Progettare un nuovo candidato vaccino multiepitope contro Treponema pallidum basato su adesine mediante vaccinologia inversa

Perché una nuova idea di vaccino è importante per una malattia antica

La sifilide è un’infezione sessualmente trasmessa di lunga data che è nuovamente in aumento a livello mondiale. Sebbene antibiotici come la penicillina possano curare l’infezione, non impediscono reinfezioni. Non esiste ancora un vaccino preventivo per la sifilide, in parte perché il germe che la causa, Treponema pallidum, è difficile da coltivare in laboratorio e si nasconde abilmente dal sistema immunitario. Questo studio utilizza la progettazione assistita da computer per costruire e testare, in silico e in batteri, un nuovo tipo di vaccino sperimentale che prende di mira contemporaneamente diversi punti deboli del microbo.

Scegliere i punti di presa del germe come bersagli

T. pallidum infetta l’uomo ancorandosi ai tessuti e eludendo le difese naturali. Lo fa tramite molecole di superficie chiamate adesine, che agiscono come piccoli uncini, aiutando il batterio ad aderire alle cellule ospiti, muoversi nei tessuti e sfuggire all’attacco immunitario. I ricercatori hanno ipotizzato che questi uncini esposti siano bersagli interessanti per un vaccino, perché gli anticorpi potrebbero bloccarli e impedire al germe di stabilirsi. Dall’intero genoma di un ceppo ben studiato, hanno selezionato sette proteine adesine presenti in superficie, con caratteristiche chimiche favorevoli e prive di somiglianze con proteine umane o murine, riducendo il rischio di reazioni crociate.

Costruire un vaccino multipartito al computer

Invece di usare proteine intere, il team si è concentrato su brevi sequenze chiamate epitopi, che sono i frammenti specifici riconosciuti dalle cellule immunitarie. Usando vari strumenti di predizione online, hanno scandagliato le adesine alla ricerca di regioni probabilmente riconosciute dalle cellule B, produttrici di anticorpi, e da due tipi di cellule T che coordinano e attuano le risposte. Hanno scelto quindici epitopi per cellule T e sette per cellule B che erano predetti essere fortemente antigenici, non tossici e non allergenici, e coprire numerosi background genetici nella popolazione globale. Questi frammenti sono stati quindi concatenati con brevi segmenti linker e abbinati a un peptide immunostimolante incorporato per creare un’unica proteina vaccinale multiepitope, denominata MEVTP.

Testare struttura e comportamento nel mondo virtuale

Successivamente gli autori si sono chiesti se questa proteina progettata potesse ripiegarsi in una forma stabile e interagire adeguatamente con i principali sensori immunitari. Utilizzando strumenti come AlphaFold e server di raffinamento, hanno previsto la struttura tridimensionale del vaccino e verificato che la maggior parte dei suoi elementi costitutivi si trovasse in posizioni energeticamente favorevoli. Hanno quindi simulato come MEVTP si legherebbe a due recettori del sistema innato, TLR2 e TLR4, che contribuiscono ad avviare risposte infiammatorie alla rilevazione di microrganismi. Il docking computazionale e lunghe simulazioni di dinamica molecolare hanno suggerito che il vaccino può formare complessi stretti e stabili con questi recettori, in particolare con TLR4, mantenendo numerosi punti di contatto e una struttura complessiva compatta.

Dalla progettazione digitale alla proteina prodotta in laboratorio

Per andare oltre la teoria, i ricercatori hanno adattato la sequenza genica di MEVTP per una produzione efficiente in comuni batteri da laboratorio. Hanno inserito il gene ottimizzato in un plasmide di espressione, lo hanno introdotto in Escherichia coli e indotto le cellule a produrre la proteina di fusione. Il prodotto ottenuto, portatore di un piccolo tag per la purificazione, è stato isolato mediante colonne a affinità per nichel e confermato tramite elettroforesi e western blot con una dimensione approssimativa prevista. In parallelo, il team ha progettato una versione a mRNA del vaccino utilizzando elementi noti per migliorarne stabilità e traduzione, e ha verificato che la struttura dell’RNA predetta mostrasse bassa energia complessiva, un altro segnale di robustezza.

Risposte immunitarie simulate e prossimi passi

Infine, il gruppo ha impiegato un simulatore del sistema immunitario per esplorare come il corpo potrebbe rispondere a dosi ripetute del vaccino. Il modello virtuale ha previsto forti ondate di anticorpi, incluse diverse sottoclassi di IgG, insieme a un aumento di citochine come interferone-gamma e interleuchina-2 che segnalano un’attiva risposta delle cellule T. I numeri di cellule T helper e citotossiche, cellule B e altre cellule difensive sono cresciuti e hanno formato popolazioni di memoria, suggerendo il potenziale per una protezione duratura in questo scenario simulato. Nel complesso, il lavoro propone un vaccino multiepitope basato su adesine accuratamente progettato che risulta stabile, non allergenico e immunogenico in silico, e producibile come proteina purificata. Tuttavia, la sua reale capacità di prevenire la sifilide sarà nota solo dopo approfonditi test su animali e, in seguito, sull’uomo.

Citazione: Tang, H., Chen, Z., Yan, H. et al. Designing a novel multiepitope vaccine candidate against Treponema pallidum via adhesins using reverse vaccinology. Sci Rep 16, 15305 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45084-1

Parole chiave: vaccino per la sifilide, Treponema pallidum, multi-epitope, vaccinologia inversa, proteine adesine