Riflessioni immunologiche sul COVID: dall’infezione al vaccino

da | Dic 13, 2020 | Immunologia Allergologia | 0 commenti

Riflessioni immunologiche sul COVID: dall’infezione al vaccino

Premessa: In considerazione dell’assoluta rilevanza della materia, come riportato per la fisica quantistica, il tentativo di illustrare in modo semplice la risposta del sistema immunitario all’infezione virale, resta doveroso anche se di difficile comprensione. La cute e le mucose esercitano una barriera attiva a pH acido che isola l’individuo dal mondo esterno. Il sistema immunitario distingue il self (il proprio essere costituente) dal not self (tutto ciò che è esterno al suo essere).[i]

L’essere umano lascia entrare al suo interno quanto ritiene gli sia necessario, mentre cerca di bloccare tutto ciò che, a ragione o a torto, ritiene sia pericoloso: virus, batteri, miceti e protozoi (i microrganismi patogeni).

La patogenicità, ovvero la capacità di determinare la malattia, è definita da tre fattori:

  1. la virulenza, ovvero la maggiore o minore capacità del virus di generare la malattia;
  2. la carica virale inalata;
  3. l’invasività, ossia la capacità di invadere e moltiplicarsi all’interno dei tessutidell’ospite. L’invasività dipende: a) dall’adesività, b) dalla produzione di enzimi extracellulari e c) dalla capacità di resistere ai meccanismi di difesa dell’ospite.

All’ingresso di un patogeno (es. SARS-CoV-2), il sistema immunitario genera due tipi di risposte: una immediata (innata) e l’altra ritardata (adattativa).

La risposta innata del sistema immunitario fornisce, una risposta immediata, ma aspecifica contro l’invasione dei patogeni.

La risposta innata identifica l’organo bersaglio (quello invaso dal virus, es. il naso …) e vi avvia il rilascio dei mediatori dell’infiammazione che aumentano la permeabilità vascolare e favoriscono la migrazione di altre cellule infiammatorie fra le quali quelle che attivano la risposta adattativa.

L’immunità innata comprende la difesa epiteliale di barriera (es. la clearance mucociliare nasale), la secrezione del peptide antimicrobico, la barriera chimica ed il sistema del complemento. La risposta è indotta dai mastociti, fagociti (neutrofili, macrofagi, cellule dendritiche), granulociti neutrofili, eosinofili, basofili e soprattutto dalle cellule natural killer (NK). Sono queste cellule, ad attività citotossica, che provvedono alla distruzione rapida e non selettiva delle cellule infettate dai virus.

L’immunità adattativa non può essere avviata dagli antigeni liberi se non dopo essere stati fagocitati e digeriti dalle cellule del sistema innato che presentano gli epitopi antigenici.

SARS-CoV-2 ha 6 proteine strutturali: Spike (S), Envelope (E), di membrana (M) e del nucleocapside (N), l’RNA messaggero (mRNA) e l’emagglutinina-esterasi (HE).

Le proteine S ed N sono gli antigeni più importanti, la risposta contro l’antigene S determina l’immunità̀ protettiva ed è di rilievo nella trasmissione interspecie.

Ogni proteina (antigene) contiene centinaia di epitopi antigenici, ognuno dei quali è in grado di amplificare un clone che genera una specifica risposta anticorpale (un epitopo = un anticorpo). Ad esempio, la sola proteina S esprime circa 115 antigeni, ognuno dei quali ampilfica una specifica risposta immunitaria. Le stimolazioni policlonali spontanee e indotte (vaccini con virus interi inattivati) sono le più efficaci.

Al primo contatto, la risposta è immediata (2-3 giorni) ed è prevalentemente IgM e dopo 2 – 3 settimane inizia la produzione delle IgG che sono subito prevalenti in caso di reinfezione. Pertanto, la presenza di IgM suggerisce l’infezione in corso mentre la presenza di IgG indica che il paziente è stato infetto. L’infezione in corso può anche essere dimostrata in caso di sieroconversione IgG ovvero dall’incremento rapido di questi anticorpi.

