|
Articolo pubblicato il 17-11-2006
da Massimo Biondi
Numero 33-34 - Anno 3
17 Novembre 2006
|
|
IntraVenous Immune Globulins. Storia di un’idea
Esistono «sostanze inibenti che hanno finora ostacolato l’impiego delle
concentrazioni di gammaglobuline. [Ma] sembra che siano ormai state identificate
tutte le condizioni necessarie alla separazione di quelle sostanze e dunque alla
preparazione di gammaglobuline umane sicure per uso endovena.»
Con questa affermazione risalente al 1945 Edwin Cohn, uno degli ematologi maggiormente
impegnati nell’estrazione e purificazione delle componenti attive del sangue, commentava gli
ultimi sviluppi che erano stati registrati in quell’ambito e mostrava di credere alla possibilità
che si sarebbe a breve realizzata un’estesa applicazione alla pratica medica quotidiana dei
preparati di anticorpi.
Malgrado il suo ottimismo, comunque,
sarebbero state necessarie ancora diverse innovazioni, varie conoscenze e nuove esperienze
cliniche, ovvero più di altri venticinque anni di studi, per fare delle preparazioni di
gammaglobuline umane somministrabili in vena quell’utile strumento terapeutico che sono
oggi diventate.
Tralasciando ogni pretesa di costruire una galleria di antenati “nobili” andando a
cercare nel più antico passato incerti precursori degli studiosi più vicini a noi, si
può attendibilmente ritenere che l’idea di impiegare gli anticorpi prodotti da un individuo
per proteggerne un altro risalga al 1888, quando i francesi Charles Richet e Jules Héricourt
la prospettarono a chiare lettere discutendo i risultati di una loro ricerca sullo Staphylococcus
pyosepticus intrapresa per conoscer meglio le caratteristiche di questo batterio e per imparare
ad evitarne gli effetti patogeni.
Prendendo le mosse da qui, furono due loro colleghi a Berlino, il tedesco Emil von Behring e
il giapponese Shibasaburo Kitasato, a tradurla in pratica pochi mesi dopo trasferendo campioni
di sangue di un coniglio immunizzato contro la tossina tetanica ad un altro coniglio mai infettato
prima da quel bacillo. L’esperimento, elegantemente condotto e chiaramente riuscito, evidenziò come
il sangue del primo animale possedesse una non meglio definita capacità di distruggere la tossina
tetanica che poteva venire trasmessa ad un secondo animale, il quale risultava così, senza alcuna
partecipazione attiva al processo, protetto da una successiva infezione da parte del tetano.
Compiuto con successo questo primo passo, la rosa delle ricerche su quel tipo di immunizzazione
passiva si ampliò rapidamente e non trascorse un anno prima che un altro scienziato tedesco,
Paul Ehrlich, all’epoca interno nel laboratorio di Behring, intraprendesse un nuovo studio
sulle antitossine (anticorpi) specifiche nei confronti della difterite, con l’intento di
giungere a definire il rapporto quantitativo sussistente fra il tasso di protezione fornita
e la quantità di antitossina presente nel sangue. Nello stesso periodo a Parigi Albert Calmette
lavorava nei laboratori dell’Istituto Pasteur all’immunizzazione nei confronti del veleno di
serpente, ripercorrendo con una parte delle sue ricerche le stesse tappe delle indagini
effettuate in Germania.
Nel 1895 Behring fondò nella capitale tedesca un istituto dedicato esclusivamente alla
produzione di antitossina difterica da impiegare nelle indagini sull’immunizzazione passiva
nell’organismo animale. Quasi sintonizzato sui suoi ritmi, nella capitale francese Emile Roux,
direttore dell’Istituto Pasteur e autore della prima purificazione della tossina difterica,
dimostrava l’efficacia dell’antitossina nel trattamento dei bambini esposti al contagio da
bacillo difterico. Poi, nel periodo immediatamente successivo, altri ricercatori si sarebbero
assunti il compito di allargare in maniera notevole le conoscenze in quell’area.
