Le piante trasformate in vere e proprie “biofabbriche” per la produzione di molecole destinate a vaccini e kit diagnostici contro malattie che colpiscono ovini e suini e possono essere trasmesse all’uomo. È questo l’obiettivo del progetto europeo ENEA, impegnata nel coordinamento del programma REPRODIVAC, finanziato con 6 milioni di euro per il contrasto alle patologie zoonotiche. Il progetto si basa sulla tecnologia del Plant Molecular Farming, piattaforma sviluppata e perfezionata da ENEA in oltre vent’anni di ricerca, che consente di utilizzare le piante come sistemi biologici per la produzione di biofarmaci. Per ottenere antigeni virali e batterici e anticorpi, i ricercatori inseriscono nella pianta Nicotiana benthamiana le informazioni genetiche necessarie alla sintesi delle molecole. Il trasferimento del materiale genetico avviene grazie al batterio del suolo Agrobacterium tumefaciens, naturalmente in grado di introdurre geni nelle cellule vegetali. Una volta “programmata”, la pianta produce direttamente nei propri tessuti le biomolecole di interesse, che vengono successivamente estratte e purificate per l’impiego in ambito sanitario.
“Attualmente le nostre attività sono focalizzate sulla produzione di antigeni, ovvero molecole presenti su virus e batteri patogeni che vengono riconosciute dal sistema immunitario per attivare una risposta di difesa specifica”, spiega la coordinatrice del progetto per ENEA Selene Baschieri, ricercatrice del Laboratorio Biotecnologie GREEN presso il Dipartimento Sostenibilità. “Questi antigeni rappresentano strumenti biologici fondamentali e saranno utilizzati per la formulazione di nuovi vaccini, se le prove in vitro e in vivo confermeranno la loro efficacia nell’attivare risposte immunitarie in grado di conferire protezione negli animali”.
“I costi e i tempi di produzione delle biomolecole con il Plant Molecular Farming sono significativamente inferiori rispetto a quelli dei farmaci biologici prodotti in colture cellulari di mammifero. Dall’idea al prodotto possono essere sufficienti poche settimane. Inoltre, queste tecnologie potrebbero essere più accessibili per i paesi in via di sviluppo, dove spesso le malattie zoonotiche, ossia trasmissibili dagli animali agli uomini, sono più diffuse e le infrastrutture per la produzione farmaceutica tradizionale scarse”, sottolinea la responsabile della divulgazione del progetto REPRODIVAC Maria Elena Villani, ricercatrice del Laboratorio ENEA Biotecnologie GREEN.
Il progetto REPRODIVAC si focalizza su 4 malattie riproduttive del bestiame: la sindrome riproduttiva e respiratoria dei suini (PRRS) di origine virale, la febbre Q causata dal batterio Coxiella burnetii che colpisce soprattutto ovini e caprini, l’aborto enzootico ovino causato dal batterio Chlamydia abortus e la brucellosi suina causata dal batterio Brucella suis. Queste malattie causano importanti perdite economiche a livello globale, in quanto incidono in maniera significativa sulla riproduzione e sulla redditività del bestiame, in particolare di bovini, ovini e suini con costi di gestione dell’emergenza in caso di focolai che arriverebbero fino a 200 miliardi di dollari l’anno, a fronte di una spesa per la prevenzione valutata in circa 20 miliardi. Inoltre, i tre batteri[5] rappresentano un rischio anche per la salute pubblica in quanto agenti patogeni trasmissibili direttamente dagli animali infetti all’uomo.
In generale, nei primi 36 mesi del progetto REPRODIVAC, le attività scientifiche dei team di ricerca coinvolti si sono concentrate sulla definizione del tipo di risposta immunitaria in grado di conferire protezione contro ciascun agente patogeno, sull’identificazione e caratterizzazione degli antigeni bersaglio della risposta immunitaria protettiva, sulla produzione degli antigeni selezionati mediante l’utilizzo di cellule o piante come “biofabbriche” e sull’esecuzione delle prime prove di efficacia in vitro e in vivo, oltre che sulla messa a punto di test diagnostici. Attualmente il progetto REPRODIVAC si sta dedicando anche al perfezionamento e alla semplificazione del processo di produzione di un vaccino esistente contro C. abortus. Questa attività è stata portata a termine con successo e il protocollo migliorato è stato trasmesso a uno dei partner commerciali per la valutazione e l’ulteriore industrializzazione.
Oltre allo sviluppo di nuovi prodotti, gli sforzi della ricerca sono dedicati anche alla messa a punto di approcci sperimentali basati sui principi delle 3R (Replacement, Refinement and Reduction), finalizzati a sostituire, ridurre e affinare l’uso di animali nella ricerca scientifica, promuovendo metodi più etici e al tempo stesso scientificamente validi per valutare l’efficacia di medicinali di nuova concezione.