Ogni epitopo induce verso sé stesso una risposta adattativa: a) citotossica, b) la produzione dei 5 anticorpi (IgM, IgG, IgA, IgD, IgE) nati dall’interazione fra le specifiche cellule T con le cellule B, c) le cellule della memoria. La prevalente produzione degli anticorpi IgE è la causa delle malattie allergiche.

Citochine: tutte queste complesse interazioni portano inoltre alla produzione dei mediatori immunologici tipo TNF, IFN-c, e varie interluchine (ILs) che sono pro-infiammatorie mentre altre sono antinfiammatorie.

Autoimmunità le malattie autoimmuni possono essere iniziate da una malattia virale primaria dove gli epitopi virali sfortunatamente sono simili a quelli di organi interni che sono aggrediti e non più riconosciuti come self; questo fenomeno è detto “molecular mimicry”. Alla sconfitta della malattia virale, la risposta immune permane e può perpetuare l’autoimmunità.

Conclusione in merito alla risposta del sistema immunitario all’infezione virale

Il sistema immunitario è peculiare per ogni individuo, la sua attività è in continua relazione con gli altri sistemi interni, soprattutto con il sistema neuroendocrino. Il sistema immunitario a sua volta è condizionato dall’interazione continua con gli altri esseri viventi e con l’ambiente. Tutte queste entità sono strutture molto complesse ed in continua evoluzione. È evidente che, non potendo fermare il sistema, la sua osservazione è un semplice fotogramma che non ci consente d’interpretare il film (il principio d’indeterminazione di Heisenberg).

La storia

Studi sperimentali, sierologici e siero-epidemiologici suggeriscono che i coronavirus, incluso il SARS-CoV-2, inducono anticorpi neutralizzanti e protettivi. Questi studi sembrano anche indicare che la protezione mediata dagli anticorpi è di breve durata.

Cellule T reattive SARS-CoV-2 sono state segnalate in un’elevata percentuale di sani sieronegativi che hanno avuto precedenti esposizioni ad altri coronavirus e presentano proteine ​​molto simili a quelle della SARS-CoV-2.[ii]

L’immunizzazione può essere di due tipi:

  1. passiva può essere ottenuta con plasma da persona convalescente, con sieri iperimmuni, o con anticorpi monoclonali neutralizzanti.
  2. attiva = vaccini.

Nella scimmia, l’immunizzazione passiva ha provocato lesioni polmonari acute dopo l’infezione. [iii] Analogo è stato il risultato sia sul coniglio [iv] sia su un caso clinico [v]. La possibilità di un potenziamento della malattia dipendente da anticorpi deve essere esclusa prima che possa essere utilizzata. Immunizzazione attiva: la sequenza del genoma del SARS-CoV-2 è nota e ci sono più di 100 vaccini COVID-19 in diverse fasi di sviluppo preclinico.[vi] Considerando che i vaccini saranno somministrati a persone sane e che SARS-CoV-2 provoca nell’80% dei casi una malattia lieve e/o inapparente, sarà più importante la loro sicurezza che la loro efficacia.

Modi diversi per produrre un vaccino: [vii]

  1. virus interi, o attenuati, o inattivati (metodi tradizionali),
  2. proteine virali ricombinanti,
  3. vaccini mai utilizzati che impiegano la sequenza di RNA codificante la proteina S,
  4. vaccini mai utilizzati contro l’mRNA producente la proteina S,
  5. Vaccini mai utilizzati costituiti da cellule presentanti l’antigene geneticamente modificate.

La loro sicurezza, l’immunogenicità e l’efficacia dovrà essere valutata, ma non bisogna dimenticareche i precedenti tentativi di vaccinazione contro i coronavirus hanno talvolta indotto risposte immunitarie patologiche.

Anche se raramente, i vaccini possono a volte intensificare le malattie anziché proteggerci [viii]. Come nell’immunizzazione passiva anche in quella attiva sembra che ci sia la possibilità di un potenziamento della malattia dipendente dalla produzione di anticorpi indotta dal vaccino. Nell’animale molti sono gli studi che hanno evidenziato questo importante effetto collaterale:

i gatti che erano stati vaccinati con un ceppo avirulento di FIPV (coronavirus) risultarono più suscettibili all’infezione con FIPV virulento rispetto ai controlli non vaccinati. [ix], [x], [xi], [xii]

i furetti sono anche molto sensibili all’infezione da SARS-CoV-2 [xiii] e talvolta manifestano una grave epatite dopo l’immunizzazione con il vaccino ricombinante modificato Ankara (rMVA) che esprime la proteina superficiale S (spike) del SARS-Cov-2. [xiv]

