Gli scienziati della Johns Hopkins sviluppano un vaccino a DNA contro la tubercolosi da somministrare tramite spray nasale.

I risultati sono stati pubblicati sul Journal of Clinical Investigation .

La tubercolosi affligge l’umanità da almeno 6.000 anni e rimane una delle malattie infettive più letali al mondo. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), circa un quarto della popolazione mondiale, ovvero circa 2 miliardi di persone, è portatrice di un’infezione tubercolare latente senza manifestare sintomi. Nel 2024, oltre 10 milioni di persone hanno sviluppato la tubercolosi attiva e 1,2 milioni sono morte a causa della malattia, rendendola la principale causa di morte dovuta a un singolo agente patogeno infettivo.

Servono nuovi approcci per il trattamento della tubercolosi

L’OMS ha sottolineato la necessità di vaccini terapeutici in grado di integrare le terapie farmacologiche esistenti. Tali vaccini potrebbero potenzialmente abbreviare i lunghi cicli di trattamento e migliorare gli esiti, soprattutto considerando che le terapie multidrug possono risultare difficili da completare per i pazienti e che le forme di tubercolosi resistenti ai farmaci continuano a diffondersi.

I risultati del nuovo studio della Johns Hopkins suggeriscono che questo approccio vaccinale potrebbe contribuire ad affrontare tali sfide.

“Somministrato insieme alla terapia farmacologica di prima linea contro la tubercolosi, il nostro vaccino intranasale a base di DNA fuso ha aiutato i topi infetti a eliminare più rapidamente i batteri responsabili della malattia, ha ridotto l’infiammazione polmonare e ha prevenuto le ricadute al termine del trattamento”, afferma l’autore principale dello studio, il dottor Styliani Karanika, membro della facoltà del Johns Hopkins Center for Tuberculosis Research e professore assistente di medicina presso la Johns Hopkins University School of Medicine. “Il vaccino ha anche contribuito a migliorare l’efficacia della potente combinazione di farmaci antitubercolari bedaquilina, pretomanid e linezolid, suggerendo che potrebbe essere utilizzato in combinazione con i trattamenti contro la tubercolosi farmaco-resistente per aiutare l’organismo a combattere la malattia, anche nei casi più difficili da trattare.”

Come funziona il vaccino sperimentale contro la tubercolosi

Secondo Karanika, il vaccino combina due geni, relMtb e Mip3α, e viene somministrato per via nasale per sfruttare diversi meccanismi biologici che possono rafforzare l’immunità contro la tubercolosi.

“Innanzitutto, i batteri della tubercolosi possiedono un gene, relMtb, che produce una proteina, RelMtb, per aiutare i microbi a sopravvivere in condizioni ostili come l’esposizione agli antibiotici, la carenza di ossigeno e la limitazione dei nutrienti, entrando in uno stato persistente di tolleranza ai farmaci”, spiega. “La fusione di relMtb con il gene Mip3α produce un segnale che attrae le cellule dendritiche immature, cellule chiave che raccolgono le proteine ​​della tubercolosi e le ‘presentano’ alle cellule T, le cellule immunitarie che contribuiscono a coordinare un attacco mirato contro i batteri della tubercolosi.”

Il vaccino è inoltre progettato per concentrare l’attività immunitaria nel punto in cui hanno origine le infezioni da tubercolosi.

“Infine, la somministrazione intranasale concentra la vaccinazione sulla mucosa respiratoria nei polmoni, dove si verifica l’infezione da tubercolosi, contribuendo a generare un’immunità cellulare T localizzata e duratura nelle vie aeree e nei polmoni, insieme a risposte immunitarie sistemiche”, afferma Karanika.

Risposte immunitarie intense negli studi sugli animali

Combinando questi meccanismi, i ricercatori hanno cercato di rafforzare le difese immunitarie direttamente all’interno del tratto respiratorio. Negli esperimenti sui topi, il vaccino ha aumentato il reclutamento e l’attivazione delle cellule dendritiche, ha migliorato l’organizzazione delle cellule dendritiche e delle cellule T nel tessuto polmonare e ha generato risposte durature delle cellule T stimolate dall’antigene, sia a livello locale che sistemico, da parte delle cellule CD4 (note anche come cellule T helper) e CD8 (note anche come cellule T citotossiche).

