”La storia degli antibiotici contro le malattie infettive ha inizio nel 1700 quando lo scienziato inglese Edward Jenner scoprì come sconfiggere il vaiolo.
Nella storia della medicina moderna le vaccinazioni sono lo strumento che più ha contribuito a salvare milioni di vite umane. I dati dell’Organizzazione Mondiale della Sanità parlano chiaro: grazie ai vaccini, in particolare quelli che proteggono da difterite, pertosse, morbillo e tetano, sono quasi 3 milioni i bambini che ogni anno vengono salvati da morte certa.
In questo drammatico periodo di pandemia da Covid-19 si è spesso sentito dire che solo la scoperta di un vaccino efficace ci permetterà un completo ritorno alla normalità. E ora che quel traguardo sembra essere più vicino, grazie ad alcuni nuovi vaccini, non possiamo che sperare al meglio. Può essere interessante, quindi, ripercorrere alcuni episodi della storia secolare dei vaccini, che può dimostrare quanto, in effetti, ci sia di vero in quest’affermazione.
La storia dei vaccini inizia sul finire del 1700 è forse uno dei capitoli più ricchi, affascinanti e avvincenti della storia della medicina. “Ricco” perché include non solo una serie di straordinarie scoperte in diversi campi della biomedicina – dall’esistenza dei batteri e dei virus, alle dinamiche ecologiche ed evoluzionistiche dei complessi rapporti fra “germe”, “vettore” e “ospite”, fino ai delicati meccanismi del sistema immunitario umano – ma anche di dibatti e, a volte, veri e propri scontri ideologici e politici.
Se a quel tempo fosse esistito il premio Nobel, lo scienziato inglese Edward Jenner l’avrebbe vinto a mani basse. A lui va il merito di aver ideato e sperimentato il primo vaccino della storia. All’epoca il vaiolo, nella sola Europa, mieteva oltre 400 mila vittime all’anno e se contratto in tenera età risultava letale nell’80% dei casi.
Ma Vediamo brevemente come funzionano le nostre difese in caso di attacco da parte di agenti estranei all’organismo: esso è composto da cellule diverse, ognuna con funzioni specifiche, e molecole circolanti che lavorano insieme per riconoscere ed eliminare gli agenti estranei all’organismo come batteri, parassiti, funghi e virus ma anche cellule infettate da agenti patogeni e cellule tumorali. Le nostre difese immunitarie sono naturalmente vigili e pronte ad intervenire in caso di emergenza, mettendo in pratica le necessarie contromisure per difendere l’organismo e mantenerlo sano. Il sistema immunitario attua due forme di difesa: l’immunità aspecifica o innata e l’immunità specifica o adattativa. La prima, chiamata semplicemente immunità naturale, è in grado di agire con rapidità contro l’agente estraneo che viene riconosciuto come una minaccia. È presente fin dalla nascita e comprende sia le barriere dell’organismo (la pelle, le membrane mucose presenti nelle parti del corpo a diretto contatto con l’esterno, come ad esempio bocca, naso e orecchie e le secrezioni come la saliva o il sudore) che cellule e proteine circolanti che fungono da regolatori e mediatori della risposta infiammatoria dell’organismo. Se l’agente aggressivo supera questa barriera, l’organismo reagisce producendo e mobilizzando cellule e sostanze che servono a fronteggiare e riparare i danni subiti. La seconda, chiamata anche immunità acquisita, si sviluppa invece dopo la nascita, durante il primo anno di vita, e viene potenziata ed “educata” in risposta alle infezioni e agli agenti estranei che incontra. Essendo una risposta che l’organismo fabbrica su misura a seconda dell’agente estraneo, l’immunità specifica o adattiva è molto più veloce ed efficace rispetto a quella innata, può essere rafforzata con le vaccinazioni e possiede meccanismi atti a instaurare memoria degli agenti incontrati e della specifica risposta instaurata. Si tratta di una difesa mirata nei confronti di determinati antigeni, ovvero sostanze che il nostro organismo riconosce come estranee.
Davvero affascinante.
