L'articolo presenta l'effetto del vaccino COVID-19 mRNA (Pfizer/BioNT) sulle cellule gliali del cervello studiate in vitro mediante spettroscopia Raman e imaging. I risultati ottenuti per le cellule gliali del cervello umano normali e tumorali di astrociti, astrocitoma, glioblastoma incubate con il vaccino Covid-19 mRNA Pfizer/BioNT mostrano alterazioni nelle vie di riduzione-ossidazione associate al citocromo c.
Abbiamo scoperto che il vaccino Pfizer/BioNT riduce la concentrazione di citocromo c nei mitocondri dopo l'incubazione con cellule gliali normali e tumorali. È stato dimostrato che la concentrazione della forma ossidata del citocromo c nelle cellule cerebrali diminuisce con l'incubazione del vaccino mRNA. Una minore concentrazione di citocromo c ossidato si traduce in una minore efficacia della fosforilazione ossidativa (respirazione), una ridotta apoptosi e una minore produzione di ATP. Alterazione della concentrazione di Amide I, che può riflettere la diminuzione del traslocatore di nucleotidi adeninici dell'mRNA. Inoltre, il vaccino mRNA porta ad alterazioni nella composizione biochimica dei lipidi che suggeriscono il ruolo crescente della segnalazione.
Il vaccino mRNA produce cambiamenti statisticamente significativi nel nucleo delle cellule a causa di alterazioni degli istoni. I risultati ottenuti per mitocondri, goccioline lipidiche, citoplasma possono suggerire che il vaccino COVID-19 mRNA (Pfizer/BioNT) riprogramma le risposte immunitarie. Le alterazioni osservate nei profili biochimici dopo l'incubazione con COVID-19 mRNA negli organelli specifici delle cellule gliali sono simili a quelle che osserviamo per il cancro al cervello vs grado di aggressività.
1. Introduzione
La pandemia COVID-19 ha visto un'esplosione della ricerca nel campo dell'immunometabolismo che ha rivelato che meccanismi simili regolano la risposta dell'ospite alle infezioni, all'autoimmunità e al cancro. I nuovi strumenti di imaging Raman che presentiamo in questo articolo sollevano eccitanti possibilità per nuovi modi per capire i percorsi delle nostre risposte immunitarie, riconoscere i metaboliti che regola questi percorsi e suggerire come potremmo usarli per ottimizzare le vaccinazioni per stimolare le condizioni del sistema immunitario adattativo.
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Per entrare nelle cellule dell'ospite, il virus SARS-COV-2 utilizza la proteina di superficie S, la cosiddetta proteina spike (proteina spike S). I vaccini basati sulla tecnologia mRNA sono progettati per produrre anticorpi contro la proteina spike. I vaccini mRNA sono vaccini in cui l'acido ribonucleico (RNA) è usato come modello per la produzione di proteine virali. Queste proteine sono progettate per innescare la produzione di anticorpi, che vengono poi trasferiti al sistema immunitario dell'ospite.
Nel documento, presentiamo l'effetto dei vaccini mRNA sulle cellule cerebrali gliali che sono coinvolte nell'infiltrazione del microambiente tumorale utilizzando un nuovo strumento non invasivo come l'imaging Raman. Qui dimostriamo che l'imaging Raman rivelare nuove espansioni sul ruolo dei meccanismi di base della patologia del cancro e l'effetto dei vaccini mRNA. Questo approccio può monitorare le interazioni nel microambiente tumorale e i meccanismi legati alla risposta immunitaria.
La spettroscopia Raman e l'imaging consentono il monitoraggio quantitativo e non invasivo dei cambiamenti intracellulari senza la necessità di utilizzare marcatori esterni. I metodi tradizionali di biologia molecolare richiedono la distruzione delle membrane cellulari e l'isolamento dei componenti intracellulari per studiare i cambiamenti biochimici all'interno delle cellule. Nell'imaging Raman, non abbiamo bisogno di distruggere le cellule per conoscere la composizione biochimica delle strutture intracellulari (organelli cellulari). Seguire le alterazioni nella composizione biochimica in organelli separati è estremamente prezioso per stabilire il meccanismo molecolare dello sviluppo del cancro e i meccanismi delle infezioni. Finora, nessuna tecnologia si è dimostrata efficace per rilevare la concentrazione di composti specifici in organelli cellulari separati. Pertanto, le tecnologie analitiche esistenti non possono rilevare l'intera portata della biolocalizzazione dentro e fuori gli organelli specifici.
