Il concetto alla base della tecnica è sempre lo stesso: allenare il nostro sistema immunitario a riconoscere una proteina specifica, l’antigene, e ad attivarsi quando incontra una cellula nel nostro corpo che esprime sulla sua superficie quella proteina.
É di appena qualche mese fa la notizia che il primo paziente a essere sottoposto a trattamento con vaccino anti-cancro a mRNA BNT111, sviluppato da BioNTech, è entrato nella seconda fase del trial clinico. Anche l’azienda Moderna si sta attualmente occupando dello studio di due vaccini a mRNA, destinati a potenziare la risposta immunitaria (mRNA-4157 e mRNA-5671).
Come ci spiega Anna Blakney, ricercatrice alla University of British Columbia:
In un modo simile a quello impiegato dal vaccino a mRNA contro il SARS-CoV-2, un vaccino a mRNA contro il cancro allena il tuo sistema immunitario a riconoscere una certa proteina sulla superficie delle cellule tumorali
In questo modo le cellule immunitarie vengono avvertite della presenza del tumore cosicché possano attaccarlo.
Ma non è stato solo il successo dei vaccini impiegati contro il COVID-19 a spingere la ricerca verso questa tecnologia. Molti vaccini si basano sulla costruzione della proteina bersaglio, ma per i vaccini a mRNA gli scienziati si limitano a fornire il codice per produrre la proteina di interesse, riducendo di molto la complessità del processo di produzione ed i relativi costi. L’RNA infatti è molto più facile da sintetizzare in grandi quantità.
Questo aspetto, insieme all’ottimizzazione dei metodi per proteggere la molecola, ha permesso di produrre una quantità sufficiente di RNA, tale da essere utilizzato, abbiamo visto, come base per un vaccino su scala internazionale.
Perché non esiste ancora un vaccino anti-cancro universale?
Mentre gli studi clinici sul COVID-19 hanno fin da subito dimostrato l’efficacia e la sicurezza dei vaccini a mRNA, la tecnologia applicata al campo oncologico non ha goduto dello stesso successo.
Questo è dovuto al fatto che il cancro è un insieme di malattie complesse e in continua evoluzione. I trial clinici sui vaccini anti-cancro falliscono principalmente a causa dei numerosi meccanismi che le cellule tumorali scovano per eludere il nostro sistema immunitario.
Alcuni tipi di cancro infatti, sono in grado di esprimere proteine che ingannano le cellule immunitarie, convincendole a non attaccare.
La difficoltà maggiore risiede nell’identificare l’antigene giusto, cioè la proteina che costituisce il bersaglio migliore per le nostre cellule immunitarie.
Ciò che contraddistingue il cancro è che la maggior parte delle mutazioni presenti in una singola forma cancerosa sono uniche e poche sono quelle condivise tra più persone affette dalla medesima patologia
David Braun, scienziato al Harvard’s Dana-Farber Cancer Institute.
Inoltre, la maggior parte dei vaccini contro il cancro è stata sviluppata – per ciascun vaccino – per indurre una risposta immunitaria verso un solo tipo di antigene. Un approccio che si è rivelato essere fallimentare. Difatti, prendendo di mira una sola proteina, c’è un rischio concreto che il cancro si propaghi attraverso percorsi alternativi.
Diversamente da come accade con la proteina Spike del virus SARS-CoV-2, con il cancro non esiste un obiettivo universale e comune a tutti.
Vaccini personalizzati contro il cancro
Le nuove tecnologie di sequenziamento di DNA ed RNA, uniti agli algoritmi di machine learning, consentono oggi di avere un quadro completo di quelle che sono le alterazioni genetiche di un individuo. É possibile, quindi, analizzare il tessuto tumorale di un paziente e confrontarlo con il suo tessuto sano, in modo tale da identificare le mutazioni specifiche per quel tumore.
Questo concetto è alla base dello sviluppo dei vaccini anti-cancro personalizzati, un nuovo approccio terapeutico che ha come protagonisti principali i neoantigeni, cioè antigeni che si formano sul carcinoma in seguito a mutazioni. I neoantigeni sono unici per il tumore di un paziente e possono essere visti come delle etichette presenti sulle cellule tumorali ma non su quelle sane.
L’mRNA nel vaccino personalizzato possiede, quindi, le istruzioni per produrre questi frammenti proteici contenenti le mutazioni del tessuto tumorale sequenziato. In seguito all’iniezione, il vaccino indurrà le cellule del paziente ad esprimere gli stessi frammenti proteici. Questo preparerà il sistema immunitario a riconoscere tutte le cellule tumorali come estranee e quindi ad attaccarle.
Un vaccino può prevenire il cancro?
Un’altra forma di vaccino anti-cancro oggetto di studio sono i vaccini preventivi. Il termine si riferisce a quei vaccini che agiscono contro agenti infettivi, causa dell’insorgere di alcune forme tumorali.
Allo Houston Methodist Hospital, un gruppo di biologi si sta occupando di sviluppare vaccini antitumorali preventivi, che agiscono su specifiche mutazioni, associate ad un elevato rischio di sviluppare cancro, come la mutazione del gene BRCA2 nel cancro al seno.
Attualmente si trovano ancora in fase di sperimentazione su modelli animali ed il prossimo passo potrebbe essere quello di realizzarli con la tecnologia a mRNA
afferma John Cooke, responsabile del programma RNA Therapeutics Program presso lo Houston Methodist Research Institute.
Prospettive future
I risultati ottenuti dai recenti trial delle aziende BioNTech e Moderna alimentano la ricerca ed insieme le speranze di un vaccino contro il cancro che sia realmente efficace.
La scelta dell’antigene corretto è solo una tra le tante sfide. Questi vaccini, infatti, devono essere programmati in modo da stimolare una risposta immunitaria antitumorale, sufficientemente potente da essere efficace ma non così tanto da provocare una risposta autoimmune da parte dell’organismo. La situazione ideale, infatti, vorrebbe che solo le cellule malate esibissero le proteine indotte dal vaccino, evitando che anche le cellule sane seguano il medesimo comportamento.
Tuttavia, anche con una reazione dell’organismo ottimale è improbabile che un vaccino anti-cancro venga utilizzato come terapia indipendente. La prospettiva più realistica è che i vaccini a mRNA diventino parte di una terapia combinata, che prevede l’utilizzo di più farmaci con diversi meccanismi d’azione o in aggiunta ai trattamenti antitumorali standard, per combattere il cancro su più fronti contemporaneamente.
Sarà un’altra freccia contro il cancro che avremo nella nostra faretra
John Cooke, Houston Methodist Research Institute.
Fonti e approfondimenti:
- dw.com – Will there be an mRNA vaccine for cancer?
- medcitynews.com – Can mRNA vaccines do for cancer what they did with Covid-19?
- Molecular Cancer – mRNA therapeutics in cancer immunotherapy
