Come funzionano i vaccini: La scienza, i principali tipi e la storia spiegati

I vaccini funzionano mostrando al sistema immunitario una versione inoffensiva dell'antigene di un agente patogeno - la parte di un batterio o di un virus che il corpo riconosce come estranea - secondo l'ufficio regionale europeo dell'Organizzazione mondiale della sanità. Questa esposizione allena il sistema immunitario senza causare la malattia stessa.

Il meccanismo immunitario

Quando il sistema immunitario incontra un antigene, le cellule bianche del sangue chiamate linfociti B producono anticorpi modellati per legarsi a quello specifico antigene, spiega l'OMS Europa. Questi anticorpi possono bloccare direttamente l'agente patogeno o marchiarlo per la distruzione da parte di altre cellule immunitarie come i fagociti.

Il sistema immunitario mantiene anche cellule 'memoria' dopo questo incontro. L'OMS Europa nota che l'infezione naturale iniziale di una persona non vaccinata può richiedere da sette a dodici giorni prima che il corpo monti una difesa efficace - un ritardo durante il quale può verificarsi una malattia grave o la morte. La vaccinazione consente alla risposta della memoria di formarsi in anticipo, quindi un incontro successivo con il vero agente patogeno attiva una reazione più veloce e più forte. L'OMS Europa aggiunge che l'immunità derivante da questa memoria può durare per anni, decenni o una vita intera, anche se sottolinea che i vaccini di routine sono 'molto efficaci' ma 'nessuno è efficace al 100%', ecco perché alcuni vaccini richiedono dosi multiple.

Immunità attiva versus passiva

Il Pink Book della CDC, il manuale di riferimento dell'agenzia sulle malattie prevenibili con vaccino, distingue due vie verso l'immunità. L'immunità passiva deriva da anticorpi prodotti da un'altra fonte, come un feto che riceve anticorpi materni durante la gravidanza; offre una protezione immediata ma temporanea che svanisce nel corso di settimane o mesi. L'immunità attiva si sviluppa quando il sistema immunitario di una persona risponde - o a un'infezione naturale o a un vaccino - e, a causa della memoria immunologica, di solito dura anni o una vita intera.

Principali tipi di vaccini

Il Pink Book della CDC raggruppa la maggior parte dei vaccini tradizionali in due ampie categorie. I vaccini vivi attenuati contengono una forma indebolita del virus o del batterio che ancora si replica nel corpo, producendo una risposta immunitaria che il Pink Book descrive come 'virtualmente identica' a un'infezione naturale; questi in genere hanno bisogno solo di una dose iniettata. I vaccini inattivati non possono replicarsi e si dividono in diversi sottotipi: i vaccini a cellule intere utilizzano un agente patogeno ucciso (esempi includono vaccini contro la poliomielite, l'epatite A e la rabbia); i vaccini a sottounità utilizzano solo pezzi protettivi dell'organismo (influenza, pneumococco); i vaccini tossoidali utilizzano una tossina batterica inattivata (difterite, tetano); i vaccini coniugati allegano chimicamente un polisaccaride a una proteina per migliorare la risposta nei bambini piccoli; e i vaccini ricombinanti utilizzano la tecnologia del DNA per produrre antigeni specifici (epatite B, HPV).

Due piattaforme più recenti sono state utilizzate ampiamente durante la pandemia di COVID-19. La guida ai vaccini COVID-19 della CDC spiega che i vaccini mRNA, utilizzati nei vaccini Pfizer-BioNTech e Moderna, forniscono istruzioni genetiche prodotte in laboratorio che indicano alle cellule muscolari di produrre brevemente una parte inoffensiva della proteina spike del virus; il sistema immunitario reagisce quindi a quella proteina visualizzata prima che l'mRNA stesso sia scomposto e rimosso dal corpo. I vaccini a sottounità proteica, come quello di Novavax, iniettano invece il pezzo di proteina spike direttamente insieme a un adiuvante che rafforza la risposta immunitaria.

Origini: dalla variolazione al vaccino di Jenner

La pratica di esporre deliberatamente le persone a una forma lieve di una malattia per prevenire un caso grave precede la vaccinazione moderna di secoli. La risorsa sulla storia della vaccinazione dell'OMS afferma che la variolazione - l'uso del materiale delle piaghe vaiolose per indurre un'infezione più lieve - potrebbe risalire già al 200 a.C., con tecniche documentate in Cina dalla metà del 1500 e in India nel 18° secolo. Lady Mary Wortley Montagu ha introdotto la pratica in Europa nel 1721 dopo averla osservata nell'Impero Ottomano, e nelle colonie americane la tecnica, conosciuta attraverso gli africani occidentali asserviti, è stata resa nota da Cotton Mather durante un'epidemia di vaiolo in Massachusetts nel 1721.

Il vaccino moderno è emerso nel maggio 1796, quando il medico inglese Edward Jenner ha inoculato il giovane James Phipps, di otto anni, con materiale da una piaga di vaiolo bovino sulla mano della muggina Sarah Nelmes, secondo la pagina di storia dell'OMS. Due mesi dopo, nel luglio 1796, Jenner ha esposto deliberatamente Phipps a materiale vaioloso; Phipps non ha sviluppato la malattia, rendendolo, secondo l'OMS, 'la prima persona ad essere vaccinata contro il vaiolo.' Ulteriori test entro il 1801 avevano confermato l'efficacia del metodo.

Dalla vaccinazione obbligatoria all'eradicazione globale

Secondo l'OMS, la vaccinazione obbligatoria contro il vaiolo è iniziata in Gran Bretagna e in parti degli Stati Uniti negli anni 1840 e 1850. Negli anni 1950, una versione termoestabile e liofilizzata del vaccino ha eliminato la necessità di refrigerazione costante, aiutando una distribuzione più ampia. L'OMS ha chiesto l'eradicazione globale del vaiolo nel 1958, e il Programma di eradicazione intensiva del vaiolo è iniziato nel 1967 utilizzando un vaccino liofilizzato sviluppato in Unione Sovietica.

La malattia è stata eliminata regione per regione: dall'America del Sud nel 1971, dall'Asia nel 1975 e dall'Africa nel 1977, afferma la cronologia dell'OMS. L'Organizzazione mondiale della sanità ha ufficialmente dichiarato il vaiolo eradicato nel 1980 - l'unica malattia umana eliminata attraverso la vaccinazione fino ad oggi, secondo l'OMS.