Una svolta nella purificazione apre le porte ai vaccini a basso costo
I vaccini sono un elemento indispensabile della sanità pubblica. La produzione di vaccini richiede tuttavia la lavorazione a valle di biofarmaci, un’attività notoriamente costosa e ad alta intensità di acqua. La pressione sulle risorse è particolarmente acuta nei paesi in via di sviluppo, dove la sostenibilità dell’acqua rappresenta un problema importante. «Dopo esser stato prodotto nel bioreattore, il biofarmaco deve essere estratto, purificato e formulato», spiega il coordinatore del progetto DiViNe Manuel Carrondo, direttore dell’Istituto di Biologia sperimentale e Tecnologia (iBET) in Portogallo. «Nell’industria dei vaccini, i processi di purificazione sono particolarmente complessi in quanto qualsiasi contaminante deve essere rimosso attraverso molteplici fasi di eliminazione. Gli attuali processi di purificazione consentono di ottenere bassi rendimenti del prodotto finale e possono rappresentare fino all’80 % dei costi totali di produzione», aggiunge Carrondo.
Produzione di vaccini sostenibile
Il progetto europeo DiViNe ha deciso di affrontare questi problemi economici e ambientali sviluppando una piattaforma integrata di purificazione dei vaccini in grado di garantire rendimenti più elevati e una minore impronta ambientale. Ciò è stato possibile principalmente grazie alla combinazione di due tecnologie innovative: quella delle nanofitine, proteine artificiali in grado di legare selettivamente gli antigeni, e quella delle membrane biomimetiche altamente selettive e a basso consumo energetico. Affilogic e iBET stavano spingendo le nanofitine come farmaci candidati, abbiamo quindi iniziato a chiederci se queste potessero essere utilizzate per l’elaborazione a valle dei vaccini. «È iniziato così il progetto DiViNe». La prima fase di purificazione prevede una fase di cattura, in cui un prodotto target, in genere un biofarmaco, viene isolato e concentrato. Nel progetto DiViNe, le nanofitine sono state specificamente progettate per «catturare» tre famiglie di vaccini: è la prima volta che il cosiddetto «concetto di affinità» viene utilizzato per la purificazione dei vaccini. Queste nanofitine «selettive per affinità» sono legate a microsfere per cromatografia impacchettate in colonne da Merck KGaA. Il brodo estratto dal bioreattore passa attraverso queste colonne. Gli antigeni vengono pescati, mentre l’acqua e le impurità vengono lavate via. Infine, un tampone recupera l’antigene purificato dalla colonna. La seconda innovazione chiave è stata quella di incorporare le acquaporine, proteine che aiutano le cellule ad assorbire l’acqua, in una membrana porosa. È stato dimostrato che in questo modo è possibile separare l’acqua dai contaminanti con un basso consumo energetico e garantire che l’acqua possa essere riciclata nel processo di produzione del vaccino.
Una serie di successi
«Nei primi 2 anni, tutti i nostri partner hanno dovuto trovare il modo migliore per combinare il loro know-how e la loro creatività per ottenere la prova di concetto», spiega Carrondo. «Il terzo anno, però, i risultati hanno cominciato a essere incoraggianti». GSK ha introdotto un nuovo candidato vaccino il cui sviluppo si stava rivelando molto difficile e il progetto ha fatto notevoli progressi su altre due famiglie di vaccini. Le membrane biomimetiche prodotte dalla start-up danese Aquaporin hanno sistematicamente prodotto buoni risultati nel recupero dell’acqua di scarico, permettendone il riciclaggio nel processo di produzione e rafforzando la posizione di Aquaporin nel settore, in vista di un’espansione nei mercati correlati. «I risultati sono stati così tanti per tutti, e ora li stiamo traducendo in brevetti», afferma Carrondo. «Il successo del progetto garantirà il proseguimento della collaborazione tra i partner anche dopo la sua conclusione ufficiale. In particolare, possiamo utilizzare le banche di cellule prodotte da GenIbet Biopharmaceuticals per produrre le nanofitine per la commercializzazione».
Parole chiave
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