Un vaccino proteico contro SARS-CoV-2 prodotto dalle piante. Molecole salvavita derivate dalle piante.
Le piante con la loro enorme varietà di composti naturali bioattivi sono utilizzate per mantenere e migliorare la salute del genere umano sin dalle prime fasi della sua evoluzione.
Nonostante i grandi progressi della ricerca sulla sintesi chimica di molecole organiche a scopo farmaceutico (chimica combinatoriale), ancora un quarto dei farmaci odierni ha una derivazione botanica e attualmente assistiamo ad un rinnovato interesse per i nuovi farmaci di origine vegetale. Infatti, le biotecnologie avanzate hanno delineato l’enorme potenziale delle piante come sistemi in grado di sintetizzare non solo molecole derivate da catene metaboliche naturali, ma anche composti di nuova concezione, come molecole proteiche sia semplici che complesse, che possono provenire da diverse fonti non vegetali. Tra queste, prodotti biofarmaceutici come anticorpi, vaccini e altre molecole terapeutiche o profilattiche. Per questa tecnologia è stato coniato il termine di Plant Molecular Farming, un chiaro riferimento ad una produzione di molecole ad alto valore aggiunto con l’utilizzo di colture vegetali che diventano biofabbriche per una produzione massiva.
Non c’è dubbio che la recente pandemia di SARS-CoV-2 e delle sue varianti ha attivato un dispiegamento internazionale di risorse umane ed economiche alla ricerca di soluzioni diagnostiche e terapeutiche per arginare quella che rappresenta la più nefasta zoonosi della storia moderna. L’approccio ispiratore della ricerca di questa e altre attuali emergenze è il cosiddetto One Health, termine che riconosce la profonda connessione e interdipendenza dello stato di salute tra uomo, animali, piante e il loro ambiente condiviso e richiede che esperti nel campo della salute umana, animale, vegetale e ambientale mettano a fattor comune le proprie competenze per ottenere i migliori risultati per una gestione attenta di tutto il pianeta e delle sue risorse.
Ed è proprio in questa prospettiva, che le piante sono state pensate anche come uno strumento per fornire composti ricombinanti di importanza medica per nuove strategie terapeutiche. Gli enormi vantaggi generati da questi preziosi prodotti, sintetizzati attraverso uno dei sistemi più sicuri, economici ed efficienti come le piante, sono stati messi in evidenza dall’ultimo ritrovato di questa tecnologia: il vaccino Cofivenz®, prodotto dalla azienda canadese Medicago Inc., biofarmaco estremamente efficace nei confronti di COVID-19.
Il principio su cui si fonda la sintesi di questo biofarmaceutico derivato da piante è quello della produzione nei tessuti vegetali di virus-like particles di SARS-CoV-2. Da cosa sono costituite queste particelle? Sono particelle della proteina virale esterna spike che, auto-assemblandosi, formano strutture che somigliano al virus ma che mancano di istruzioni genetiche al suo interno, per cui rimangono un complesso proteico non infettivo che l’organismo non ha difficoltà a riconoscere come agente patogeno. In questo modo è quindi capace di evocare una forte risposta immunitaria esclusivamente contro la proteina spike, senza una reale esposizione a SARS-CoV-2. In seguito alla vaccinazione, il sistema immunitario è perciò in grado di produrre anticorpi più rapidamente in caso di esposizione ai virus veri e propri.
La tecnologia messa a punto da Medicago prevede quindi che le piante vengano ‘istruite’ a produrre queste particelle simil-virali che vengono poi estratte dai loro tessuti, avviate alla catena di purificazione e infine alla produzione di fiale iniettabili per il ciclo vaccinale.
La pianta di elezione per questo tipo di produzione non fa parte del mercato delle materie prime agricole più note e quindi non entra nelle filiere produttive agroalimentari ma è una pianta appartenente al genere delle Solanacee, la Nicotiana benthamiana, specie endemica australiana, pianta modello nota ai patologi vegetali usata come fondamentale strumento di indagine nelle ricerche sull’interazione ospite-patogeno, in particolare nel contesto dell’immunità innata e dei segnali di difesa della pianta. La produzione di molecole biofarmaceutiche su larga scala viene quindi ottenuta mediante tecnologia di indoor agriculture (vertical farming) in condizioni controllate, che prevede quindi un allevamento massivo delle piante secondo disciplinari di Good Agricultural Practices.