Nei topi il vaccino contro SARS-CoV inattivato ha ridotto sia la morbilità sia la mortalità ma, la successiva inoculazione con un virus eterologo produceva in questi topi infiltrati infiammatori di tipo 2 (ipereosinofilia polmonare). [xv], [xvi] Risultati analoghi, sempre nel topo, son stati osservati impiegando particelle simili al coronavirus (VLP) che esprimevano la proteina SARS-CoV S. [xvii], [xviii]

Anche un vaccino MERS-CoV inattivato ha indotto anticorpi neutralizzanti e ha provocato polmoniti eosinofili, ed un aumento di IL-5 e IL-13. [xix]

Nelle scimmie l’andamento vaccinale è stato simile a quello segnalato negli altri animali. 3

Nell’uomo è stata riportata un’associazione positiva fra i morti da COVID-19 e i tassi di vaccinazione contro l’influenza negli anziani in tutto il mondo. [xx]

I bambini più gravi con la sindrome infiammatoria multisistemica da COVID erano quelli che avevano gli anticorpi più elevati IgM e IgG contro i recettori della proteina spike SARS-CoV-2. [xxi] La relazione tra MIS-C e SARS-CoV-2 suggerisce che la patogenesi coinvolge una disregolazione immunitaria post-infettiva. [xxii] È stato ancora riportato che circa il 10% dei pazienti sottoposti a “life-threatening coronavirus disease 2019 (COVID-19) pneumonia” avevano autoanticorpi IgG. [xxiii]

I vaccini

Il processo di sviluppo dei vaccini deve selezionare: gli antigeni (sono centinaia), il dosaggio, l’adiuvante e la via di somministrazione ad es. quella mucosale (intranasale).

Panorama sui vaccini in fase avanzata di registrazione [xxiv]

Un confronto delle vie di somministrazione tra i vaccini ideali e gli attuali candidati vaccini COVID-19 24

La figura tratta da un recente articolo [i] mostra una panoraamica sui diversi tipi di vaccini per molti dei quali è riportata la frase: “la sicurezza e l’efficacia nell’uomo non è conosciuta”.

[i] Dong, Y., Dai, T., Wei, Y. et al. A systematic review of SARS-CoV-2 vaccine candidates.Sig Transduct Target Ther 5, 237 (2020). https://doi.org/10.1038/s41392-020-00352-y

Questo lavoro si conclude con una raccomandazione: “Ulteriori studi devono testare la sicurezza e l’efficacia dei vaccini”. E così via molti altri lavori concludono con frasi analoghe. I dati finora disponibili suggeriscono che vaccini efficaci e sicuri potrebbero diventare disponibili entro mesi, anziché anni. [i]

CoronaVac è stato ben tollerato e ha indotto risposte umorali contro SARS-CoV-2, che ha sostenuto l’approvazione dell’uso di emergenza di CoronaVac in Cina e in tre studi di fase 3. L’efficacia protettiva di CoronaVac resta da determinare. [ii]

L’mRNA-1273 vaccino ha indotto in più della metà dei partecipanti eventi avversi: affaticamento, brividi, mal di testa, mialgia e dolore al sito di iniezione. Gli eventi avversi sistemici erano più frequenti dopo la seconda vaccinazione, tre partecipanti (21%) hanno riportato uno o più eventi avversi gravi. [iii]

Una review conclude con: “Resta ancora molto da imparare riguardo alla SARS-CoV-2 e allo sviluppo di vaccini”. [iv]

Ed un’altra revisione conclude: “Alla fine, gli studi sulla sicurezza per ridurre al minimo l’indesiderata immunoattivazione diventeranno il collo di bottiglia più significativo in termini di tempo. [v]

L’agenzia del farmaco britannica (Mhra) ha avvertito che chi ha una storia clinica di allergie “significative” non dovrebbe sottoporsi alla vaccinazione contro il Coronavirus con il vaccino Pfizer-BioNTech dopo che due sanitari, dipendenti di case di riposo, hanno subito una reazione allergica nella prima giornata di campagna vaccinale nel Regno Unito. [vi] Una dimostrazione di come l’argomento debba tornare dalle riviste laiche alle scientifiche e dai mass media agli operatori sanitari.