Nello stesso anno vennero pubblicati i risultati di studi sull’immunizzazione passiva nei
riguardi della scarlattina (anche se sull’eziologia di questa “febbre” le conoscenze erano
ancora molto rudimentali) effettuati di nuovo a Parigi presso l’Istituto Pasteur; e altri
autori presero a dedicarsi allo studio della tossina botulinica. Poco dopo, nel 1903,
l’Associazione Medica Americana sponsorizzava una serie di lavori sull’impiego dell’antitossina
tetanica per prevenire il tetano nei vigili del fuoco che si infortunavano nel corso della
loro attività. Quattro anni più tardi era la volta degli antisieri anti-meningococco ad essere
sviluppati in Germania, ma i risultati ottenuti furono tutt’altro che chiari.
Uno studio italiano
Nel 1907 sull’italiana Rivista di Clinica Pediatrica apparve un articolo di F. Cenci relativo
ad «Alcune esperienze di sieroimmunizzazione e sieroterapia nel morbillo». Nel lavoro si
rendeva noto il riuscito utilizzo di sieri provenienti da bambini convalescenti dal morbillo
che erano stati iniettati ad altri bambini non immunizzati al fine di proteggerli dall’infezione.
Era il primo tentativo mai effettuato sull’uomo di trasferire passivamente l’immunità mediante
un siero umano, espediente che mirava ad evitare il rischio della “malattia da siero” che si
manifestava quale reazione alle proteine ematiche di specie diversa ricevute dai soggetti ai
quali si iniettavano preparazioni di anticorpi estratte da sangue animale.
La soluzione proposta da questo lavoro italiano fu ripresa, negli anni successivi, da
Charles Nicolle e Ernest Conseil che operavano nella sede di Tunisi dell’Istituto Pasteur;
le loro indagini, relative però alla rosolia, si conclusero nel 1917 con gli stessi risultati
positivi già ottenuti da Cenci.
Più tardi si cominciarono a usare preparati liofilizzati e misture di più sieri provenienti
da vari individui (per aumentare sia l’intensità che lo spettro della protezione) e nel 1933
alcuni autori segnalarono la possibilità di ricavare concentrazioni efficaci di anticorpi dal
tessuto placentare. La tecnica di estrazione della parte “utile” del siero cui si ricorreva
all’epoca, messa a punto inizialmente nel 1906, consisteva in una reazione di precipitazione
favorita dal solfato di ammonio: si sarebbe dovuto attendere il 1937 e l’”invenzione”
dell’elettroforesi da parte degli svedesi Arne Tiselius ed Elvin Kabat perché ci si rendesse
conto che in questa maniera a precipitare erano specificamente le globuline, la classe di
proteine cui appartengono gli anticorpi.
Durante la Seconda Guerra Mondiale, in concomitanza con l’accresciuta richiesta di sangue per
far fronte alle necessità legate alle ferite in combattimento, si studiarono estensivamente
nuove metodiche di lavorazione dei prodotti ematici da poter conservare, trasportare e
somministrare facilmente in zona di operazioni senza l’obbligo di eseguire difficoltose
risospensioni e ricostituzioni.
Alla Harvard University, Cohn e alcuni colleghi intrapresero
una ricerca finalizzata a individuare il metodo migliore per la separazione delle proteine
plasmatiche in frazioni stabili dotate delle loro proprietà biologiche naturali, scoprendo
alla fine che la tecnica più efficiente consisteva nel sottoporre il plasma a centrifugazione e
poi a raffreddamento a 0°C.
Dopo aggiunta di etanolo e tampone, la temperatura andava ridotta ulteriormente fin quasi
al punto di congelamento; poi si aumentava il contenuto di etanolo fino a raggiungere il
livello dell’8% in volume, si portava la temperatura a –3°C, il pH a 7,2 e la forza ionica a 0,14.