Ecco come nacque il primo vaccino della storia
La svolta avvenne osservando la realtà: Jenner era un uomo colto che aveva avuto un’educazione di alto livello. Per esempio, era stato allievo del celebre John Hunter, forse il
più importante chirurgo del suo tempo, oltre che anatomista e naturalista. Egli constatò che le mungitrici che contraevano il vaiolo bovino (una forma molto più lieve del vaiolo che colpisce l’uomo) e che successivamente guarivano, non contraevano mai il vaiolo umano. Doveva esserci nel loro corpo “qualcosa” in grado di proteggerle. Partendo da questa osservazione prelevò del materiale dalle lesioni cutanee di queste donne e lo iniettò in un bimbo di 8 anni, il figlio del suo giardiniere. La somministrazione, dopo un breve rialzo febbrile, non causò nessun altro effetto. Successivamente, qualche settimana dopo, iniettò del materiale proveniente da vaiolo umano per verificare l’effettiva immunità del bambino. Non si verificò nessun effetto: il ragazzo era diventato immune alla malattia. Esisteva già una pratica secolare che potremmo definire “proto-vaccinale”, quella cioè della “variolizzazione”, basata sull’osservazione secondo la quale chi guariva dalla malattia poi ne restava immune. Si inoculava nel paziente sano del pus o della polvere delle escare (porzione di tessuto andata incontro a fenomeni necrotici) prelevate da un individuo affetto da una forma lieve di vaiolo, pensando, così, che potesse contrarre anch’egli una forma lieve e risultare, poi, immune per tutta la vita alla malattia, lieve o grave che fosse.
Era stato creato in maniera folle se si considera come avvenne la sperimentazione del primo vaccino della storia.
La scoperta di Edward Jenner ben presto si diffuse dall’Europa alle Americhe. Molti medici coraggiosi, fra cui l’italiano Luigi Sacco, noto come il “Jenner italiano” e al quale è ancora dedicato l’ospedale Sacco – appunto – di Milano, sperimentarono su se stessi il vaccino, inoculandosi prima il vaiolo vaccino e poi quello umano per provare l’avvenuta immunizzazione. Inoltre, già Jenner aveva scoperto che il vaiolo vaccino poteva essere trasmesso da uomo a uomo, e questo permetteva di avere sempre a disposizione una fonte di pus vaccinico per procedere a nuove vaccinazioni.
È interessante notare che, a parte il vago timore che l’inoculazione di una malattia animale potesse avere effetti pericolosi nell’uomo – alcuni, persino, paventarono il timore di acquisire i “vizi” delle vacche – e a parte alcune timide, a dire il vero, perplessità teologiche, secondo le quali il vaccino contravveniva i piani di Dio, la questione maggiormente dibattuta in diversi Stati europei nel corso dell’Ottocento e dei primi anni del Novecento fu quella dell’obbligatorietà della vaccinazione.
Proprio questa procedura permise la prima campagna internazionale di vaccinazione della storia, che fu condotta contro il vaiolo nelle colonie spagnole delle Americhe fra 1803 e 1806 dal medico Francisco Javier de Balmis. A Città del Messico, Balmis fu nominato chirurgo senior presso l’ospedale militare di Amor de Dios nel 1786. Lì lavorò a studi sulla cura della lebbra e delle malattie veneree. Mentre era a Madrid, Balmis venne a sapere della scoperta di Edward Jenner del vaccino contro il vaiolo. A quel punto il vaiolo stava uccidendo un quinto della popolazione. Il vaiolo aveva colpito non solo la Spagna peninsulare, ma anche i suoi domini d’oltremare. Pertanto, Balmis propose al re di portare il vaccino contro il vaiolo in America e le Filippine. Era una proposta rischiosa e difficile, dal momento che non c’era modo di prelevare campioni del vaccino in barca durante un viaggio così lungo. Balmis ebbe un’idea molto audace: portare 22 bambini orfani di Madrid, La Coruña e Santiago de Compostela in spedizione per fungere da cintura di trasmissione del virus vaccinico, passando di braccio in braccio durante il corso della spedizione. A questa impresa si ispirò il dr. Carlos Canseco, Presidente del Rotary International, ad avviare, nel 1982, il programma internazionale “Polio Plus”, tutt’ora in corso, per eradicare la poliomielite, per la quale esiste un vaccino efficace dal 1955.