Conclusioni

In corso di una pandemia è certamente necessario tentare di disporre di un vaccino risolutivo. Purtroppo, i tempi per restare coerenti con “Primum non nŏcēre” non sono brevi e andrebbero rispettati. Resta sempre la necessità di dover accettare dei rischi calcolati per far fronte alle reali emergenze.

Comirnaty ™ (Tozinameran).

Informazioni sul primo vaccino attualmente disponibile:

BioNTech e Pfizer hanno sviluppato un vaccino anti Coronavirus noto come BNT162b2 che codifica per un picco a tutta lunghezza del SARS-CoV-2 ancorato alla membrana, stabilizzato nella conformazione della prefusione. L’mRNA codificante per le proteine costituenti lo spike sono inserite in nanoparticelle lipidiche (liposomi formati da ALC-0315 e ALC-0159) alle dosi variabili da 10 a 100 μg. Inizialmente era stato valutato anche BNT162b1, che codifica per le stesse proteine non ancorate ma, BNT162b2 ha avuto meno effetti collaterali.

Le bolle oleose urtano le cellule e si fondono con esse, rilasciando mRNA. Le molecole della cellula leggono la sua sequenza e costruiscono proteine spike. L’mRNA del vaccino viene infine distrutto dalla cellula, senza lasciare tracce permanenti. Quando una cellula vaccinata muore, i detriti conterranno molte proteine spike e frammenti proteici, che possono quindi essere assorbiti dalle APC.

27/07/2020 inizia una fase 2/3 con 30.000 (12/09/20 forse 44.000) volontari negli Stati Uniti e in altri paesi, tra cui Argentina, Brasile e Germania.

Il tasso di efficacia risulta essere del 95% senza effetti collaterali gravi.

Informazioni dalla scheda tecnica

Composizione quali/quantitativa

Concentrato sterile per dispersione iniettabile. Scongelare il flaconcino (0,45 mL) multidose (5 dosi da 0,3 mL); diluire con 1,8 mL di soluzione fisiologica prima dell’uso. Dopo la diluizione, la fiala di 2,25 mL, deve essere utilizzata entro sei ore. Ogni dose (0,3 mL) contiene 30 µg di vaccino a mRNA contro COVID-19 (incapsulato in nanoparticelle lipidiche. RNA messaggero (mRNA) a singola elica con capping in 5′, prodotto mediante trascrizione in vitro senza l’ausilio di cellule (cell-free) dai corrispondenti DNA stampo, che codifica per la proteina virale spike (S) di SARS-CoV-2.

Posologia e modo di somministrazione

Soggetti di età > di 16 anni

Due iniezioni, tassativamente intramuscolari (nel deltoide), a distanza di almeno 21 giorni.

Limitazioni dell’efficacia del vaccino

Come per tutti i vaccini, la vaccinazione con Comirnaty potrebbe non proteggere tutti coloro che lo ricevono. I soggetti potrebbero non essere completamente protetti fino a 7 giorni dopo la seconda dose del vaccino. Sebbene sia plausibile che la vaccinazione protegga dall’infezione, i vaccinati e le persone che sono in contatto con loro devono continuare ad adottare le misure di protezione anti COVID-19. (https://www.aifa.gov.it/domande-e-risposte-su-vaccino-covid-19-comirnaty)

Effetti indesiderati (21.744 partecipanti i quali hanno ricevuto almeno una dose di Comirnaty).

Frequenti sono stati: dolore in sede di iniezione (>80%), stanchezza (>60%), cefalea (>50%), mialgia e brividi (>30%), artralgia (>20%), piressia e tumefazione in sede di iniezione (>10%). Tali reazioni sono state generalmente di intensità da lieve a moderata e si sono risolte entro pochi giorni dalla vaccinazione. Una frequenza leggermente inferiore di reazioni di reattogenicità è stata associata ad un’età maggiore.

Rari sono stati: linfoadenopatia, paralisi periferica acuta del facciale, anafilassi/ipersensibilità.