Questa biotecnologia verde che prevede l’uso di una piattaforma di biosintesi basata su piante superiori è rivoluzionaria, ma in un modo completamente diverso dalle tecnologie innovative che abbiamo visto in campo per produrre i primi e attuali vaccini anti-COVID, che sono basati sulla vaccinazione genetica e quindi sulla sintesi di acidi nucleici e successiva veicolazione di parte del codice genetico del virus SARS-CoV-2 direttamente nelle cellule del paziente per l’attivazione della risposta immune.
In maniera differente, nel caso del vaccino Cofivenz®, la tecnologia delle virus-like particles già usata con successo nella vaccinazione contro il virus del papilloma umano (Gardasil®, Cervarix®) viene applicata in questo caso utilizzando per la prima volta le piante come biofabbrica per produrre questi complessi proteici derivati da SARS-CoV-2.
Il vaccino ‘vegetale’, che è stato autorizzato all’uso su due dosi in Canada, contiene, come tutti i vaccini, un adiuvante. In questo caso, si tratta di AS03 già usato per vaccini anti-influenzali (Prepandrix, Pandemrix, Arepanrix) e prodotto da GlaxoSmithKline. L’efficacia di protezione del vaccino è stata stimata al 71% in una coorte di pazienti da 18 a 64 anni di età ad una settimana dopo la seconda dose. Non di poco conto sono da considerare anche i requisiti di conservazione che sono di 2-8°C per un massimo di 6 mesi, caratteristica estremamente vantaggiosa, se confrontata con la conservazione e il trasporto a freddo intenso che richiedono vaccini genetici.
La piattaforma vegetale offre velocità di produzione e scalabilità, due vantaggi indispensabili se si vuole avere un impatto su una vaccinazione veramente globale e rappresenta una ottima fonte di vaccini efficienti, sicuri e a basso costo per garantire l’accesso alle cure a fasce di popolazione mondiale meno abbienti dove i costi di produzione e conservazione di tali medicinali non potrebbero essere sostenuti.
Nonostante i numerosi ostacoli nello stabilire percorsi regolatori per questa “nuova” biotecnologia, le piante come bioreattori meritano maggiore attenzione se si considerano i loro vantaggi intrinseci sopra menzionati. Il governo canadese ha investito 173 milioni di dollari nel 2020 per aiutare l’azienda a sviluppare il vaccino e il suo impianto di produzione in Québec. Ha inoltre firmato un accordo per l’acquisto di 20 milioni di dosi del vaccino, con un’opzione per altri 56 milioni di dosi. Inoltre, ha pianificato di donare le dosi in eccesso ai paesi a basso reddito attraverso il COVID-19 Vaccines Global Access (COVAX), un’iniziativa globale sostenuta dall’ONU, volta ad accelerare la produzione e l’accesso equo a test diagnostici, terapie e vaccini per COVID-19.
Ad onore di cronaca, a fianco dell’entusiasmo per questo successo c’è anche da registrare che, secondo un recente documento dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (2 Marzo 2022), il vaccino Medicago sarebbe classificato come “non accettato” e un rifiuto ufficiale potrebbe limitare i paesi del mondo dove potrebbe essere utilizzato. La riserva nell’accettazione di questo prodotto da parte dell’Organizzazione Mondiale della Sanità non è assolutamente di natura tecnico-scientifica ma giuridica, in quanto la company Medicago annovera tra gli azionisti di minoranza la Philip Morris Investments, una società controllata il colosso del tabacco. E questo non sarebbe in linea con i principi ispiratori dell’Organizzazione.
Come nel caso della tecnologia del genome editing in agricoltura, quando ragioni giuridiche sottovalutano l’importanza delle conquiste scientifiche, il progresso e i benefici derivati non possono essere diffusi a vantaggio della popolazione. Questo, nell’evidenza di un’emergenza sanitaria e di risorse alimentari globale, rimane per lo meno oscuro dal punto di vista etico per la comunità scientifica e non solo.
Eugenio Benvenuto
Supporto Attività Scientifiche, ENEA Divisione Biotecnologie e Agroindustria
Bibliografia
Massa, S., Presenti, O., Benvenuto, E. (2018). Engineering Plants for the Future: Farming with Value-Added Harvest. In: Cánovas, F., Lüttge, U., Matyssek, R., Pretzsch, H. (eds) Progress in Botany Vol. 80. Progress in Botany, vol 80. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/124_2018_20