Nel 1902, in seguito a un’epidemia di vaiolo, la città di Cambridge, Massachusetts, obbligò tutti i cittadini a vaccinarsi. Henning Jacobson(1) si rifiutò sulla base dell’idea che questa legge violasse il suo diritto di curare il proprio corpo. Vi fu un procedimento legale fra Jacobson e la città a seguito del quale il cittadino fu condannato. Jacobson si appellò alla Corte Suprema degli Stati Uniti la quale, nel 1905, confermò la sentenza di Cambridge, elaborando il principio secondo cui, in caso di minaccia alla salute pubblica, il bene pubblico fosse superiore alla libertà individuale. Tale sentenza rappresenta ancora oggi una pietra miliare nella giurisprudenza americana in caso, appunto, di conflitto fra diritti individuali e “public good”.
Fra il 1967 e 1979, l’Organizzazione mondiale della Sanità condusse una campagna di vaccinazione a livello mondiale grazie alla quale, il 9 dicembre 1979, questa malattia fu trionfalmente dichiarata “eradicata”. Si noti che, ancora oggi, il vaiolo è la sola e unica malattia del tutto scomparsa nella popolazione umana. E questo, appunto, grazie alla vaccinazione.
La poliomielite: quasi sconfitta, nel 2012 il minimo storico
Un altro caso di grande successo riguarda quello per la prevenzione della poliomielite, una malattia virale che provoca nei bambini paralisi muscolare costringendoli nei casi più gravi al ricorso al polmone d’acciaio. Dopo diversi anni di studio del virus responsabile della malattia, a cavallo degli Anni 50/60 venne realizzato un vaccino efficace. Grazie ad essi – ne sono stati realizzati altri più specifici – la poliomielite è stata quasi eradicata completamente: a livello mondiale da circa 350 mila casi registrati nel 1988 si è passati a 1.652 casi del 2007, sino al minimo storico di 223 casi nel 2012. L’ultimo caso americano risale al 1979, mentre nel nostro Paese è stato notificato nel 1982.
Un risultato straordinario che è valso nel 1954 all’assegnazione del premio Nobel a John Franklin Enders, Thomas Huckle Weller e Frederick Chapman Robbins, capaci di coltivare in vitro il virus che causa la malattia, premessa base per lo sviluppo del futuro vaccino.
Pasteur e il vaccino contro la rabbia
Louis Pasteur, padre della batteriologia e fra i primi a dimostrare la “teoria dei germi” – cioè la teoria secondo la quale le malattie infettive erano causate da un agente microscopico “vivente” – rappresenta un altro fondamentale capitolo nella storia della vaccinazione. Con Pasteur, si sviluppa ulteriormente il concetto di “attenuazione” secondo il quale, cioè, il “germe” poteva essere attenuato in vari modi – passandolo serialmente in animali diversi, o in colture cellulari, o “aggredito” con calore od ossigeno – per renderlo innocuo, ma, allo stesso tempo, capace di suscitare la risposta immunitaria. Pasteur riuscì ad attenuare, in primo luogo, il bacillo del colera dei polli che era stato isolato qualche anno prima.
La scoperta, in realtà, fu dovuta a una di quelle fortunate casualità che si incontrano, a volte, nella storia della scienza. Pasteur scoprì che certe colture “vecchie”, cioè che aveva dimenticato in laboratorio nel corso delle vacanze, fornivano un virus fortemente attenuato ed efficace, quindi, nell’indurre l’immunità nei polli contro il colera. Come spiegò Pasteur stesso era stata la prolungata esposizione all’ossigeno ad attenuare i germi.
Dopo aver sviluppato, allo stesso modo, un vaccino contro l’erisipela(2) suina, si dedicò allo studio della rabbia. All’epoca si pensava che l’agente patogeno risiedesse solo nella saliva del cane, mentre Pasteur dimostrò che si trovava nel sistema nervoso, sebbene non disponesse di microscopi abbastanza potenti per individuarlo, visto che non si trattava di un batterio, ma, appunto, di un virus, l’osservazione dei quali sarà possibile solo con l’avvento della microscopia elettronica. Si convinse, poi, di poter ottenere un virus attenuato attraverso l’esposizione all’aria di midollo spinale di coniglio infettato. Nel 1885 ottenne uno straordinario successo inoculando questa sostanza in alcuni pazienti morsi da cani rabbiosi, e la riuscita del suo vaccino lo rese ancora più famoso in tutto in modo.