Controindicazioni

Ipersensibilità al principio attivo o ad uno qualsiasi degli eccipienti: ((4-idrossibutil)azanediil)bis(esano-6,1-diil)bis(2-esildecanoato) (ALC-0315), 2-[(polietilenglicole)-2000]-N,N-ditetradecilacetammide (ALC-0159)

1,2-distearoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DSPC), Colesterolo.

Meccanismo d’azione

L’RNA messaggero modificato a livello dei nucleosidi presente in Comirnaty è formulato in nanoparticelle lipidiche, per consentire il rilascio dell’RNA non replicante all’interno delle cellule ospiti e dirigere l’espressione transitoria dell’antigene S di SARS-CoV-2. L’mRNA codifica per una proteina S intera ancorata alla membrana, con due mutazioni puntiformi a livello dell’elica centrale. La mutazione di questi due aminoacidi in prolina stabilizza la proteina S in conformazione di prefusione, antigenicamente preferenziale. Il vaccino induce sia una risposta anticorpale neutralizzante che una risposta immunitaria cellulo-mediata verso l’antigene delle proteine spike (S), che possono contribuire a proteggere contro COVID-19.

Efficacia

Prima insorgenza di COVID-19 a partire dai 7 giorni successivi alla somministrazione della dose 2 in partecipanti senza evidenza di infezione pregressa da SARS-CoV-2.

I casi “confermati” sono stati stabiliti sul tampone positivo ed in base alla presenza di almeno 1 sintomo compatibile con COVID-19: febbre, tosse di nuova insorgenza o aumentata, respiro affannoso di nuova insorgenza o peggiorato, brividi, dolore muscolare di nuova insorgenza o aumentato, perdita del gusto o dell’olfatto di nuova insorgenza, mal di gola, diarrea o vomito.

Nota: nell’analisi sono stati compresi i partecipanti senza evidenza sierologica o virologica (entro i 7 giorni successivi alla somministrazione dell’ultima dose) di infezione pregressa da SARS-CoV-2.

Domande e risposte (da Agenzia italiana del farmaco: (https://www.aifa.gov.it/domande-e-risposte-su-vaccino-covid-19-comirnaty

Le persone che soffrono di allergie possono vaccinarsi con il vaccino COVID-19 mRNA BNT162b2 (Comirnaty)? Le persone con una storia di gravi reazioni anafilattiche o di grave allergia, o che sono già a conoscenza di essere allergiche a uno dei componenti del vaccino mRNA BNT162b2 (Comirnaty) dovranno consultarsi col proprio medico prima di sottoporsi alla vaccinazione. 
Come per tutti i vaccini, anche questo deve essere somministrato sotto stretta supervisione medica.  Le persone che manifestano una reazione allergica grave dopo aver ricevuto la prima dose di vaccino non devono ricevere la seconda dose.

Le persone in trattamento con anticoagulanti possono vaccinarsi? Le persone in cura con una terapia anticoagulante hanno una generica controindicazione a qualsiasi iniezione, per loro la vaccinazione deve essere valutata caso per caso dal proprio medico per il rischio di emorragie dal sito di iniezione.

Le persone che hanno fatto la vaccinazione anti influenzale da poco tempo possono vaccinarsi contro il COVID-19? Non vi sono ancora dati sull’interferenza tra vaccinazione anti COVID-19 e altre vaccinazioni, tuttavia la natura del vaccinoCOVID-19 mRNA BNT162b2 (Comirnaty) suggerisce che sia improbabile che interferisca con altri vaccini. Comunque, il distanziamento di un paio di settimane può essere una misura precauzionale. 

La vaccinazione consente di tornare alla vita di prima? Anche se l’efficacia del vaccino COVID-19 mRNA BNT162b2 è molto alta (oltre il 90%) vi sarà sempre una porzione di vaccinati che non svilupperà la difesa immunitaria, inoltre, ancora non sappiamo in maniera definitiva se la vaccinazione impedisce solo la manifestazione della malattia o anche il trasmettersi dell’infezione. Ecco perché essere vaccinati non conferisce un “certificato di libertà” ma occorre continuare ad adottare comportamenti corretti e misure di contenimento del rischio di infezione.

