La rapida e progressiva espansione epidemiologica e geografica dell’infezione da Zika virus (ZIKV) dall’ottobre del 2013 (dalla Polinesia Francese al Brasile e ad altri paesi delle Americhe, con sporadica diffusione in Europa ed in Oriente), è da tempo segnalata come un’emergenza globale per la salute pubblica (link articolo 3 febbraio 2016). Accanto all’ampia diffusione, l’infezione, pur raramente aggressiva, manifestandosi tipicamente come una febbre di breve durata, associata a rash maculo-papulare, cefalea, artro-mialgie e/o congiuntivite non purulenta, o decorrendo spesso completamente asintomatica, desta però serie preoccupazioni per le complicanze per le quali è stato ipotizzato un rapporto di causa–effetto, vale a dire la comparsa di disturbi neurologici, con incrementato rischio di sindrome di Guillain-Barré (link articolo 4 maggio 2016), microcefalia congenita fetale (link articoli 29 febbraio e 30 marzo 2016) e possibili sequele oftalmologiche (link articoli 1 aprile 2016 e 4 luglio 2016). Ancora poco si conosce circa i bersagli cellulari ed i meccanismi patogenetici diretti od immuno–mediati dello ZIKV, nonché su quelli di protezione immunologica nei confronti del virus stesso. Queste acquisizioni sono fondamentali in prospettiva dell’urgente necessità di un vaccino, in particolare per proteggere le gestanti a rischio di possibili gravi complicanze fetali. Il problema è di grande attualità, considerando, ad esempio, il gran numero di persone che da ogni parte del mondo viaggerà in Brasile per le prossime Olimpiadi. Non sarà certo disponibile per tale grande evento, ma una lettera pubblicata online il 28 giugno u.s. sulla prestigiosa rivista ‘Nature’ sottolinea questo tema, facendo il punto sulle strategie di sviluppo di un vaccino, già efficacemente sperimentato per altri Flavivirus, come il virus della febbre gialla, dell’encefalite giapponese ed il virus dengue, ma non ancora per lo ZIKV.
Per sviluppare modelli preclinici, da ceppi di ZIKV isolati nel nord–est del Brasile e Porto Rico, successivamente amplificati in cellule Vero (cellule provenienti dal rene di scimmia verde africana) per ottenere ‘campioni’ di laboratorio, sono stati generati modelli sperimentali denominati rispettivamente ZIKV–BR e ZIKV–PR, in grado di riprodurre nei topi le tipiche manifestazioni cliniche, comprese la microcefalia fetale ed altre malformazioni congenite. Sono stati così allestiti ceppi di ZIKV completi, dotati di membrana interna ed involucro esterno (‘prM’-‘Env’), e ceppi mutanti privi della regione ‘prM’ e/o della regione transmembrana o di strutture dell’involucro (‘Env’). Sono stati prodotti diversi vaccini utilizzando plasmidi di DNA codificanti per questi antigeni carenti e l’immunogenicità è stata valutata in gruppi di topi che hanno ricevuto una singola immunizzazione con 50 mcg di ogni vaccino a DNA per via intramuscolare alla settimana 0, verificando le risposte anticorpali anti–‘Env’ specifiche a 3 settimane. Il vaccino a DNA con il ceppo comprensivo delle regione ‘prM–Env’ ha elicitato la più alta risposta anticorpale specifica per l’’Env’, indicando l’importanza della regione pre–membrana come dell’intera sequenza dell’involucro, mentre non si è registrata alcuna risposta anticorpale specifica per la regione ‘prM’. Questo stesso vaccino ha indotto, inoltre, anticorpi neutralizzanti specifici per ZIKV dopo una singola immunizzazione, con risposta anti-‘Env’ specifica di T–linfociti CD8+ e CD4+.
