Le malattie infettive che colpiscono il bestiame provocano ingenti perdite economiche a livello mondiale, minacciano la sicurezza alimentare e la salute pubblica. Per prevenirle, esistono dei vaccini che solitamente vengono creati con cellule animali, lieviti o colture batteriche. Ma esistono anche possibilità alternative, come il Plant Molecular Farming, che utilizza le piante come “biofabbriche” da cui ricavare molecole ad alto valore aggiunto per ottenere non solo vaccini, ma anche farmaci, anticorpi e persino proteine alimentari.

L’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile (ENEA) ha scelto di puntare proprio sulle piante per elaborare vaccini e kit diagnostici per contrastare alcune malattie di ovini e suini trasmissibili all’essere umano. ENEA coordina infatti il progetto europeo REPRODIVAC, che riunisce 16 partner provenienti da sette paesi diversi, per un valore da 6 milioni di euro, con l’obiettivo di contrastare queste patologie.

Che cos’è REPRODIVAC

Il progetto europeo REPRODIVAC, iniziato ufficialmente nel 2022, si focalizza in particolare su quattro malattie riproduttive del bestiame. La prima è la sindrome riproduttiva e respiratoria dei suini, di origine virale, la seconda è la febbre Q causata dal batterio Coxiella burnetii, che colpisce soprattutto ovini e caprini. Segue l’aborto enzootico ovino causato dal batterio Chlamydia abortus e, infine, la brucellosi suina causata dal batterio Brucella suis.

Queste malattie, infatti, incidono in maniera significativa sulla riproduzione e sulla produttività del bestiame. In caso di focolai, i costi di gestione dell’emergenza possono arrivare fino a 200 miliardi di dollari l’anno, a fronte di una spesa per la prevenzione valutata in circa 20 miliardi. L’obiettivo del progetto, quindi, non è solo migliorare il benessere degli animali e ridurre l'uso di antimicrobici, ma anche rafforzare la redditività degli allevamenti.

Inoltre, i tre batteri citati rappresentano un rischio anche per la salute pubblica, perché sono patogeni trasmissibili direttamente dagli animali infetti all’essere umano. Lo sviluppo di questi vaccini promuove quindi un’ottica One Health, cioè un approccio integrato della medicina che riconosce le profonde interconnessioni tra la salute umana, animale e ambientale.

“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.”

Che cos’è il Plant Molecular Farming

Per questo progetto ENEA ha sviluppato e perfezionato il Plant Molecular Farming, che utilizza alcuni tipi di piante per la produzione di biofarmaci. In particolare, per produrre antigeni virali e batterici o anticorpi, i ricercatori e le ricercatrici di ENEA introducono nella pianta Nicotiana benthamiana, una specie di tabacco selvatico, le informazioni genetiche necessarie alla sintesi dei biofarmaci. Viene quindi sfruttata la capacità naturale di un batterio del suolo (Agrobacterium tumefaciens) di trasferire materiale genetico nelle cellule vegetali. In questo modo la pianta produce la biomolecola nei suoi tessuti, da dove può essere estratta e purificata. Questa tecnologia genetica presenta diversi vantaggi.

“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”, sottolinea la responsabile della divulgazione del progetto REPRODIVAC Maria Elena Villani, ricercatrice del Laboratorio ENEA Biotecnologie GREEN. “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.”

Il futuro di REPRODIVAC

Nei primi tre anni, il progetto si è focalizzato sulla definizione del tipo di risposta immunitaria in grado di conferire protezione contro ciascun agente patogeno, sull’identificazione, la caratterizzazione e la produzione degli antigeni tramite le piante, e infine sull’esecuzione delle prime prove di efficacia in vitro e in vivo, oltre che sulla messa a punto di test diagnostici. In questa fase, REPRODIVAC si sta dedicando anche al perfezionamento e alla semplificazione dei processi di produzione di un vaccino esistente contro il batterio che causa l’aborto enzootico ovino.

Oltre allo sviluppo di nuovi prodotti, gli sforzi della ricerca hanno anche elaborato approcci sperimentali basati sui principi delle 3R (Replacement, Refinement and Reduction; cioè sostituzione, perfezionamento e riduzione). Lo scopo è infatti 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.

In copertina: immagine Envato