I Vaccini

Introduzione  (1)
   Più di 200 anni fa un medico inglese, il dott. Edward Jenner, aveva notato che i mungitori raramente si ammalavano di vaiolo, una malattia che all'epoca aveva una mortalità del 40%; i mungitori invece si ammalavano spesso di vaiolo bovino, una malattia molto meno grave, e coloro che contraevano il vaiolo bovino non si ammalavano mai di vaiolo classico.In un esperimento che poi si dimostrò una vera rivelazione, Jenner prelevò alcune gocce di liquido dalla vescicola di una donna ammalata di vaiolo bovino, e le iniettò nel braccio di un giovane adulto sano, che non aveva mai avuto nè il vaiolo bovino nè il vaiolo classico. Sei settimane dopo, Jenner iniettò al ragazzo del liquido prelevato dalla vescicola di una persona affetta da vaiolo, e notò che non vi fu comparsa della malattia. Il dott. Jenner aveva scoperto uno dei principi fondamentali della immunizzazione; aveva utilizzato una sostanza relativamente poco rischiosa (il liquido proveniente da un ammalato di vaiolo bovino) per indurre una risposta immunitaria in grado di proteggere da una malattia ben più grave (il vaiolo classico) (Figura 5).
   A quei tempi, a causa del vaiolo milioni di persone morivano ogni anno nella sola Europa, la maggior parte delle quali erano bambini, ed i sopravvissuti spesso rimanevano affetti da gravi sequele della malattia. Il dott. Jenner, con i risultati dei suoi esperimenti nel 1796 gettò le basi di quelle che sono le moderne strategie vaccinali. Dall'inizio del secolo scorso sono stati preparati vaccini per molte malattie, come la rabbia, la difterite, il tifo, la peste, oltre allo stesso vaiolo.
   Tuttavia la vaccinazione non fu immediatamente accettata, poichè l'idea di inserire un qualcosa di estraneo all'interno dell'organismo non era vista di buon occhio da molti studiosi dell'epoca. Ci è voluto quindi molto tempo perchè la comunità scientifica e la pubblica opinione si convincessero del fatto che gli straordinari benefici delle vaccinazioni erano di gran lunga superiori ai pochi rischi.
I vaccini attuali sono più sicuri e più efficaci di quelli originariamente disponibili, ed i progressi della scienza stanno man mano rendendo disponibili vaccini per proteggere la popolazione anche verso altre malattie.

Benefici dei Vaccini
   La prevenzione delle malattie rappresenta il compito principale della sanità pubblica.
I vaccini sono utili a chi li riceve, ma poichè chi li riceve non contrae la malattia e quindi non la può trasmettere ad altri, nell'ambito di una popolazione di riflesso sono utili anche a chi non si sottopone alla vaccinazione. Sia per il singolo individuo che per l'interesse della collettività, è sempre meglio prevenire una malattia piuttosto che doverla curare.
   Anche i vaccini utilizzati in ambito veterinario sono utili all'uomo, in quanto sono in grado di prevenire la comparsa di molte malattie trasmissibili dall'animale all'uomo, come per esempio la rabbia.
   Molte vaccinazioni sono rese obbligatorie da precise disposizioni legislative in tema di sanità pubblica. Molte malattie tipiche dell'età infantile sono attualmente prevenibili mediante la vaccinazione, come per esempio il morbillo, la rosolia, la parotite e la pertosse. Queste malattie nella maggior parte dei casi hanno una evoluzione benigna, ma a volte in alcuni casi possono provocare complicanze anche fatali o lasciare esiti permanenti.
   Sebbene la maggior parte delle vaccinazioni venga eseguita in età infantile o durante l'adolescenza, è importante ricordare che i vaccini possono essere eseguiti anche dalle persone adulte, soprattutto per quanto riguarda i "richiami" di alcune vaccinazioni eseguite da bambini, come per esempio l'antitetanica. Gli adulti che non hanno contratto da bambini malattie come il morbillo o la varicella, dovrebbero vaccinarsi, per esempio prima che i loro figli contraggano queste malattie e che li possano poi contagiare. Queste patologie infatti nell'adulto possono avere un andamento più serio e con più complicanze rispetto a quanto osservato nel bambino. Inoltre, alcune vaccinazioni sono a volte richieste per chi viaggia verso determinati Paesi, come per esempio quelle contro il tifo, l'epatite A o la febbre gialla. 
   Ogni anno viene preparato un nuovo vaccino contro l'influenza, in grado di proteggere contro il ceppo virale diffuso in quella precisa stagione.

