Vaccini commestibili: quando le piante sostituiscono le iniezioni

Dal 1987, la rabbia è stata combattuta distribuendo nelle regioni a rischio oltre 250 milioni di esche contenenti un vaccino… commestibile! Ed è stato un successo, con una riduzione del 75% della malattia negli animali selvatici, senza effetti collaterali. Nel 2017, i ricercatori dell'Università di Cambridge hanno realizzato un vaccino simile per combattere l'ebola nelle scimmie selvatiche: ancora in fase di 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. 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 nella produzione del vaccino all'interno di una pianta transgenica. Verdura, frutta, ortaggi o cereali possono essere modificati con il gene che codifica per la proteina del patogeno di interesse usando una versione attenuata di un virus che infetta piante, Agrobacterium tumefaciens. Durante l'infezione, Agrobacterium inietta il proprio DNA all'interno della cellula vegetale; ma se una parte del suo genoma viene sostituita con il gene di interesse, il virus si trasforma in un “vettore” per la manipolazione genetica. Così i tessuti vegetali iniziano a sintetizzare la proteina “estranea” e quando mangiamo la lattuga o il pomodoro transgenici, il nostro organismo 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 inducono una buona risposta immunitaria mucosale. Merito delle cellule immunitarie residenti nelle membrane mucose, che rivestono varie cavità nel corpo, inclusi stomaco e intestino, e sono spesso le barriere all'ingresso  dei patogeni. Le applicazioni dei vaccini commestibili vanno dalle malattie animali a quelle 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. I vaccini sono dunque necessari per tutelare la salute di entrambi. Ma la vaccinazione degli animali selvatici è una vera sfida, poiché a differenza di quelli cresciuti cattività, hanno paura degli esseri umani e non sono facilmente avvicinabili. Una delle strategie consiste ad esempio nell'uso di freccette ipodermiche, ma funziona solo se l’animale viene allo scoperto. E  nel caso delle specie che vivono nelle fitte foreste tropicali o in habitat particolarmente inaccessibili, non è facile persuadere l'animale a lasciare il proprio nascondiglio.

I vaccini commestibili rappresentano una valida alternativa, poiché possono essere sparsi in giro all'interno di esche. Sono stabili a temperatura ambiente e pronti per essere mangiati dagli animali. Grazie a questa strategia, i ricercatori hanno 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.

Per la salute degli animali d’allevamento

Sempre in campo veterinario, gli animali da allevamento sono sicuramente sulla lista di quelli che potrebbero beneficiare di un vaccino commestibile. Il controllo delle infezioni negli allevamenti è un grosso problema, che provoca perdite economiche sostanziali ogni anno e conseguenze sulla salute umana. Gli animali d'allevamento sono un'importante fonte di proteine ​​e latticini, ma anche potenziali veicoli di malattie trasmissibili agli esseri umani attraverso il consumo delle loro carni o prodotti derivati.

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 favore: la più grande minaccia per la salute del bestiame sono i parassiti, che entrano attraverso le superfici mucose. I vaccini orali potrebbero stimolare una forte risposta immunitaria esattamente nel sito di ingresso dei patogeni. 

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.

Meglio un’iniezione o un pomodoro?  

La maggior parte delle persone sceglierebbe il secondo. La soluzione perfetta per chi ha paura delle siringhe... ma non solo! I vaccini alimentari possono essere di grande aiuto per la profilassi 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 complicata 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 i ricercatori hanno studiato 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 ed esistono ancora alcuni limiti, come i bassi livelli di espressione della proteina nelle piante e il rischio di indurre tolleranza. L’obiettivo non è stato ancora completamente raggiunto, ma potrebbe esserlo nel prossimo futuro. 

 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