Chimica | Biochimica | Medicina
Mark Aleshkin, 2005 | Campione d’Italia,
Dal primo trasferimento di geni nucleari umani approvato alla fine degli anni ’80, la terapia genica ha attraversato una serie di cambiamenti significativi. Uno di questi è stato l’introduzione dei vettori virali, virus modificati come veicoli per l’introduzione di sequenze genetiche in cellule specifiche come mezzo per sostituire sequenze genetiche difettose o per introdurne di nuove. La scelta del virus deve considerare vantaggi e svantaggi, in modo tale da garantire l’efficienza terapeutica e minimizzare le reazioni avverse.
Argomento
Questo documento tratta la terapia genica basata su vettori virali, la sua efficacia e i suoi difetti nella cura di malattie oncologiche e genetiche. Sono inoltre trattate le caratteristiche di diversi virus quando utilizzati come vettori per il trasporto di materiale genetico. Nello specifico l’obiettivo di questo lavoro di ricerca è di capire come vengono prodotti i vettori virali, quali tipi di virus sono più adatti al trasporto di materiale genetico e infine se la terapia genica ha davvero il potenziale per diventare la cura di tante malattie incurabili.
Metodologia
Il documento descrive, in primo luogo, i processi Upstream e Downstream della produzione di vettori virali, concentrandosi su tecniche biotecnologiche come la cromatografia a esclusione dimensionale e a scambio anionico per la cattura e la purificazione virale, la filtrazione a flusso tangenziale (TFF) per la diafiltrazione. Per motivi di sicurezza, le tecniche citate sono state condotte con alternative di siero proteico innocue come BSA, ADH, GFP e IgG. Per la cromatografia a esclusione dimensionale, le seguenti soluzioni (in PBS) sono state utilizzate: 2 mg/ml BSA, 2 mg/ml ADH, una soluzione a concentrazione sconosciuta di GFP, e una soluzione di controllo ottenuta combinando 1:1:1 le 3 precedenti soluzioni. Per la filtrazione TFF, si è voluto determinare l’influenza di parametri come delta P e pressione di trans-membrana (TMP) sull’andamento della filtrazione. Per determinare il delta P ottimale per la filtrazione TFF, la TMP è stata mantenuta costante a 1,25 bar, mentre il delta P è stato aumentato di 1 bar. Al contrario, per determinare la TMP ottimale, il delta P è stato mantenuto costante a 1 bar, mentre la TMP è stata aumentata di 0,5 bar. La seconda sezione tratta le fasi Upstream e Downstream nella produzione del vaccino COVID-19 con l’adenovirus ricombinante rAd5-S-CoV-2 «Gam-Covid-Vac»
Risultati
Durante la cromatografia di esclusione dimensionale l’ADH a 81kDA ha creato il primo picco più grande, seguito dalla BSA a 66kDA e quindi dalla GFP a 27kDA. La soluzione mista iniziale ha permesso di differenziare i picchi durante l’analisi delle singole soluzioni proteiche. Nella TFF, il flusso ottimale del permeato a 16L/h è stato raggiunto con delta P pari a 2,5bar; mentre il flusso ottimale del permeato a 19L/h è stato raggiunto con la TMP pari a 1,5bar. Alla fine della produzione del vaccino “Gam-Covid-Vac”, sono state ottenute 800 dosi con una quantità di particelle virali pari a 1,07×10^11 che in seguito sono state congelate. 24 ore dopo è stato effettuato uno scongelamento per controllare il titolo virale: il calo del titolo è stato di 3,7%, il che indica un’elevata purezza della forma del vaccino finito.
Discussione
I risultati ottenuti dalla cromatografia a esclusione dimensionale con l’utilizzo di soluzioni proteiche hanno supportato la nostra ipotesi, in quanto questo metodo è estremamente sensibile per la purificazione e il rilevamento di biomateriali come i vettori virali. I risultati ottenuti dagli esperimenti con TMP e delta P hanno supportato la nostra ipotesi, in quanto entrambi i parametri sopra menzionati sono cruciali per un’efficiente filtrazione a flusso tangenziale. La produzione del vaccino a base di adenovirus è un chiaro esempio dell’utilizzo di alcune tecniche utilizzate, come ad esempio la cromatografia quale mezzo per analizzare la purezza del prodotto e, successivamente, tecnica standard di purificazione.
Conclusioni
Dopo aver risposto alle domande poste all’inizio di questo lavoro, è possibile affermare che questo tipo di trattamento sperimentale si sta lentamente stabilizzando nella nostra società e potrebbe presto diventare un buon sostituto di alcuni trattamenti antiquati ancora praticati e anche di alcuni trattamenti e farmaci moderni. E anche se questi metodi di trattamento contengono naturalmente i propri difetti e difficoltà, è certo che nel futuro questi trattamenti diventeranno il prossimo passo evolutivo della medicina rigenerativa umana.
Valutazione del lavoro espressa dall’esperto
Dr. Jonathan Muri
Il lavoro di Mark Aleshkin tratta l’importante e attuale tema dei vettori virali nella terapia genica. Nonostante l’argomento sia complesso e ampio, Mark lo presenta in modo rigoroso e appropriato, usando correttamente termini tecnici, approfondendo i concetti e facendo riferimento a pubblicazioni scientifiche di alto livello.
Durante la revisione del lavoro, Mark ha aggiunto e completato quanto da me richiesto; di conseguenza, il lavoro risulta ora migliorato notevolmente.
Menzione:
buono
Liceo cantonale di Lugano 1
Docente: Prof. Luca Paltrinieri