Requisiti di un Vaccino
   Un vaccino viene approvato per l'impiego nella popolazione solo se risponde a ben precisi requisiti di sicurezza e di efficacia.

Sicurezza:
Anche se è piuttosto improbabile che un vaccino sia sempre sicuro nel 100% dei casi, deve però essere in grado di provocare una valida risposta immunitaria nella stragrande maggiornaza dei soggetti vaccinati, con solo una minima percentuale di effetti collaterali. Una maggiore serietà degli effetti collaterali può essere tollerata in base alla gravità della malattia che si desidera prevenire. Per esempio, la maggior parte delle persone accetterebbe un vaccino che provochi gli effetti di una influenza se questo fosse in grado di proteggere verso l'infezione da HIV!

Immunogenicità:
Ossia la capacità di un vaccino di indurre una valida risposta immunitaria verso quel determinato microrganismo. I vaccini solitamente contengono sostanze antigeniche, spesso formate da materiale proveniente direttamente dal microrganismo stesso, in grado di stimolare il sistema immunitario a combattere contro di esso; in questo modo, in caso di futuro contatto con il microrganismo vero e proprio il sistema immunitario sarà già pronto a rispondere in modo adeguato, evitando così la comparsa della malattia.

   Per meglio comprendere il meccanismo d'azione dei vaccini, è utile vedere prima come funziona il nostro sistema immunitario:

Il Sistema Immunitario
   Il nostro organismo è dotato di un vero e proprio apparato difensivo, indispensabile per la protezione da numerose sostanze estranee. La maggior parte di queste sostanze è costituita da vari tipi di microrganismi, come batteri, funghi, protozoi e virus (vedi la sezione: Concetti Generali sulle Malattie Infettive).  Ognuno di questi mostra sulla propria superficie delle molecole denominate antigeni, le quali vengo riconosciute come estranee dal sistema immunitario e quindi attaccate.

Gli Organi del Sistema Immunitario:   Il Sistema Immunitario è costituito da un complesso insieme di organi e cellule altamente specializzate, dislocate in varie parti del corpo, che cooperano, ciascuna con un ruolo ben determinato, alla difesa dell'organismo dalle infezioni (Figura 6).
   I linfonodi ed i vasi linfatici fanno parte di un particolare sistema circolatorio che trasporta la linfa, un fluido trasparente che contiene principalmente globuli bianchi denominati linfociti. La linfa viene poi drenata nel torrente circolatorio dove va a confluire nel sangue. I linfonodi costituiscono delle stazioni all'interno della circolazione linfatica, dove le cellule del sistema immunitario possono riprodursi per contrastare uno specifico agente estraneo.
   La milza, localizzata nella parte superiore sinistra dell'addome, costituisce un altro punto di raccolta, dove le cellule linfatiche trasportano gli organismi estranei che sono stati convogliati dal sistema linfatico. Tessuto linfatico si può trovare dislocato anche in altre parti del corpo ed anche all'interno di altri organi, come il midollo osseo ed il timo. Anche le tonsille, le adenoidi e l'appendice sono formate da tessuto linfatico.

