Perché i vaccini contro le infezioni da stafilococco non funzionano mai

La ricerca sui vaccini per lo Staphylococcus aureus (S. aureus), il tipo più comune nelle infezioni da stafilococco, ha portato a vaccini sperimentali che proteggono i topi ma non funzionano negli esseri umani. Un articolo pubblicato il 16 gennaio su Cell Reports Medicine spiega perché.

Quando una persona incontra per la prima volta lo stafilococco, il batterio inganna il sistema immunitario umano in modo che rilasci anticorpi inefficaci invece degli anticorpi neutralizzanti tipicamente associati a una robusta immunità. Questo “trucco” permette allo S. aureus di colonizzarci, di solito in modo innocuo.

Quando poi viene sfidato con un vaccino contro lo stafilococco, il sistema immunitario della persona colonizzata non produce nuovi anticorpi efficaci. Produce invece gli stessi anticorpi inefficaci che hanno permesso al batterio di colonizzare l’individuo la prima volta.

Gli sviluppatori di vaccini hanno tentato almeno tre approcci diversi alla vaccinazione contro lo S. aureus, ma tutti si sono scontrati con lo stesso problema.

Il sistema immunitario è disposto …

Lo S. aureus è una delle 30 specie di Staphylococcus presenti in natura e delle 11 che colonizzano l’uomo come parte del microbioma umano. Si trova nelle narici, nella pelle e in altri serbatoi nelle persone sane ed è pericoloso solo quando entra nel flusso sanguigno, in particolare nei soggetti immunocompromessi.

Fino all’80% degli esseri umani ospita delle specie di Staphylococcus.

Il sistema immunitario umano produce anticorpi contro lo S. aureus come contro altri invasori microbici. Ma lo S. aureus inganna il sistema immunitario in modo che invece di produrre anticorpi neutralizzanti, che combattono la colonizzazione e l’infezione, produca degli anticorpi inefficaci che permettono al batterio di continuare a colonizzarci.

Quando la persona colonizzata viene sfidata con un’infezione da S. aureus o con una vaccinazione, questi anticorpi inefficaci riemergono in forze, ma non fanno niente per aiutare il paziente. La vaccinazione amplifica questo effetto, motivo per cui le infezioni da S. aureus devono essere trattate con antibiotici.

La vaccinazione “funziona solo se la risposta immunitaria iniziale all’agente patogeno è effettivamente protettiva”, ha dichiarato il Dr. J.R. Caldera, coautore dell’articolo, in un comunicato stampa.

Poiché l’80% delle infezioni da stafilococco è causato dall’invasione dello stesso ceppo che colonizza il naso o la pelle dell’individuo, la sua “risposta immunitaria iniziale” non è stata protettiva e quindi non lo sarà nemmeno quella successiva.

“Ciò che distingue lo SA [Staphylococcus aureus] è che questi batteri stessi hanno modi per eludere il sistema immunitario fin dal momento in cui ci incontrano, e queste strategie evasive sono solo rafforzate dalla vaccinazione”, ha detto Caldera.

… ma gli anticorpi sono deboli

I vaccini anti-stafilococco generano forti risposte immunitarie alla vaccinazione e all’infezione, ma queste risposte sono dirette verso le caratteristiche batteriche che lo S. aureus utilizza per ingannare l’ospite e fargli accettare una coesistenza pacifica.

Si tratta di un caso di priming del sistema immunitario indotto dal vaccino o “peccato antigenico originale” – il processo attraverso il quale un vaccino fissa la risposta che le persone vaccinate daranno quando si confronteranno con l’agente patogeno.

Questo fallimento ha condotto i ricercatori di vaccini in un altro vicolo cieco, verso vaccini che hanno come bersaglio la tossina dello S. aureus anziché il batterio. Le strategie cosiddette “tossoidi” sono alla base dei vaccini antitetanico, antidifterico e DTP.

Ma “sorprendentemente, sia le piattaforme di immunizzazione attiva (basata sul vaccino) [vaccine-based] e passiva (basata sugli anticorpi) [antibody-based] contro le tossine dello SA, sono risultate fallimentari”, ha dichiarato l’autore senior George Liu, professore di pediatria presso la University of California San Diego School of Medicine.

Ad esempio, uno studio del 2021 finanziato da AstraZeneca sul suvratoxumab, un anticorpo monoclonale che ha come bersaglio la tossina dello S. aureus, ha rilevato che la progressione verso la polmonite nei pazienti infettati da stafilococco non era inferiore nei soggetti trattati rispetto a quelli non trattati.