Le malattie quasi scomparse e quelle che fanno meno paura
Negli anni, grazie al progresso in campo tecnologico, sono stati creati diversi tipi di vaccini sempre più specifici. Con essi oggi le malattie infettive spaventano meno.
Alcune sono quasi scomparse (rosolia, tetano, pertosse, morbillo, difterite e parotite) altre, come la meningite, fanno meno paura.
Anche certi tumori possono essere evitati grazie ai vaccini
Ma la lotta alle malattie con i vaccini non si ferma qui. Attraverso lo stesso approccio utilizzato si può prevenire anche la diffusione di alcune forme di cancro. In alcuni casi questa è già una realtà. Diversi studi hanno dimostrato che particolari tumori originano da infezioni di tipo virale. Un esempio è il cancro del collo dell’utero. Nel 2008 il medico tedesco Harald Zur Hausen è stato insignito del premio Nobel per aver scoperto che a causare il tumore è il papilloma virus. Esso, integrandosi nel Dna della persona, è in grado di alterare la crescita cellulare causando la malattia. Partendo da questa evidenza sono stati sviluppati alcuni vaccini capaci di stimolare la risposta immunitaria contro il virus. Quelli oggi disponibili sul mercato prevengono tra il 70% e l’80% dei carcinomi del collo dell’utero, se somministrati prima dell’inizio dell’attività sessuale
Robert Koch e la tubercolina, i suoi assistenti e la sieroterapia
L’altro grande rappresentante della microbiologia ottocentesca, nonché rivale di Pasteur nella corsa all’isolamento di batteri e all’introduzione di nuovi vaccini, fu Robert Koch. Se in Francia la nuova disciplina era definita “microbiologia”, in Germania era nota come “batteriologia”: una semplice questione terminologica che, in realtà, nascondeva una spiccata rivalità fra i due paesi. Ebbene, Koch è universalmente noto per aver isolato, per primo, il “bacillo” della tubercolosi, ancora oggi chiamato “bacillo di Koch”, scoperta che gli valse il Nobel nel 1905. Tuttavia, fu anche protagonista di un clamoroso fallimento.
Egli infatti tentò in ogni modo di produrre un vaccino, ma la sua “tubercolina” si rivelò del tutto inefficace, sebbene fu poi utilizzata, con successo, nella diagnostica della malattia. Per inciso, il primo vaccino contro la tubercolosi fu introdotto da Albert Calmette e Camille Guérin. I due ricercatori francesi trasferirono un ceppo di batteri di tubercolosi bovina per 230 volte, lungo un periodo di ben 13 anni, in terreni di coltura costituiti da bile, glicerina e patata, ottenendo, così, un germe non virulento che fu chiamato “Bacillus Calmette-Guèrin” e utilizzato a partire dai primi anni Venti del Novecento.
Qualche anno prima di Koch, nel 1901, il Nobel per la medicina era stato assegnato a Emil von Behring mentre a Shibasaburo Kitasato, pur avendo lavorato insieme allo stesso progetto, non gli venne riconosciuto. Entrambi avevano lavorato con Koch stesso a Berlino per i vaccini contro la difterite e il tetano. In questo caso, non si trattava di iniezione di “germi” in qualche modo attenuati, ma di vaccinazioni attraverso preparazioni di siero sanguigno di animali infettati che avevano sviluppato gli “anticorpi” alla malattia. Nasceva, con ciò, la sieroterapia(3). Un’antica pratica riutilizzata diverse volte nel corso della storia successiva – non ultima contro le epidemie di Ebola – che, tra l’altro, oggi è nuovamente sotto i riflettori nelle discussioni sulle possibili terapie contro il Covid-19.
Oggigiorno, nel pieno dell’“era molecolare”, la ricerca e la produzione di vaccini sta seguendo strade sempre più promettenti, basate, appunto, sull’ingegneria molecolare e genetica che permette la produzione di farmaci con una sicurezza che potremmo definire “senza precedenti”.