Come lavora il Sistema Immunitario:I vari tipi di cellule del sistema immunitario vengono prodotto nel midollo osseo; questo tessuto si trova all'interno di alcune ossa dell'organismo, in particolare delle ossa larghe e piatte come per esempio quelle che formano il bacino.
   Le cellule più importanti sono i linfociti. Esistono due classi particolari di linfociti: i linfociti B, che si sviluppano nel midollo osseo, ed i linfociti T, che maturano nel timo, un organo situato nel torace dietro lo sterno.
I linfociti B sono deputati alla produzione degli anticorpi (Figura 7), particolari molecole proteiche che circolano nel sangue e che sono in grado di riconoscere sostanze estranee, e quindi di legarsi ad esse "marcandole" per la successiva distruzione da parte di altre cellule del sistema immunitario. Gli anticorpi contengono una regione altamente specifica per riconoscere uno specifico antigene, con un legame diretto ed univoco come quello di una chiave con la sua serratura (Figura 8). I linfociti B e gli anticorpi fanno parte della cosiddetta immunità umorale.
I linfociti T, anch'essi presenti nel sangue e nei tessuti linfatici, sono invece in grado di attaccare e di distruggere cellule alterate che essi riconoscono come estranee. I linfociti T fanno parte della cosiddetta immunità cellulo-mediata, e sono in grado di regolare e coordinare l'intero sistema immunitario. Esistono due tipi principali di linfociti T:
Linfociti T regolatori:  sono necessari ad orchestrare la risposta immunitaria coordinando diversi tipi di cellule, ognuna con dei compiti ben precisi. Fanno parte di queste cellule i cosiddetti Linfociti T Helper (conosciuti anche come linfociti CD4+), in grado per esempio di attivare i linfociti B per la produzione degli anticorpi, oppure altre cellule del sistema immunitario come i macrofagi, capaci di fagocitare sostanze estranee. Altri linfociti T, come i Linfociti T citotossici (conosciuti anche come linfociti CD8+), sono in grado di diventare cellule killer che attaccano e distruggono cellule infettate (Figura 9).

Immunità Naturale e Artificiale
   Già 2500 anni fa gli antichi Greci avevano notato che le persone guarite dalla peste non contraevano la malattia una seconda volta. Più tardi, i medici hanno scoperto che gli uomini in questo modo possono acquisire immunità verso molti tipi di malattie.
Questa protezione deriva da un altro tipo di cellule del sistema immunitario: dopo che i linfociti B e T sono stati attivati contro un agente estraneo, alcuni di essi si trasformano in linfociti di memoria, che dopo l'infezione permangono nell'organismo per periodi lunghissimi, a volte anche per tutta la vita. Nel momento in cui lo stesso antigene compaia di nuovo (cioè nel caso in cui l'infezione venga contratta una seconda volta), il sistema immunitario, grazie alle cellule di memoria, sa riconoscere immediatamente l'agente estraneo ed è così in grado di eliminarlo velocemente, prima che la malattia si possa sviluppare nuovamente. Questo tipo di immunità viene denominata Immunità naturale attiva.
   Durante la gravidanza, alcuni tipi di cellule immunitarie possono attraversare la placenta e passare dalla madre al feto. In questo modo, la memoria immunitaria materna servirà a proteggere il neonato durante i primi mesi di vita. Questa protezione viene definita Immunità naturale passiva. A differenza della immunità attiva, questa avrà ovviamente una durata limitata, in quanto le cellule materne vengono man mano eliminate dall'organismo del neonato.

   Anche l'immunità artificiale può essere attiva o passiva. L'Immunità artificiale passiva si ottiene quando vengono somministrati, a scopo preventivo o terapeutico, anticorpi prodotti da animali oppure prelevati dal sangue di donatori; un esempio è dato dal siero antitetanico, che contiene immunoglobuline (cioè anticorpi) contro la tossina tetanica, che viene somministrato quando vi sia la necessità di fornire una protezione immediata contro la malattia. Questo tipo di immunizzazione, se da un lato ha il vantaggio di avere una azione molto rapida, dall'altro ha lo svantaggio di avere una durata piuttosto breve, in quanto gli anticorpi provenienti dall'esterno vengono poi man mano smaltiti dall'organismo.
   L'Immunità artificiale attiva è invece quella ottenuta con i vaccini, e rappresenta quindi l'argomento principale di queste pagine. 

