I ricercatori hanno scoperto che un vaccino HPV progettato con precisione migliora notevolmente la capacità del sistema immunitario di distruggere le cellule tumorali, non aggiungendo nuovi componenti, ma riorganizzando quelli esistenti su scala nanometrica. I risultati, pubblicati l’11 febbraio su Science Advances, dimostrano che anche sottili aggiustamenti strutturali possono trasformare una debole risposta immunitaria in un potente effetto antitumorale. Questa svolta sottolinea il campo in crescita della “nanomedicina strutturale”, introdotto da Chad A. Mirkin della Northwestern University, dove la disposizione degli ingredienti del vaccino è altrettanto fondamentale quanto gli ingredienti stessi.
Il potere dell’arrangiamento: oltre l’“approccio Blender”
Lo sviluppo del vaccino tradizionale si basa sulla miscelazione di antigeni (molecole derivate dal tumore) con adiuvanti (stimolanti immunitari) – un metodo che Mirkin descrive come “approccio frullatore”. Sebbene efficace, questo metodo non ha un controllo preciso sul modo in cui il sistema immunitario elabora il vaccino. Il nuovo studio ribalta questo paradigma, dimostrando che l’organizzazione di questi stessi ingredienti in una struttura su scala nanometrica meticolosamente progettata produce risultati superiori.
Il team ha costruito un vaccino con acido nucleico sferico (SNA) – una struttura globulare di DNA che penetra nelle cellule immunitarie – e ha testato sistematicamente diverse configurazioni dei suoi componenti. Nei modelli animali umanizzati di cancro HPV-positivo e di campioni tumorali di pazienti, è emersa una configurazione: la presentazione di un peptide derivato dall’HPV sulla superficie dell’SNA, ancorato al suo N-terminale, ha attivato fino a otto volte più interferone-gamma, un segnale antitumorale chiave. Questa configurazione ha portato ad un’attivazione significativamente più forte delle cellule T “killer” CD8, i più potenti combattenti contro il cancro del sistema immunitario, e ha rallentato la crescita del tumore nei topi.
Nanomedicina strutturale: una nuova era nella progettazione dei vaccini
Non si tratta solo di HPV. Il laboratorio di Mirkin ha già applicato questo approccio strutturale di nanomedicina ai vaccini contro il melanoma, il cancro al seno, il cancro al colon, il cancro alla prostata e il carcinoma a cellule di Merkel, con diversi candidati che entrano in studi clinici sull’uomo. Il principio fondamentale è semplice: la struttura conta. Gli stessi ingredienti, se disposti correttamente, possono fornire effetti più forti con una tossicità inferiore.
“Questo effetto non è dovuto all’aggiunta di nuovi ingredienti o all’aumento della dose”, ha affermato il dottor Jochen Lorch, co-leader dello studio. “Il risultato è stato presentare gli stessi componenti in un modo più intelligente. Il sistema immunitario è sensibile alla geometria delle molecole.”
Implicazioni future: intelligenza artificiale e riutilizzo dei candidati esistenti
Mirkin prevede di utilizzare l’intelligenza artificiale per accelerare la progettazione del vaccino, analizzando rapidamente innumerevoli combinazioni strutturali per identificare le soluzioni più efficaci. Questo approccio potrebbe anche rivitalizzare i precedenti vaccini candidati che si erano mostrati promettenti ma non sono stati all’altezza, semplicemente ottimizzando la loro struttura su scala nanometrica. Il settore sta avanzando rapidamente, con oltre 1.000 prodotti commerciali che già incorporano la tecnologia SNA.
“Potremmo aver rinunciato a componenti del vaccino perfettamente accettabili semplicemente perché erano nella configurazione sbagliata”, ha affermato Mirkin. “Possiamo tornare a quelli, ristrutturarli e trasformarli in potenti medicinali”.
Questa ricerca segna un cambiamento fondamentale nel modo in cui vengono sviluppati i vaccini, passando dalla miscelazione a forza bruta all’ingegneria precisa su scala nanometrica. Le implicazioni vanno oltre l’HPV, offrendo un nuovo potente strumento nella lotta contro il cancro e altre malattie.
