Sistema immunitario-immagine: credito: Unsplash/CC0 Public Domain.
Perché il sistema immunitario umano riesce spesso a ricordare una vaccinazione per tutta la vita? I ricercatori della Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) e della Universitätsklinikum Erlangen hanno ora indagato su questo quesito. Il loro studio fornisce una risposta sorprendentemente chiara: le cellule immunitarie responsabili della memoria immunologica sembrano passare in una sorta di modalità standby in una fase iniziale. Possono sopravvivere per molti decenni in questo stato.
I risultati sono stati ora pubblicati sulla rivista Nature Immunology.
Il team di ricerca ha utilizzato il vaccino contro la febbre gialla come sistema modello. A ragione, poiché è considerato uno dei migliori esempi di vaccinazione efficace nell’uomo. Per la maggior parte delle persone, richiede una sola iniezione. Ciononostante, il suo effetto protettivo è eccezionalmente forte e spesso dura per tutta la vita. Questo rende il vaccino ideale come “modello” per comprendere come si sviluppa una memoria immunologica stabile.
I ricercatori hanno esaminato più di 50 adulti sani che avevano appena ricevuto il vaccino contro la febbre gialla e ne hanno monitorato la risposta immunitaria per un anno intero. Hanno anche analizzato campioni di sangue di individui vaccinati contro la febbre gialla tra sette e 26 anni prima. Ciò ha permesso un confronto diretto tra le caratteristiche esibite dalle cellule immunitarie dell’organismo subito dopo la vaccinazione e quelle che mantengono per decenni.
Combattenti vigorosi, sentinelle longeve
Il team ha concentrato la propria attenzione sui cosiddetti linfociti T. Esistono molti tipi diversi di queste cellule nell’organismo, ognuno specializzato contro una specifica categoria di agenti patogeni. Dopo un’infezione da febbre gialla (o una vaccinazione), i tipi di linfociti T che prendono di mira le cellule del corpo infette dal virus della febbre gialla si moltiplicano. Questo crea rapidamente un intero arsenale di cellule immunitarie adatte. La maggior parte di esse muore dopo aver combattuto con successo il virus. Tuttavia, alcune “cellule della memoria” persistono a lungo termine.
Anche all’inizio della risposta immunitaria, non tutti i linfociti T sono dedicati alla difesa contro i patogeni. Alcuni rimangono in guardia in futuro, spesso per decenni. “In caso di una nuova infezione, possono quindi moltiplicarsi molto rapidamente”, spiega il Prof. Dr. Kilian Schober, Professore Heisenberg di Immunologia delle Cellule T presso l’Istituto di Microbiologia dell’Uniklinikum di Erlangen, che ha guidato lo studio.
“Il sistema immunitario reagisce quindi molto più rapidamente rispetto al primo incontro con l’agente patogeno e riesce a stroncare l’infezione sul nascere“. Questa memoria immunologica è anche il motivo principale per cui la vaccinazione protegge dalle malattie.
Ma in che modo esattamente queste cellule T della memoria a lunga vita differiscono dalle loro controparti attive nella difesa dalle infezioni? Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno misurato, tra gli altri fattori, il tasso metabolico delle cellule T specifiche della febbre gialla.
“Siamo riusciti a dimostrare che alcuni di loro, in particolare quelli che in seguito formeranno la memoria immunologica, passano precocemente a una sorta di modalità di risparmio energetico”, afferma Sina Frischholz del gruppo di ricerca di Schober, che ha svolto la maggior parte del lavoro sperimentale nell’ambito del suo dottorato. “Rallentano notevolmente il loro metabolismo e possono quindi sopravvivere per anni e decenni”.
Il team è rimasto sorpreso dalla chiarezza con cui questo principio è emerso. “Le cellule immunitarie più resistenti non sono quelle più attive, ma quelle che imparano molto presto a usare le proprie riserve energetiche con parsimonia”, sottolinea Frischholz.
Una delle sostanze utilizzate dal team per le misurazioni è stata la puromicina. Più una cellula è attiva, maggiore è la quantità di questa sostanza che incorpora nelle sue proteine. Utilizzando questa correlazione, i ricercatori sono stati in grado di determinare in che modo l’attività metabolica delle singole cellule T fosse influenzata dalla vaccinazione contro la febbre gialla.
“Questi dati lo dimostrano molto chiaramente: la memoria immunitaria a lungo termine si basa sulla moderazione, non su un’attività costantemente elevata”, spiega la collega di Schober, la Dott.ssa Ev-Marie Schuster, che ha contribuito con la sua competenza nel campo del metabolismo cellulare.
Questo schema era già evidente nelle prime settimane dopo la vaccinazione ed è stato confermato nei soggetti sottoposti al test la cui vaccinazione risaliva a molti anni prima. L’elevata quantità e varietà dei valori misurati ha richiesto elaborate valutazioni computerizzate. “Solo attraverso un’analisi bioinformatica sistematica siamo stati in grado di riconoscere la stabilità di questo programma di risparmio energetico nel corso dei decenni”, afferma la Dott.ssa Myriam Grotz, responsabile dell’analisi dei dati.
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Le osservazioni valgono anche per la vaccinazione anti-COVID
Per garantire che questo sia un principio generale, il team ha anche testato i propri risultati su due diversi modelli murini di infezioni batteriche e virali. I ricercatori hanno anche esaminato individui che avevano ricevuto di recente un vaccino contro il SARS-CoV-2. La correlazione trovata è risultata evidente anche in queste analisi. “Questo dimostra che il riposo metabolico non è un caso speciale della vaccinazione contro la febbre gialla, ma un principio fondamentale dell’immunobiologia delle cellule della memoria“, afferma il professor Schober.
Un sistema immunitario permanentemente forte non si basa quindi su prestazioni costantemente al massimo. “Il fattore chiave sembra essere la capacità delle singole cellule immunitarie di rallentare al momento giusto, rimanendo così operative per decenni“, sottolinea Schober. “Questo cambia la nostra comprensione di come si sviluppa un’immunità duratura e potrebbe contribuire allo sviluppo di vaccini e immunoterapie più mirati”.