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Vaccini: come nascono, come funzionano

A cosa serve un vaccino

Un vaccino serve ad “addestrare” il sistema immunitario a riconoscere e combattere un microorganismo (virus o batterio) responsabile di una malattia non appena ne entra a contatto. Si tratta solitamente di una malattia grave o molto diffusa e con rischi che decisamente superano gli effetti collaterali del vaccino.

Come funziona un vaccino

Un vaccino, in pratica, è una sorta di ”specchietto per le allodole” per il sistema immunitario: senza averne né la struttura né l’aggressività, il vaccino viene riconosciuto dal sistema immunitario come se fosse il microrganismo vero.

Con la vaccinazione, il sistema immunitario produce linfociti di tipo B (in grado di produrre anticorpi) e  linfociti di tipo T (direttamente rivolti contro il microrganismo “naturale”). Ad un successivo contatto col microrganismo vero, ambedue le linee difensive immunitarie specifiche si attiveranno immediatamente, distruggendolo o  impedendo (o comunque attenuando) lo sviluppo della malattia naturale.

Tipi di vaccino: quali sono e come funzionano

Tra i vaccini esistenti per le diverse malattie esistono considerevoli differenze. Vediamole.

Vaccini contenenti microorganismi viventi attenuati

Questi vaccini contengono il microrganismo naturale, che però è stato trattato in modo da ridurne considerevolmente l’aggressività e, quindi, la capacità di causare la malattia.

Sono solitamente molto efficaci, richiedono pochi richiami (cioè le dosi che, a distanza anche di anni dal ciclo vaccinale iniziale,  “risvegliano” nel  sistema immunitario la difesa contro quel microorganismo), ma non possono essere somministrati in soggetti per vari motivi “immunodepressi” (in cui le basse difese immunitarie potrebbero favorire lo sviluppo della malattia anche da parte del microorganismo attenuato).

Un esempio  di questo tipo di vaccino è il vaccino MPRV (antimorbillo-parotite-rosolia-varicella), ma anche il vaccino antinfluenzale per via nasale e il vaccino antipolio Sabin utilizzato in Italia fino agli anni ’80.

Vaccini contenenti microorganismi veri ed interi, ma inattivati

In questo caso il microorganismo contenuto nel vaccino è stato ucciso, e quindi non è in grado di infettare il soggetto. Esso mantiene però tutte le caratteristiche strutturali del microorganismo vero, e quindi è in grado di provocare nel sistema immunitario una reazione difensiva efficace (anche se in genere meno protettiva di quella conferita dai vaccini contenenti microrganismi viventi). Per questo spesso sono necessari più richiami. Possono essere somministrati senza problemi anche a soggetti con ridotte difese immunitarie.

Esempi di questi tipi di vaccino: l’antipolio Salk, attualmente in uso, e l’antiepatite A.

Vaccini purificati

Si tratta di vaccini ottenuti individuando solo le parti del microorganismo riconoscibili dal sistema immunitario e in grado quindi, se inoculati, di evocare  nel soggetto vaccinato una reazione difensiva efficace e precisa.

Anch’essi  sono adatti a vaccinare soggetti immunocompromessi e richiedono più richiami, ma con minori effetti collaterali rispetto ai vaccini inattivati.

Alcuni esempi sono i vaccini antidifterite, antipertosse, antitetano, antinfluenzale, antipapilloma.

Vaccini coniugati

In questo caso il vaccino è costituito da una componente polisaccaridica (zuccheri) della capsula esterna del microrganismo, coniugata (cioè unita) con una proteina di trasporto che ne consente un migliore riconoscimento da parte del sistema immunitario.

Esempi di questo tipo sono l’antimeningococco e l’antipneumococco.

Vaccini a DNA con vettore

Si tratta di una tecnica recente con cui un frammento del microorganismo patogeno (che provoca cioè malattia) contro cui si vuole immunizzare la persona viene inserito in un altro microorganismo (un virus o un batterio) che non è “patogeno” né si moltiplica nell’organismo, ma che una volta iniettato “trasferisce” il proprio materiale genetico alle cellule del soggetto vaccinato, che iniziano così a produrre, oltre alle proprie proteine, anche le proteine del microrganismo patogeno, riuscendo così a evocare una risposta immunitaria efficace verso di esso.

Il vaccino antiebola sfrutta questa tecnologia, e così alcuni vaccini già in fase di utilizzo o vicini alla commercializzazione per Covid-19, come il russo Sputnik, il cinese CansinBio e il britannico-svedese Astra-Zeneca.

Vaccini a mRNA

E’ l’ultima frontiera dei vaccini. L’avvento del Covid ha portato al loro utilizzo nell’essere umano, nonostante da tempo esistessero progetti di questo genere per molte malattie. In questi vaccini viene iniettato nel soggetto da immunizzare un frammento di RNA messaggero del virus.