Differenti tipi di Vaccini
   Una volta che è stata identificato il microrganismo o la tossina che provoca una determinata malattia infettiva, è possibile adottare diverse strategie per sviluppare un vaccino specifico. Le radici di queste strategie si basano sulle scoperte di Jenner e di Pasteur, responsabili rispettivamente della scoperta del vaccino contro il vaiolo e contro la rabbia.
   L'obiettivo di un vaccino è quello di sviluppare una immunizzazione attiva, provocando una risposta immune verso un determinato antigene ed inducendo nell'organismo la creazione di una memoria immunitaria. E' anche possibile unire in uno stesso vaccino più antigeni, in modo da fornire una protezione multipla con una sola somministrazione. Esempi di questi vaccini detti polivalenti sono il DTP, che protegge verso Difterite, Tetano e Pertosse, ed il MoRuPar, che protegge verso Morbillo, Rosolia e Parotite.
   I vaccini possono essere preparati seguendo differenti modalità:

  1. Vaccini inattivati, con microrganismi uccisi;
  2. Vaccini attenuati, con microrganismi vivi ma resi non patogeni;
  3. Vaccini sintetici, costruiti in laboratorio con materiali prelevati dal microrganismo.

Vaccini inattivati
   Questi vaccini vengono prodotti uccidendo il microrganismo responsabile della malattia con metodi chimici o fisici (calore). Sono stabili e sicuri, dato che i microrganismi trattati in questo modo non possono ritornare alla forma patogena. Solitamente non è necessario conservarli in frigorifero, il che li rende particolarmente idonei ad essere utilizzati per esempio nelle popolazioni del terzo mondo. La maggior parte dei vaccini inattivati ha però lo svantaggio di fornire una protezione immunitaria relativamente debole e devono essere somministrati mediante più richiami.
   Sono per esempio inattivati un tipo di vaccino anti-influenzale ed il vaccino contro l'epatite A.

Vaccini vivi attenuati
   Per preparare un vaccino vivo attenuato il microrganismo in causa deve essere coltivato in laboratorio in condizioni particolari, per fare in modo che esso perda la sua virulenza e la sua patogenicità, cioè la capacità di provocare malattia, ma mantenga inalterate le proprietà immunogeniche, cioè quelle caratteristiche che gli consentono di provocare una risposta immunitaria nel soggetto vaccinato.
   Sebbene questi vaccini richiedano solitamente delle speciali condizioni di conservazione, hanno il vantaggio di fornire una buona risposta immunitaria, che in genere si ottiene con un'unica somministrazione o al massimo con una seconda dose di richiamo.
Poichè esiste la possibilità, anche se rara, che la forma attenuata del microrganismo possa riconvertirsi nella forma patogena e quindi provocare malattia, questi vaccini non andrebbero mai somministrati a persone che hanno dei deficit a carico del sistema immunitario, come per esempio i pazienti che assumono farmaci immunosoppressori oppure le persone affetta da infezione da HIV.
   Con l'eccezione del vaccino anti poliomelite, somministrato per via orale, generalmente questi vaccini vengono somministrati per via iniettiva. Fanno parte di questa categoria di vaccini quelli per la febbre gialla, il morbillo, la rosolia e la parotite.

Vaccini preparati con anatossine
   Una anatossina è la forma attenuata, cioè non patogena, di una tossina, sostanza utilizzata da alcuni batteri per provocare la malattia. Un esempio è dato dal Clostridium tetani, il microrganismo responsabile del tetano, il quale non provoca la malattia con una azione diretta ma mediante la produzione della tossina tetanica; in questo caso è quindi più utile che il vaccino fornisca una immunizzazione verso la tossina che non verso il batterio stesso. 
L'anatossina viene preparata inattivando la tossina originale in modo irreversibile con la formalina.

Vaccini di "seconda generazione"
   Oggi sono disponibili nuove tecnologie per migliorare i vaccini tradizionali. Questi vaccini, in alcuni casi disponibili anche per malattie per le quali non è stato disponibile nessun vaccino per molto tempo, vengono preparati mediante l'impiego dell'ingegneria genetica, con la tecnica del DNA ricombinante.