È stato appena assegnato il Nobel per la Chimica 2020 alle due scienziate Emanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna per
aver scoperto le forbici genetiche CRISPR/Cas9. È uno degli strumenti più innovativi della tecnologia genetica definito come
editing genomico, ossia una tecnologia che permette di correggere il DNA senza introdurre nuovi geni. Con la tecnologia CRISPR/Cas9, i ricercatori possono modificare il DNA di animali, piante e microrganismi con estrema precisione permetterà quindi lo sviluppo di nuove, rivoluzionarie terapie mediche utili a tutti noi.
Come spesso accade nella scienza, la scoperta di queste forbici genetiche è stata inaspettata. Durante gli studi della Dott.ssa Emmanuelle Charpentier sullo Streptococcus pyogenes, uno dei batteri che causano più danni all’umanità, ha scoperto una molecola precedentemente sconosciuta, il tracrRNA ed il suo lavoro ha mostrato che il tracrRNA fa parte del sistema immunitario antico dei batteri, CRISPR/Cas, che disattiva i virus che scindono il loro DNA.
Concludendo, dopo ben due secoli di risultati inequivocabili, fatto di ricerche e sperimentazioni infinite, abnegazione e dedizione totale, che hanno permesso di salvare milioni di vite umane, le scienze ci hanno guidato, e ci guidano, verso una nuova epoca della vita portando grandi benefici all’umanità.
Riccardo Alberto Quattrini
Note:
- (1) Henning Jacobson Vs. Massachusetts, (1905), è stato un caso della Corte Suprema degli Stati Uniti in cui la Corte ha confermato l’autorità degli stati per far rispettare le leggi sulla vaccinazione obbligatoria . La decisione della Corte ha espresso l’opinione che la libertà individuale non è assoluta ed è soggetta al potere di polizia dello Stato. Il Massachusetts era uno dei soli 11 stati che avevano leggi sulla vaccinazione obbligatoria. La legge del Massachusetts autorizzava il consiglio di amministrazione di singole città e cittadine a far rispettare le vaccinazioni obbligatorie e gratuite per gli adulti di età superiore ai 21 anni se il comune lo determinava per la salute pubblica o la sicurezza della comunità. Gli adulti che rifiutavano erano soggetti a una multa di $ 5. Nel 1902, di fronte a un’epidemia di vaiolo, il Board of Health della città di Cambridge, Massachusetts, adottò un regolamento che ordinava la vaccinazione o la rivaccinazione di tutti i suoi abitanti. Ci sono voluti tre anni perché il caso arrivasse alla sua conclusione con una decisione della Corte Suprema degli Stati Uniti. Jacobson ha sostenuto che la legge sulla vaccinazione obbligatoria era “ostile al diritto intrinseco di ogni uomo libero di prendersi cura del proprio corpo e della propria salute in modo tale da sembrare il migliore”. Ha anche affermato che la legge del Massachusetts violava le costituzioni statali e federali perché non faceva eccezione per la sua storia medica. Ha perso fino alla Corte Suprema.
- (2) Erisipela (dal greco ερυσίπελας – pelle rossa) è un’infezione acuta della pelle, che coinvolge il derma profondo e in parte l’ipoderma, causata da batteri piogeni; principale responsabile è lo streptococco beta-emolitico di gruppo A, ma talora risulta in causa lo stafilococco aureo o altri germi meno comuni. Il punto d’ingresso del batterio nella pelle può essere rappresentato da una piccola soluzione di continuità della cute, come ad esempio una piccola ferita, un graffio, una puntura d’insetto e anche un’infezione micotica interdigitale che determini macerazione della pelle. Le sedi più comuni d’insorgenza della malattia sono rappresentate da: braccia, gambe e volto (è molto raro che si abbia un’affezione bilaterale).
- (3) Sieroterapìa. In medicina, somministrazione per via parenterale di siero contenente anticorpi specifici, allo scopo di indurre uno stato di immunità passiva che permette di curare determinate malattie infettive o di neutralizzare sostanze tossiche di varia origine (per es., batteriche). S. aspecifica, forma di proteinoterapia consistente nell’inoculazione di siero normale di una specie animale diversa da quella del ricevente.
