Vaccini commestibili: quando le piante sostituiscono le iniezioni

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Dal 1987, la rabbia, malattia virale a carico del sistema nervoso, è stata combattuta distribuendo nelle regioni a rischio oltre 250 milioni di esche contenenti un vaccino…commestibile! Ed è stato un successo: abbiamo assistito a una riduzione del 75% della malattia negli animali selvatici, senza nessun effetto collaterale. Nel 2017, i ricercatori dell'Università di Cambridge, prendendo ispirazione proprio da questo caso, hanno realizzato un vaccino simile per combattere l'ebola nelle scimmie selvatiche: ancora sotto sperimentazione, ha prodotto finora buoni risultati. Ma la ricerca sui vaccini commestibili interessa anche la salute del bestiame negli allevamenti e persino degli esseri umani.

I vaccini sono tradizionalmente somministrati per iniezione, ma non è l'unica possibilità. Sapete che possono anche essere…mangiati? Il concetto, introdotto circa venti anni fa, è ormai una realtà.

Come si rende un vaccino “commestibile” e soprattutto appetibile? 

La strategia più comune consiste nel produrre il vaccino all'interno di una pianta. Verdura, frutta, ortaggi o cereali possono essere modificati con una sequenza genetica che codifichi una proteina del patogeno di interesse, infettandoli con una versione attenuata di un comune virus delle piante chiamato Agrobacterium tumefaciens.  La sua capacità di iniettare il proprio DNA nella cellula vegetale durante l’infezione, rende Agrobacterium un buon “vettore” per la manipolazione genetica: basta sostituire parte del suo genoma con i geni che intendiamo trasferire nell’organismo bersaglio e il virus farà il resto! Così i tessuti vegetali iniziano a sintetizzare la proteina “estranea”: quando mangiamo la lattuga o il pomodoro transgenici, il nostro organismo riconosce l’intruso e scatena una risposta immunitaria specifica. I vantaggi sono molti, in termini di costi, tollerabilità, facilità di stoccaggio e distribuzione. Inoltre, poiché vengono ingeriti, i vaccini commestibili riescono a stimolare una buona risposta immunitaria mucosale; protagoniste sono le cellule immunitarie residenti nelle membrane mucose, che rivestono varie cavità nel corpo, inclusi stomaco e intestino, e sono spesso le prime a venire in contatto con i patogeni. Le applicazioni dei vaccini commestibili vanno dalle malattie animali alle malattie umane, con particolare attenzione alle zoonosi (malattie che possono diffondersi dagli animali all'uomo).

Pazienti selvatici

I vaccini commestibili sono adatti per controllare la diffusione di malattie infettive tra le popolazioni di animali selvatici. Alcune malattie, come l'ebola o la rabbia, possono diffondersi anche agli esseri umani, rendendo ancora più necessarie strategie di vaccinazione efficaci per la protezione di entrambi. Ma la vaccinazione delle popolazioni selvatiche è una vera sfida; a differenza degli animali cresciuti cattività, hanno paura degli uomini e non sono facilmente avvicinabili. Si è tentato di usare freccette ipodermiche, ma è possibile solo se l’animale viene allo scoperto; purtroppo, quando si ha a che fare con specie che vivono nelle fitte foreste tropicali o in habitat ugualmente inaccessibili, persuaderle a lasciare i propri nascondigli non è semplice. I vaccini commestibili rappresentano una valida alternativa, poiché possono essere sparsi in giro all'interno di esche. Sono stabili a temperatura ambiente e sono pronti per essere presi e mangiati dagli animali. Grazie a questa strategia, abbiamo inferto un duro colpo alla rabbia, distribuendo in varie regioni del Nord America delle esche contenenti un vaccino antirabbico per i procioni, ricoperte con farina di pesce e olio.

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Per la salute degli animali d’allevamento

edible vaccines3Chi altro potrebbe trarre beneficio dai vaccini commestibili? Sempre in campo veterinario, gli animali da allevamento sono sicuramente sulla lista. Il controllo delle infezioni negli allevamenti è un grosso problema, che, se non adeguatamente affrontato, provoca perdite economiche sostanziali ogni anno. Che dire poi delle conseguenze sulla salute umana? Gli animali d'allevamento sono un'importante fonte di proteine ​​e latticini; non ci piace affatto l’idea di saperli imbottiti di antibiotici o, peggio, trasformati in veicoli di malattie trasmissibili agli uomini attraverso il consumo delle loro carni o prodotti derivati. Ma l'iniezione di un vaccino su un grande numero di animali, spesso anche di dimensioni importanti, è una procedura laboriosa, lunga e costosa. Per contro, la distribuzione di vaccini commestibili è molto più semplice e sicura. E c’è un altro punto a loro favore: la più grande minaccia per la salute del bestiame sono parassiti che entrano attraverso le superfici mucose. I vaccini orali potrebbero stimolare una forte risposta immunitaria esattamente nel sito di ingresso dei patogeni, risultando ancora più efficaci. 

Proprio recentemente è stato pubblicato uno studio in cui i ricercatori hanno realizzato una lattuga transgenica liofilizzata che esprime una proteina di Fasciola epatica, l’agente eziologico della fasciolosi nei bovini e negli ovini. È una malattia cronica con distribuzione globale e una delle principali cause di mortalità nei ruminanti domestici. I vegetali, si sa, fanno bene…ma questo fa ancora più bene!

Meglio un’iniezione o un pomodoro?  

La maggior parte delle persone sceglierebbe il secondo, non è così? La soluzione perfetta per chi ha paura delle siringhe...ma non solo! I vaccini alimentari possono essere di grande aiuto anche per la prevenzione di malattie negli esseri umani, a partire dalle regioni più povere dei paesi in via di sviluppo, dove scarse risorse economiche, comunicazione e infrastrutture adeguate rendono molto difficile l'attuazione delle strategie tradizionali di controllo delle malattie. Inoltre, la conservazione dei vaccini tradizionali richiede condizioni rigide, che rendono complicato il trasporto da un luogo all'altro senza interruzione della catena del freddo. Al contrario, i vaccini commestibili a base vegetale possono essere liofilizzati, conservati a temperatura ambiente e somministrati facilmente anche nelle zone più isolate e i semi essiccati possono essere inviati in tutto il mondo.  

I vaccini commestibili rappresentano quindi una speranza anche per gli esseri umani.

Negli ultimi decenni si sono indagate le potenzialità di pomodori-vaccino contro la malaria, patate transgeniche come protezione per la diarrea, lattughe modificate per prevenire il morbillo e molti altri. La maggior parte di questi studi è ancora preliminare. L’obiettivo non è stato ancora completamente raggiunto, ma potrebbe esserlo nel prossimo futuro. Ci sono ancora molte sfide, associate ai bassi livelli di espressione della proteina nelle piante e al rischio di indurre tolleranza.

 Erika Salvatori   

Riferimenti: Naila Shahid and Henry Daniell. Plant‐based oral vaccines against zoonotic and non‐zoonotic diseases. Plant Biotechnol J. 2016 Nov; 14(11): 2079–2099. 

Christopher Concha, et al. Disease Prevention: An Opportunity to Expand Edible Plant-Based Vaccines? Vaccines (Basel). 2017 Jun; 5(2): 14. 

Agnieszka Wesołowska, et al. A Preliminary Study of a Lettuce-Based Edible Vaccine Expressing the Cysteine Proteinase of Fasciola hepatica for Fasciolosis Control in Livestock. Front. Immunol., 2018

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