Per documentare l’efficacia protettiva di questi vaccini a DNA, sono stati infettati sia topi non vaccinati (controlli) che quelli vaccinati, alla 4° settimana, attraverso l’inoculo endovenoso di 105 particelle virali di ZIKV–BR e ZIKV–PR. I topi non vaccinati inoculati con ZIKV–BR hanno sviluppato 6 giorni di viremia, con picco in terza giornata. Nei topi vaccinati con una singola dose del vaccino completo delle regioni ‘prM’ ed ‘Env’ non è stata rilevata alcuna viremia (< 100 copie/ml), così come nei topi vaccinati inoculati all’8° settimana. Il ceppo ZIKV–PR ha replicato con viremia leggermente inferiore il comportamento di ZIKV–BR, manifestando la stessa suscettibilità al vaccino completo ‘prM–Env’. I vaccini difettivi non hanno, invece, fornito adeguata protezione, sebbene la replica virale sia risultata ridotta. L’efficacia protettiva è risultata correlata con il titolo anticorpale specifico per l’Env’, così come con quello degli anticorpi neutralizzanti lo ZIKV (valore soglia > 10). Per chiarire il meccanismo immunologico di protezione contro l’inoculo del ceppo di ZIKV–BR, sono state purificate le IgG dal siero dei topi vaccinati con il vaccino completo delle regioni ‘prM’ ed ‘Env’.
L’immunoprofilassi passiva con infusione endovenosa di varie quantità di IgG purificate ha generato titoli anticorpali ‘Env’-specifici classificati in tre livelli secondo la mediana, 2.82 (alto), 2.35 (medio) e 1.87 (basso). Tutti i topi con titoli anticorpali pari o superiori a 2.35 sono risultati protetti dal successivo inoculo di ZIKV–BR, dimostrando che la protezione può essere mediata dalle sole IgG elicitate dal vaccino e confermando che l’intensità del titolo anticorpale ‘Env’–specifico correla con l’efficacia protettiva. D’altra parte, solo uno dei 5 topi che hanno ricevuto basse dosi di IgG ‘Env’–specifiche è risultato protetto, sebbene la replica virale sia stata in tutti più bassa rispetto ai controlli. Infine, pur eliminando i linfociti T CD4+ e CD8+ nei topi vaccinati con il vaccino integrale (‘prM’-‘Env’) nei 2 giorni precedenti l’inoculo, tale deplezione non ha annullato l’efficacia protettiva del vaccino completo. Ciò indica che, almeno in questo modello, le risposte linfocitarie T ‘Env’–specifiche non sono richieste per la protezione vaccinale, sebbene non si possa escludere che le risposte immunologiche cellulari specifiche per ZIKV possano essere, invece, utili in altri contesti.
E’ difficile estrapolare direttamente dai risultati di questi studi nei topi una potenziale efficacia clinica del vaccino nell’uomo. Ciononostante, la robusta protezione osservata in questi esperimenti e la chiara correlazione dell’efficacia protettiva con i titoli anticorpali valutati rappresentano un importante riferimento per il percorso da seguire per lo sviluppo di un vaccino specifico nell’uomo. Questi studi dimostrano che una completa protezione contro ZIKV è realizzabile ed efficacemente ottenibile sia con vaccini a DNA (completi delle regioni ‘prM’ che ‘Env’), sia con vaccini virali purificati ed inattivati. L’intensità del titolo anticorpale ‘Env’–specifico, che fornisce adeguata protezione nei topi, dovrebbe poter essere facilmente riproducibile nell’uomo. Nel complesso, dunque, queste premesse sperimentali evocano un sostanziale ottimismo per lo sviluppo di un vaccino anti–ZIKV efficace e sicuro anche nell’uomo.
Nature. 2016 Jun 28. doi: 10.1038/nature18952. [Epub ahead of print]
Vaccine protection against Zika virus from Brazil
Larocca RA, Abbink P, Peron JP, Zanotto PM, Iampietro MJ, Badamchi-Zadeh A, Boyd M, Ng’ang’a D, Kirilova M, Nityanandam R, Mercado NB, Li Z, Moseley ET, Bricault CA, Borducchi EN, Giglio PB, Jetton D, Neubauer G, Nkolola JP, Maxfield LF, Barrera RA, Jarman RG, Eckels KH, Michael NL, Thomas SJ, Barouch DH.