In questa maniera si otteneva la precipitazione di tutte le componenti biologiche del sangue in
quattro frazioni, in una sola delle quali (la seconda) si localizzava la quantità maggiore di
gamma-immunoglobuline, nel 1964 ridenominate IgG. Verso la fine della guerra diversi ricercatori
dimostrarono che questa “frazione II di Cohn”, somministrata intramuscolo in quantità non
eccessivamente elevate, era in grado di proteggere efficacemente dal morbillo (o attenuarne
gli effetti in coloro che lo avevano già contratto) e dall’epatite infettiva (tipo A),
ed era moderatamente efficace anche nella profilassi della poliomielite.
È su questa metodica di base che da allora in poi si sono sviluppate tutte le tecniche di
preparazione di concentrazioni di immunoglobuline e in un simile contesto Cohn – come
abbiamo visto – riteneva prossimo l’impiego della frazione II anche in somministrazione
endovenosa. Di fatto, comunque, la via d’elezione rimase quasi soltanto quella intramuscolo,
e per i soli morbillo ed epatite A, in quanto si notò che se l’utilizzo per endovena
risultava innocuo negli individui sani, si accompagnava a reazioni di tipo anafilattico
proprio in coloro avevano più bisogno di protezione immunitaria, cioè i bambini
con infezioni acute e con (ma questo sarebbe stato capito più tardi) immunodeficienze
congenite. Una battuta d’arresto nella stessa fase sperimentale si ebbe quando Charles
Janeway, medico e collaboratore di Cohn, sviluppò una grave reazione acuta a seguito di
un inoculo e.v. di frazione II.
In caso fu dovuto, molto probabilmente, a una contaminazione del preparato da parte di
un’enterotossina stafilococcica; indusse tuttavia una maggior prudenza nei tentativi di
applicazione delle immunoglobuline sieriche e portò a un profondo riesame dei problemi
legati a queste preparazioni.
Verso la preparazione industriale
Ci volle una decina d’anni prima che S. Barandun e alcuni colleghi comprendessero che le
singole molecole di IgG negli estratti della frazione II di Cohn tendevano ad aggregarsi
diventando “anticomplementari” e dando origine a reazioni anafilattiche o anafilattoidi.
Il loro studio aveva preso origine da quel che era accaduto dopo una comunicazione di Ogden
Bruton del 1952 sugli ottimi risultati conseguiti con una terapia di sostituzione con
immunoglobuline praticata a un bambino agammaglobulinemico: altri pediatri avevano seguito
le sue orme, ma se tutte le terapie effettuate intramuscolo si erano dimostrate efficaci,
quelle per endovena erano state spesso seguite da gravi reazioni.
Nel 1962 Barandun, che lavorava nei laboratori svizzeri della Croce Rossa, riportò che le
reazioni avverse dopo somministrazione e.v. erano molto comuni nei soggetti
agammaglobulinemici (93%) e infrequenti in quelli sani (13%), e che si dovevano
ascrivere alla presenza di aggregati di IgG nei preparati di gammaglobuline utilizzati
fino ad allora.
I primi tentativi di evitare il problema si fondarono su un trattamento degli anticorpi
con pepsina, un enzima proteolitico, durante la fase iniziale di lavorazione della frazione II.
L’attività di questo enzima si esplicava nella distruzione di piccole porzioni dell’anticorpo
(i cosiddetti frammenti F(ab1)2), che favoriva di conseguenza una rapida eliminazione del
materiale disaggregato. Sul piano clinico le preparazioni risultavano ora maggiormente tollerate,
ma ancora non erano esenti da effetti avversi e inoltre i ridotti tempi di emivita plasmatici
rendevano un po’ più complicati i trattamenti terapeutici. Successivamente si sperimentarono
enzimi diversi, quali ad esempio la plasmina derivata da sangue umano, e i risultati migliorarono
leggermente.
Risolutiva sembrò la scoperta che riducendo il pH ben al di sotto del valore stabilito da
Cohn e portandolo a 4 si riusciva a eliminare del tutto l’attività “anticomplementare” degli
aggregati, preservando intatta la molecola di anticorpo e la durata “naturale” della sua
emivita plasmatica. Non ci fu il tempo per rallegrarsi di questo passo avanti, però, perché
divenne presto chiaro che se il preparato rimaneva fermo la soluzione si intorbidiva e
ricompariva l’attività “anticomplementare” spontanea.