Il team ha inoltre valutato il vaccino sulle scimmie rhesus. Il vaccino a DNA somministrato per via nasale ha generato risposte immunitarie misurabili specifiche per la tubercolosi sia nel flusso sanguigno che nelle vie respiratorie. Queste risposte erano simili a quelle associate alla riduzione dei livelli batterici nei polmoni dei topi vaccinati.

I ricercatori hanno osservato che le risposte immunitarie duravano per almeno sei mesi, suggerendo che il vaccino potrebbe fornire una protezione duratura. Tuttavia, Karanika fa notare che lo studio sui primati ha valutato solo l’attivazione immunitaria e non ha testato la risposta degli animali a una vera e propria infezione da tubercolosi.

Afferma che saranno necessarie ulteriori ricerche prima che il vaccino possa passare alla fase di sperimentazione clinica sull’uomo.

“Questi dati sui primati non umani sono incoraggianti perché dimostrano che il vaccino Mip3α/relMtb può generare risposte immunitarie durature, stimolate dall’antigene, in un modello animale il cui sistema immunitario assomiglia maggiormente a quello umano”, afferma Karanika. “Questo ci fornisce un importante ponte traslazionale tra gli studi di efficacia sui topi e l’ulteriore lavoro preclinico necessario prima delle sperimentazioni sull’uomo.”

Contrastare i pazienti affetti da tubercolosi persistente con l’immunoterapia.

I ricercatori ritengono che i loro risultati supportino una strategia di trattamento più ampia, incentrata sull’eliminazione dei batteri tubercolari persistenti attraverso l’immunoterapia, piuttosto che affidarsi esclusivamente agli antibiotici per uccidere i batteri in fase di crescita attiva.

Poiché i vaccini a DNA sono generalmente stabili e possono essere prodotti in modo efficiente, questo approccio potrebbe offrire vantaggi pratici qualora studi futuri dimostrassero benefici simili anche negli esseri umani.

Insieme a Karanika, il gruppo di ricerca della Johns Hopkins comprendeva Tianyin Wang, Addis Yilma, Jennie Ruelas Castillo, James Gordy, Hannah Bailey, Darla Quijada, Kaitlyn Fessler, Rokeya Tasneen, Elisa M. Rouse Salcido, Farah Shamma, Harley Harris, Fengyixin Chen, Rowan Bates, Heemee Ton, Jacob Meza, Yangchen Li, Alannah Taylor, Jean Zheng, Jiaqi Zhang, Theodoros Karantanos, Amanda Maxwell, Eric Nuermberger, J. David Peske, Richard Markham e Petros Karakousis.

I finanziamenti federali per lo studio provenivano dalle sovvenzioni R01AI148710, K24AI143447, P30AI18436, K08AI174959 e P30CA006973 dei National Institutes of Health.

Ulteriori contributi sono arrivati ​​dal Gilead HIV Research Scholar Award, dal Johns Hopkins University Tuberculosis Research Advancement Center Developmental Award, dal Center for HIV/AIDS Developmental Award del Johns Hopkins University Center for AIDS Research, dal Willowcraft Foundation Award, dal Johns Hopkins University Clinician Scientist Award e dalla Potts Memorial Foundation.

Karanika, Gordy, Markham e Karakousis sono inventori del brevetto PCT/US2023/065584 per il vaccino Mip3α/relMtb. Gli autori non hanno segnalato alcun conflitto di interessi.

Styliani Karanika, Tianyin Wang, Addis Yilma, Jennie Ruelas Castillo, James T. Gordy, Hannah Bailey, Darla Quijada, Kaitlyn Fessler, Rokeya Tasneen, Elisa M. Rouse Salcido, Farah Shamma, Harley T. Harris, Fengyixin Chen, Rowan E. Bates, Heemee Ton, Jacob Meza, Yangchen Li, Alannah D. Taylor, Jean J. Zheng, Jiaqi Zhang, Theodoros Karantanos, Amanda R. Maxwell, Eric Nuermberger, J David Peske, Richard B. Markham, Petros C. Karakousis. Immunotherapy targeting drug-tolerant Mycobacterium tuberculosis persisters accelerates tuberculosis cure in preclinical models. Journal of Clinical Investigation, 2026; 136 (7) DOI: 10.1172/jci196648