Covid/ Karikò (BionTech): mRna approccio semplice e universale, l'uso è senza confini

"Spero che, un giorno, ogni casa abbia gli mRNA nel congelatore per curare dolori e ferite". Così Katalin Karikò, la biochimica di origini ungheresi che ha aperto la strada ai vaccini a mRNA di Pfizer-BioNTech e Moderna, immagina il futuro. Ed ecco perché gli utilizzi terapeutici dell'RNA messaggero, partiti per curare l'HIV e "incappati" nella ricerca sfrenata di una cura contro il SARS-CoV-2, costituiscono solo il primo passo.
La rivoluzione "mRNA" è figlia di più decadi di ricerca scientifica. E se è vero che in dodici mesi sono stati sviluppati ben due vaccini fondati sul meccanismo a mRNA contro un virus fino a poco tempo fa a noi sconosciuto, è anche vero che questa tecnica è passata attraverso successi e difficoltà, accelerazioni e decelerazioni, come frequentemente accade per le scoperte scientifiche.

Pfizer e Moderna sono due aziende situate nello stato del Massachusetts, distanti poco più di 20 chilometri l'una dall'altra, e hanno annunciato ciascuna il proprio vaccino contro il Covid-19 a pochi giorni di intervallo. Pfizer, col suo quartier generale ad Andover, in sinergia con l'azienda tedesca BioNTech, il 9 novembre 2020 annunciò che il suo candidato vaccino basato su mRNA, BNT162b2, contro Sars-CoV-2 aveva "dimostrato prove di efficacia contro Covid-19 nei partecipanti senza precedenti di infezione da Sars-CoV-2 nella prima analisi ad interim dello studio di fase III". Solo una settimana più tardi, il 16 novembre, Moderna, con sede a Cambridge, annunciò che il suo "COVID-19 Vaccine Moderna" aveva raggiunto "l'endpoint primario di efficacia nell'analisi ad interim dello studio COVE di fase III".
Ma non è un caso che dietro a loro ci sia una biochimica, Katalin Karikò, che a suo tempo aveva risolto il problema del rigetto nell'impiego dell'mRNA nel vaccino contro l'Hiv come lo stava studiando insieme al collega Andrew Weissman. E lo risolse inibendo l'uridina (uno dei quattro composti chimici dei filamenti di mRNA che sollecita una risposta contro le molecole aliene dell'mRNA modificato) "ingannandola" ovvero riallineandola con la pseudouridina, configurazione molecolare che in questo modo all'organismo non risulta più sospetta.

Abbiamo voluto incontrare proprio Katalin Karikò, alla quale abbiamo chiesto il percorso che l'ha condotta a preparare le basi per i vaccini fondati sul meccanismo a mRNA utilizzati poi da BioNTech-Pfizer e Moderna.
La biochimica iniziò a studiare la tecnica dell'RNA a doppio filamento (dsRNA, double-stranded RNA) su pazienti affetti da Aids, malattie ematologiche e stanchezza cronica. Obiettivo principale di quegli studi clinici era di indurre l'interferone. Tuttavia, il dsRNA era molto tossico e non entrò mai in clinica. "Questi studi mi hanno resa molto curiosa riguardo al meccanismo di induzione dell'interferone da parte del dsRNA", spiega Karikò. "I risultati, secondo cui tutti i tipi di dsRNA possono indurre interferone vennero riportati nel 1964 in quattro articoli della Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), la rivista della National Academy of Sciences. Ma il primo sensore di dsRNA TLR3, che è responsabile della produzione di interferone dopo la stimolazione del dsRNA, venne scoperto solo nel 2001".

Fu dopo gli studi sul dsRNA che Karikò si concentrò sull'uso del meccanismo dell'mRNA nella terapia genica. "Nel 1985 divenne disponibile in commercio l'enzima T7 RNA polimerasi (la proteina posizionato sull'anello di Dna che ne legge la sequenza e la traduce in un filamento crescente di RNA, ndr). "L'mRNA poteva essere prodotto in vitro, ma il suo rilascio nelle cellule era problematico", riferisce la scienziata. "Un passo in avanti lo fece Phil Felgner che nel 1987 potenziò l'uso dell'mRNA introducendo la lipofectina, un agente di fusione della membrana che non solo proteggeva l'mRNA, ma lo aiutava anche a trasportarlo nelle cellule" (vedi R.W. Malone, P.L. Felgner, I.M. Verma, Cationic liposome-mediated RNA transfection, in: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, agosto 1989, doi: 10.1073/pnas.86.16.6077).