Nel caso dell’infezione naturale, l’RNA messaggero è responsabile della moltiplicazione del virus all’interno della cellula infettata.

Nel caso del vaccino, invece, viene iniettata solo una parte dell’RNA messaggero. Penetrato nella cellula dell’ospite, esso determina la produzione di particelle proteiche del virus naturale, non in grado di infettare né di provocare malattia, ma riconoscibili dl sistema immunitario, che quindi sviluppa la difesa contro il virus.

In breve tempo, esaurita la sua funzione, l’RNA messaggero si degrada senza conseguenze.

Esempi di questo tipo di vaccino sono solo vaccini antiCovid-19, come il vaccino Pfizer-Biontech e il Moderna.

Come nasce un nuovo vaccino: dalla produzione, alla commercializzazione

Vediamo come si arriva all’offerta di un nuovo vaccino.

In condizioni normali si tratta di un processo che richiede molto tempo per completarsi (anche fino a 20 anni), a meno che non si attivino percorsi più rapidi motivati dalla particolare emergenza clinica ed epidemiologica (come già avvenuto ad esempio per il vaccino contro Ebola e ora per quello contro Covid-19.

Sviluppo del vaccino

Innanzitutto il vaccino deve essere ideato e realizzato tecnicamente in laboratorio. Condizione necessaria perché ciò avvenga è avere la conoscenza approfondita e completa della struttura del virus e del suo comportamento (come infetta una persona, come determina la malattia e i suoi sintomi, ecc.).

Sperimentazione del vaccino

  • Test preclinici: sono condotti su animali, solitamente topi e poi scimmie. Servono a selezionare vaccini che sembrano dare risultati promettenti sull’animale (ma non necessariamente tali risultati saranno confermati sull’uomo) e non provocare effetti collaterali tali da sconsigliare la sperimentazione sull’uomo.
  • Test clinici: sono condotti sull’uomo. Si articolano in 4 fasi:
  1. Fase I: si tratta di studi che coinvolgono poche decine di volontari e servono sia a “tarare” la dose di  vaccino per la sperimentazione, sia a confrontare  la frequenza di effetti collaterali comuni nel vaccino rispetto ad un altro vaccino di riferimento o al placebo (cioè alla “finta” somministrazione di vaccino).
  2. Fase II: qui gli studi coinvolgono molti più volontari (anche qualche migliaio), presso più centri e per diversi mesi, nel corso dei quali viene seguito l’andamento nel tempo della risposta immunitaria al vaccino e la comparsa e frequenza di effetti collaterali.
  3. Fase III:  aumenta ulteriormente il numero di volontari (anche centinaia di migliaia), su cui viene studiato in particolare l’effetto protettivo del vaccino contro la malattia nel corso dei mesi successivi alla somministrazione del vaccino, il grado di efficacia in varie categorie di soggetti (a seconda dell’età, ad esempio), la comparsa di effetti collaterali rari (grazie al gran numero di volontari testati). E’ la fase cruciale che precede l’eventuale autorizzazione alla commercializzazione.
  4. Fase IV:  Anche dopo la commercializzazione, il vaccino continua ad essere monitorato per individuare eventuali eventi avversi molto rari ma gravi, identificabili solo su un campione di milioni di soggetti vaccinati e per valutarne l’efficacia in particolari categorie di persone che non si è potuto testare nelle fasi precedenti della sperimentazione.

Autorizzazione alla commercializzazione

Terminata la fase III, il produttore del vaccino (solitamente si tratta di una joint venture tra un laboratorio e un’azienda farmaceutica; a volte anche di accordi tra produttori in corso d’opera, come nel caso di Astra Zeneca e la russa Gamaleya produttrice del vaccino Sputnik) presenta agli enti preposti all’autorizzazione all’immissione in commercio (l’OMS – Organizzazione Mondiale della Sanità per il mondo intero, EMA – European Medicines Agency per l’Europa, FDA – Food and Drug Administration per gli USA, o gli enti nazionali per altri stati) una corposa documentazione riguardante sia la sperimentazione condotta sia la propria capacità di garantire una adeguata fornitura di dosi di vaccino. L’autorizzazione può essere completa (libera commercializzazione) o con procedura di emergenza e limitata a determinati obiettivi o zone.

Distribuzione

Qui entrano in gioco le autorità sanitarie del singolo paese, che stabiliscono

  • le categorie (tutta la popolazione, solo alcune categorie di popolazione) e
  • le modalità (gratuita/a pagamento, obbligatoria/facoltativa, ecc.)

dell’offerta vaccinale.

Pediatra libero professionista a Bergamo. Tutor di Pediatria per il corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia – Università degli Studi di Milano Bicocca.

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