Vaccini coniugati
   I batteri che provocano alcune malattie infettive, come lo Pneumococco (che provoca polmoniti e meningiti) o altri che provocano meningiti, sono formati da una struttura cellulare dotata di un particolare rivestimento esterno, il quale è in grado di mascherare la struttura antigenica del microrganismo, in modo che il sistema immunitario, soprattutto dei bambini e delle persone giovani, diventa incapace di riconoscerli e quindi di contrastarli in modo efficace.
   In un vaccino coniugato, parte del rivestimento esterno di questi batteri viene "attaccato" ad un secondo microrganismo, che sia ben riconoscibile da parte del sistema immunitario. In questo modo si riesce a stimolare una valida risposta immune anche nei confronti del microrganismo responsabile della malattia, che sarà così immediatamente riconosciuto in caso di infezione.
Attualmente un vaccino coniugato è disponibile per proteggere dalla meningite da Haemophilus influenzae tipo b, una forma di meningite che interessa prevalentemente i bambini con meno di 5 anni. Da quando questa vaccinazione è disponibile il numero di casi di questa meningite è drasticamente diminuito (Figura 10).

Vaccini composti da subunità
   A volte vaccini sviluppati con frammenti antigenici sono in grado di evocare una valida risposta immunitaria, spesso con meno effetti collaterali rispetto a quelli che possono essere provocati dai vaccini preparati con l'intero microrganismo. Questi vaccini possono essere preparati partendo dal microrganismo intero oppure creati artificialmente con tecniche di ingegneria genetica.
    Vaccini composti da subunità sono oggi impiegati per la prevenzione di varie patologie, quali per esempio la polmonite da Pneumococco, l'epatite B ed un tipo di vaccino anti-influenzale.

Vaccini con Vettori Ricombinanti
   Un vettore vaccinico è un virus oppure un battere reso innocuo all'interno del quale viene inserito del materiale genetico proveniente dal microrganismo responsabile della malattia che si vuole prevenire. Il virus che provoca il vaiolo bovino viene attualmente impiegato come vettore per vaccini ricombinanti, tra i quali anche vari vaccini sperimentali contro il virus HIV.
   In modo analogo, è in corso di studio un vaccino contro l'epatite B che abbia come vettore il battere della Salmonella. Attualmente nessun vaccino di questo tipo è ancora disponibile, ma sono tutti in fase sperimentale.

Sviluppo dei Vaccini
   Prima di essere approvato per l' utilizzo su tutta la popolazione, un candidato vaccino deve attraversare un lungo periodo di test e di validazioni. Il tempo intercorrente tra la scoperta di un nuovo agente infettivo e la produzione di un vaccino efficace è stato anche di 50 anni. Oggi, con la disponibilità delle nuove tecniche di ingegneria genetica, questi tempi si sono decisamente accorciati.

Ricerca di base e sviluppo
   Le ricerche di base sono focalizzate sui meccanismi biochimici e fisiopatologici che permettono al microrganismo di provocare la malattia. Per sviluppare un vaccino, i ricercatori testano il preparato su colture cellulari, e spesso anche su animali da laboratorio. In alcuni casi le simulazioni al computer possono essere d'aiuto, permettendo di visualizzare le molecole in tre dimensioni e quindi di prevedere le possibili interazioni tra il vaccino e le cellule del sistema immunitario.
   Se il vaccino candidato si mostra promettente durante queste fasi preliminari, allora può diventare un vaccino sperimentale: questo è un vaccino che ha superato con successo le fasi della ricerca di base ed i processi di sviluppo, ed è stato quindi approvato per le sperimentazioni sull'uomo, che generalmente iniziano su volontari sani nell'ambito di studi clinici controllati.

Gli Studi clinici
   Gli studi clinici sull'uomo si basano interamente sulla partecipazione di volontari; migliaia di volontari di ogni età e di ogni razza ha partecipato nel tempo a questi studi, al fine di migliorare le conoscenze scientifiche e di conseguenza le condizioni sanitarie di tutta l'umanità.
   Un vaccino sperimentale deve attraversare tre distinte fasi di studi clinici prima che possa essere approvato per l'impiego commerciale:
Studi di fase I: vengono effettuati su piccoli gruppi di volontari, e sono finalizzati a stabilire la sicurezza del preparato;
Studi di fase II: vi partecipano centinaia di volontari, e sono disegnati per stabilire la sicurezza e l'immunogenicità di un vaccino, cioè la sua capacità di indurre una valida risposta immunitaria;
Studi di fase III: vengono condotti su migliaia di volontari, e sono volti a confermare l'efficacia del vaccino nel prevenire quella determinata malattia infettiva.
   Il vaccino viene quindi approvato se viene dimostrata la sua efficacia: deve essere in grado di prevenire la malattia e gli effetti collaterali devono essere di minima entità.