 

Bibliografia del testo finale

[i] Krammer, F. SARS-CoV-2 vaccines in development. Nature 586, 516–527 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2798-3

[ii] Prof Yanjun Zhang, PhD , Gang Zeng, PhD, Hongxing Pan, MSc et al. Safety, tolerability, and immunogenicity of an inactivated SARS-CoV-2 vaccine in healthy adults aged 18–59 years: a randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 1/2 clinical trial. Published:November 17, 2020DOI:https://doi.org/10.1016/S1473-3099(20)30843-4

[iii] Jackson LA, Anderson EJ, Rouphael NG, et al. An mRNA Vaccine against SARS-CoV-2 – Preliminary Report. N Engl J Med. 2020 Nov 12;383(20):1920-1931. doi: 10.1056/NEJMoa2022483. Epub 2020 Jul 14. PMID: 32663912; PMCID: PMC7377258.

[iv] Poland GA, Ovsyannikova IG, Crooke SN, Kennedy RB. SARS-CoV-2 Vaccine Development: Current Status. Mayo Clin Proc. 2020 Oct;95(10):2172-2188. doi: 10.1016/j.mayocp.2020.07.021. Epub 2020 Jul 30. PMID: 33012348; PMCID: PMC7392072.

[v] Chen WH, Strych U, Hotez PJ, Bottazzi ME. The SARS-CoV-2 Vaccine Pipeline: an Overview. Curr Trop Med Rep. 2020 Mar 3:1-4. doi: 10.1007/s40475-020-00201-6. Epub ahead of print. PMID: 32219057; PMCID: PMC7094941.

[vi] https://www.fanpage.it/esteri/nel-regno-unito-reazioni-in-2-soggetti-la-decisione-dellmhra-stop-vaccino-per-chi-e-allergico/https://www.fanpage.it/

 

Bibliografia del testo iniziale

[i] Self/not-self (Macfarlane Burnet 1969).

[ii] Braun J, Loyal L, Frentsch, M, et al. Presence of SARS-CoV-2-reactive T cells in COVID-19 patients and healthy donors. medRxiv 22 April 2020. Full-text:  https://doi.org/10.1101/2020.04.17.20061440 (accessed 2 June 2020).

[iii] Liu L, Wei Q, Lin Q, et al. Anti-spike IgG causes severe acute lung injury by skewing macrophage responses during acute SARS-CoV infection. JCI Insight. 2019 Feb 21;4(4). pii: 123158. PubMed: https://pubmed.gov/30830861. Full-text: https://doi.org/123158

[iv] Houser KV, Broadbent AJ, Gretebeck L, et al. Enhanced inflammation in New Zealand white rabbits when MERS-CoV reinfection occurs in the absence of neutralizing antibody. PLoS Pathog. 2017 Aug 17;13(8):e1006565. PubMed: https://pubmed.gov/28817732. Full-text: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006565

[v] Chun S, Chung CR, Ha YE, et al. Possible Transfusion-Related Acute Lung Injury Following Convalescent Plasma Transfusion in a Patient With Middle East Respiratory Syndrome. Ann Lab Med. 2016 Jul;36(4):393-5. PubMed: https://pubmed.gov/27139619. Full-text: https://doi.org/10.3343/alm.2016.36.4.393

[vi] Thanh Le T, Andreadakis Z, Kumar A, et al. The COVID-19 vaccine development landscape. Nat Rev Drug Discov. 2020 Apr 9. pii: 10.1038/d41573-020-00073-5. PubMed: https://pubmed.gov/32273591. Full-text: https://doi.org/10.1038/d41573-020-00073-5 

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[xvii] Lokugamage KG, Yoshikawa-Iwata N, Ito N, et al. Chimeric coronavirus-like particles carrying severe acute respiratory syndrome coronavirus (SCoV) S protein protect mice against challenge with SCoV. Vaccine. 2008 Feb 6;26(6):797-808. PubMed: https://pubmed.gov/18191004. Full-text: https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2007.11.092

[xviii] Tseng CT, Sbrana E, Iwata-Yoshikawa N, et al. Immunization with SARS coronavirus vaccines leads to pulmonary immunopathology on challenge with the SARS virus. PLoS One. 2012;7(4):e35421. PubMed: https://pubmed.gov/22536382. Full-text: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0035421

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