Diversi sono gli usi terapeutici dell'mRNA che Karikò e il suo gruppo valutarono in vitro e in modelli animali: per il rilassamento della vasocostrizione dei principali vasi sanguigni a seguito di emorragia subaracnoidea, per migliorare la guarigione delle ossa, per la guarigione delle ferite senza conseguenze di cicatrici, per il trattamento dell'epidermolisi bollosa distrofica e altre ferite della pelle.
L'approdo di Karikò alla Pfizer-BioNTech avvenne perché lo stesso Uğur Şahin, l'oncologo che insieme alla collega immunologa nonché consorte Özlem Türeci fondò BioNTech, la volle con loro. I due coniugi erano a loro volta impegnati da una vita nella ricerca contro il cancro e Sahin assunse Karikò proprio mentre stava lavorando al trattamento immunologico dei tumori.

Come ricorda la biochimica, "il professor Sahin è un leader molto carismatico e soprattutto è un ottimo scienziato. Voleva che entrassi a far parte di BioNTech, perché avevo molta esperienza sull'mRNA trascritto in vitro. A mia volta, furono diverse le motivazioni che mi spinsero ad entrare a far parte di BioNTech. Anzitutto, sentivo di poter contribuire ai progetti basati sull'mRNA. Inoltre, nel 2013, quando vi approdai, BioNTech aveva già in sperimentazione clinica un mRNA con trascrizione in vitro. E, non ultimo, mi appassionò il fatto che lo sviluppo del progetto era guidato dall'amore per la scienza".

Karikò entrò in BioNTech insieme al collega dell'Università della Pennsylvania, Hiromi Muramatsu, che aiutò la scienziata per oltre due anni a creare il proprio laboratorio, stabilire i progetti di mRNA modificato ed eseguire molti studi sugli animali.
Quindi, una volta in BioNTech, Karikò assunse la guida dei progetti di terapie sostitutive delle proteine e tra questi primi progetti figura proprio l'iniezione intratumorale di mRNA codificante per diverse citochine (IL-12sc, IL-15Rα sushi, IFNα e GM-CSF (BNT131)). Nel frattempo, la scienziata fece domanda per una borsa di studio sulle malattie rare, in cui propose di sviluppare l'mRNA per il trattamento dell'epidermolisi bollosa, ma la richiesta di finanziamento non ebbe successo.

Oggi questi studi sono approdati alla formulazione dei vaccini anti-Covid-19 a mRNA. "I vaccini a mRNA hanno molti vantaggi", sottolinea Karikò. "Non sono a rischio infettivo e non è necessario avere il virus per produrli. Degradati dagli enzimi cellulari naturali, possono essere facilmente regolati per abbassare l'immunogenicità. Inoltre, il vaccino a mRNA viene prodotto sinteticamente in modo molto rapido senza l'ausilio di cellule (cell free) e non necessita di alcun adattamento virale, come quello che viene eseguito ad esempio per il vaccino antinfluenzale a base di uova. Dal momento che non codifica per proteine aggiuntive, può essere utilizzato ripetutamente come piattaforma contro lo stesso virus o contro virus diversi. Un'operazione, questa, che non può essere eseguita con i vaccini a vettore virale. Poiché negli individui vaccinati con mRNA la proteina virale viene sintetizzata, viene generata non solo la risposta immunitaria cellulare, ma anche l'anticorpo, che aiuterà a riconoscere e distruggere le cellule infette. Proprio in questo consiste il funzionamento di tale vaccino. Se poi volessimo considerare il vaccino contro il cancro, la sfida (impegnativa) è quella di identificare le mutazioni driver del tumore".

E quando le chiediamo se e perché l'mRNA può essere considerato una "rivoluzione", Karikò risponde: "È una nuova sostanza terapeutica, che dà il modello al corpo umano e può sintetizzare la proteina terapeutica o antigenica in modo naturale. L'approccio è semplice e universale. Solo la nostra immaginazione è il limite di quante malattie diverse possiamo trattare. Spero che un giorno, ogni casa abbia gli mRNA nel congelatore per curare dolori e ferite".