Effetti collaterali
   Gli effetti collaterali dei vaccini sono costituiti principalmente da febbre e da irritazione e arrossamento nella sede della somministrazione. Gli effetti più frequenti vengono rilevati mediante l'attenta osservazione di tutti i volontari che hanno partecipato agli studi clinici, ma per quanto questi siano numerosi, è impossibile prevedere ciò che può succedere a ciascun individuo nel momento in cui si introduce una sostanza estranea nell'organismo; per tale motivo è possibile che a volte si possano verificare delle reazioni impreviste anche gravi, sebbene ciò avvenga molto raramente.
   Le reazioni avverse vengono registrate dagli organismi sanitari competenti, e qualora queste dovessero essere particolarmente severe o frequenti, allora può essere necessaria una rivalutazione della sicurezza del vaccino mediante la ripetizione dei test clinici.

I Vaccini del futuro
   Attualmente i ricercatori stanno seguendo diverse promettenti strategie per sviluppare nuovi vaccini e per identificare nuove vie di somministrazione.
Una strategia che potrebbe portare ad una immunizzazione più efficace potrebbe essere quella di somministrare il vaccino utilizzando le mucose superficiali, in particolare quelle che rivestono le vie respiratorie (naso, bocca, gola, bronchi e polmoni), le vie digerenti (stomaco e intestino) e l'apparato genitale femminile.
   Il vaccino orale anti-poliomielite, in uso fin dagli anni '50, è stato il primo esempio dell'efficacia di questo modo di somministrare i vaccini. Un'altra via possibile è quella nasale, e presto saranno disponibili dei vaccini anti-influenzali somministrabili come spray nasale; è stato infatti dimostrato che la via di penetrazione impiegata dal microrganismo può essere sfruttata efficacemente anche dal vaccino.

   I ricercatori stanno inoltre studiando nuove vie per "presentare" il vaccino al sistema immunitario. Le microsfere, sottilissime sfere contenenti minime quantità di materiale antigenico, si stanno rivelando molto promettenti, in quanto dissolvendosi lentamente all'interno dell'organismo, consentono di rilasciare gli antigeni in modo graduale nel tempo; in questo modo potrebbero essere necessario somministrare meno dosi.

   L'innovazione forse più interessante dal punto di vista tecnologico è probabilmente quella di introdurre direttamente nell'organismo del materiale genetico puro, chiamato DNA nudo, in grado di codificare un numero limitato di proteine dell'agente infettivo. Questo DNA verrebbe poi incorporato direttamente nelle cellule dell'organismo, le quali sarebbero quindi in grado di produrre autonomamente queste proteine, che andrebbero a stimolare il sistema immunitario, comportandosi di fatto come un vaccino vivo attenuato. Infatti, il DNA incorporato nelle cellule potrebbe produrre le proteine del microrganismo per anni, inducendo così una risposta immunitaria forte e duratura; allo stesso tempo l'esclusione di geni che codificano per proteine potenzialmente pericolose garantirebbe l'assoluta efficacia di questi vaccini.

   I vaccini rappresentano lo strumento più potente a nostra disposizione per la prevenzione delle malattie infettive, ed i passi avanti nel campo delle biotecnologie ci hanno condotto in una nuova era, dove lo sviluppo di nuovi vaccini potrà ulteriormente migliorare la salute delle popolazioni.

  1. Understanding Vaccines. U.S. Department of Health and Human Services, National Institute of Allergy and Infectious Diseases.
    NIH Publication No. 98–4219, January 1998.

 

Le Pagine di questo Sito sono state realizzate dal Dott. Giuseppe Paraninfo - Ultimo aggiornamento: ottobre 2005