La chiave davvero risolutiva della questione fu trovata di lì a poco nell’aggiunta di quantità
minime di pepsina (concentrazioni 1:10.000), insufficienti per frammentare le molecole di
anticorpo ma bastanti a stabilizzare la soluzione. Ciò che si otteneva allora era un materiale
biologico dalle proprietà immunitarie originali, con un coefficiente di sedimentazione a 7 S
coincidente con quello delle immunoglobuline non trattate.
In apparenza questo prodotto era del tutto adeguato alle esigenze della somministrazione in vena.
Le prime esperienze cliniche confermarono una simile impressione e in effetti a partire
dalla metà degli anni Sessanta le terapie con immunoglobuline per endovena divennero sempre
più comuni in Europa.
Nel decennio successivo vennero elaborate nuove procedure per preparare concentrazioni di
anticorpi con attività terapeutica, ma nessuna riuscì a esprimere la stessa efficacia di
quella derivata dal metodo di Cohn.
Il beta-propionolattone ad esempio, o l’aggiunta di zolfo alteravano la struttura primaria
delle molecole e deprimevano le funzioni dovute alla frazione Fc; l’alchilazione, per quanto
accompagnata da inferiori tassi di effetti collaterali, riduceva le proprietà protettive nei
confronti di diversi agenti patogeni (come l’Hemophilus influenzae usato sperimentalmente);
e così via. In generale, tutti i sistemi che rompevano le molecole finivano per deprimere o
modificare l’attività biologica delle immunoglobuline e vennero quindi presto abbandonati,
lasciando il campo a due metodiche che preservavano le IgG assolutamente intatte e adeguate
all’uso endovena.
La prima prevedeva il trattamento con quantità minime di proteasi, cui vennero aggiunti
alcuni passaggi di lavorazione finalizzati a purificare il preparato eliminandone gli enzimi.
La seconda consisteva nella purificazione cromatografica delle IgG, seguita da uno di vari
processi (acidificazione; aggiunta di zuccheri e aminoacidi; aggiunta di albumina o altre
proteine sieriche) tesi a stabilizzare la soluzione.
Sul piano clinico, a questi progressi industriali corrispondeva un deciso incremento dei
tentativi di impiego dei preparati. Molte delle indicazioni riguardavano gli stati di
immunodeficienza, primaria o acquisita, le agammaglobulinemie e varie patologie infettive,
che reagivano ora in maniera soddisfacente alla somministrazione per endovena di massicce
quantità di anticorpi estranei.
Alle prime si sono poi aggiunte ulteriori patologie immunitarie
e autoimmunitarie, e i successi conseguiti in queste prime aree – che vengono ormai ritenute
consolidate – hanno indotto diversi autori a tentare l’impiego delle IVIG (come vengono oggi
chiamate le IntraVenous Ig) anche a quadri clinici assai diversi, che spaziano dall’autismo
ad alcune neuropatie, dalle patologie reumatiche a quelle autoimmunitarie e a diverse vasculiti,
dal pemfigo ai tumori. I risultati conseguiti in questi altri contesti, che annoverano anche
esiti eccezionalmente positivi, appaiono promettenti ma non va dimenticato che spesso
derivano da esperienze sporadiche, sulla cui base è difficile stabilire quali siano le
situazioni che potrebbero in ogni caso giovarsi della somministrazione di anticorpi.
A oltre un secolo di distanza dalle prime esperienze di sieroterapia, insomma, il
lavoro con le immunoglobuline non è ancora giunto alla fine. Non resta che aspettare,
per capire quanto lontano potrà ancora spingersi.
Bibl: M. Biondi: Il profilo storico: da Atene all’anticorpo. In: G. Luzi: IVIG,
storia di un’idea, GSE Edizioni, Roma 2005.
|
Autore: Massimo Biondi
Scarica questo articolo nel tuo computer
 
© 2006 Scienzaonline.com
|
|
|