La maggior parte degli agenti patogeni, soprattutto i batteri, sono organismi complessi che trasportano diversi antigeni. Gli sviluppatori di vaccini sono soliti puntare sull’antigene più importante per scatenare la risposta immunitaria più forte e rilevante.

Su questa base, Liu ha preso in considerazione una terza possibile strategia di vaccino contro lo S. aureus: colpire antigeni minori della parete cellulare dello S. aureus invece delle sue tossine o dell’antigene principale.

Questo approccio tenderebbe a indurre risposte immunitarie più deboli che richiedono dosi elevate di vaccino o adiuvante, ma non è stato efficace esattamente come gli altri approcci.

La resistenza agli antibiotici porta ai “super-batteri”

Le narici sono il principale serbatoio dello stafilococco nell’essere umano e una fonte significativa di infezione, ma il batterio colonizza anche la pelle, il perineo, la vagina, la gola e il tratto gastrointestinale.

Le infezioni da stafilococco si verificano quando i batteri entrano nel flusso sanguigno, nelle articolazioni, nel cuore o nella pelle, di solito quando il sistema immunitario della persona è indebolito. Gli antibiotici standard di solito sono efficaci contro le infezioni da stafilococco.

Tuttavia, negli ultimi 70 anni, i batteri che colonizzano gli esseri umani hanno trovato il modo di contrastare l’uso o l’eccesso di antibiotici e antimicrobici progettati per ucciderli. Alcuni batteri hanno sviluppato una resistenza a questi agenti, rendendo gli antibiotici meno efficaci o del tutto inefficaci.

Un tipo di S. aureus resistente agli antibiotici, lo S. aureus “meticillino-resistente” o “MRSA“, è particolarmente preoccupante.

L’esito più comune dell’MRSA al di fuori degli ospedali è un’infezione della pelle. Ma i casi più gravi possono portare a polmonite o ad altre gravi infezioni degli organi. Le infezioni da MRSA non trattate possono causare la sepsi, una risposta estrema a un’infezione a livello sistemico.

I pazienti ricoverati in ospedale sono più suscettibili di esiti gravi e pericolosi per la vita, poiché sono esposti ai ceppi di stafilococco degli altri pazienti oltre a quelli di cui sono portatori. Le infezioni del sito chirurgico sono una fonte significativa di gravi infezioni sistemiche da stafilococco.

I costi medici e sociali, diretti e indiretti, della resistenza agli antibiotici negli Stati Uniti possono raggiungere i 55 miliardi di dollari all’anno. Ogni anno più di 2,8 milioni di americani contraggono un’infezione resistente agli antibiotici e 35.000 muoiono. Nel 2017 lo S. aureus ha causato quasi 120.000 infezioni del flusso sanguigno – il tipo più grave – e 20.000 decessi negli Stati Uniti.

Lo S. aureus potrebbe essere benefico?

Gli effetti negativi dello S. aureus sulla salute umana sono abbastanza ben conosciuti.

Sappiamo che gli stafilococchi ci colonizzano, sono tollerati dal sistema immunitario e causano malattie quando entrano nel flusso sanguigno o invadono la pelle. Sappiamo anche che le risposte anticorpali allo S. aureus non eliminano il batterio né la colonizzazione o l’infezione.

Ma il ruolo dello S. aureus come parte di un microbioma normale e sano non è stato ampiamente studiato.

Uno studio del 2022 sui componenti del microbioma cutaneo ha suggerito che almeno una specie di Staphylococcus, S. hominis – il batterio maggiormente responsabile dell’odore del corpo – può prevenire le infezioni cutanee.

Un’altra specie che colonizza principalmente la pelle, lo S. epidermis, è sia antinfiammatoria che antibatterica.

Uno studio del 2015 ha rilevato che l’infezione cronica da S. aureus previene lo sviluppo dell’encefalomielite autoimmune in un modello di sclerosi multipla sui ratti. L’encefalomielite è un’infiammazione del cervello e del midollo spinale. Sebbene l’infezione stessa abbia causato l’aumento di alcuni tipi di marcatori infiammatori, essa ha anche ridotto la gravità dell’infiammazione delle cellule nervose e del sistema nervoso centrale.

“Lo SA [S. aureus] è da tanto tempo con gli esseri umani, quindi ha imparato a essere in parte simbionte e in parte patogeno mortale”, ha detto Liu. “Se vogliamo sviluppare vaccini efficaci contro lo SA, dobbiamo capire e superare le strategie da esso utilizzato per mantenere questo stile di vita”.