Ci concentreremo sulle cellule gliali normali e tumorali dopo l'incubazione con il vaccino mRNA. La ragione è che le malattie tumorali sono la più grave causa di morte, superando le malattie cardiache, gli ictus, la polmonite e il COVID-19. Anche se al momento non esiste un vaccino contro la maggior parte dei tumori, il rapido sviluppo di vaccini mRNA può aiutare nello sviluppo di vaccini anticancro.
L'annuncio di vaccini efficaci e sicuri per la COVID-19 è stato accolto con entusiasmo. I vaccini attualmente utilizzati nella campagna di vaccinazione globale (3,36 miliardi di dosi sono state somministrate in 180 paesi, secondo i dati raccolti [https://www.bloomberg.com/graphics/covid-vaccine-tracker-global-distribution/].
Mentre i vaccini COVID-19 portano una potenziale speranza per un ritorno ad una sorta di normalità, molti dei meccanismi fondamentali con cui i vaccini mRNA inducono forti risposte sono ancora incompleti e dovrebbero essere continuati [2]. Il vaccino mRNA che codifica la proteina spike (S) COVID-19 incapsulata in nanoparticelle lipidiche entra nelle cellule dendritiche (DC) nel sito di iniezione o all'interno dei linfonodi, con conseguente produzione di alti livelli di proteina S.
Tuttavia, c'è ancora molto da imparare. Non è chiaro quale attivazione specifica delle cellule contribuisca maggiormente all'efficacia del vaccino e quale attivazione possa inibire la generazione dell'immunità adattativa o portare a una scarsa tollerabilità del vaccino [3].
Ci sono controversie sugli effetti nocivi della proteina S spike prodotta dalla vaccinazione COVID-19 e sugli effetti a lungo termine. I ricercatori hanno avvertito che il vaccino Pfizer-BioNTech's (COVID-19) induce una complessa riprogrammazione delle risposte immunitarie innate che dovrebbe essere considerata nello sviluppo e nell'uso di vaccini basati su mRNA. Ci sono anche controversie sulla biodistribuzione dei vaccini mRNA. È stato riportato [4] che i vaccini intramuscolari (che è il vaccino Pfizer/BioNT) nei macachi (un tipo di scimmia) rimangono vicino al sito di iniezione (il muscolo del braccio) e ai linfonodi locali, dove vengono prodotti globuli bianchi e anticorpi per proteggere dalla malattia. Il sistema linfatico, i linfonodi puliscono anche i fluidi e rimuovono i materiali di scarto. Risultati simili sono stati ottenuti per un vaccino mRNA contro i virus influenzali H10N8 e H7N9 nei topi [4]. Tuttavia, i recenti risultati sulle interazioni tra il sistema immunitario e le proteine virali che inducono l'immunità contro il COVID-19 potrebbero essere più complessi di quanto si pensasse in precedenza [5]. Sono state trovate prove che la proteina S del COVID-19 è rimasta non solo vicino al sito di iniezione, ma anche in circolazione nel sangue. Le proteine COVID-19 sono state misurate in campioni di plasma longitudinali raccolti da 13 partecipanti che hanno ricevuto due dosi di vaccino mRNA-1273. 11 dei 13 partecipanti hanno mostrato livelli rilevabili di proteine COVID-19 già dal primo giorno dopo la prima iniezione del vaccino. La clearance della proteina COVID-19 rilevabile era correlata alla produzione di IgG e IgA [6].
Alla luce dei recenti risultati è importante essere consapevoli che la proteina S spike prodotta dai nuovi vaccini COVID-19 mRNA può anche influenzare direttamente le cellule ospiti con le conseguenze a lungo termine. Quindi, si dovrebbe monitorare la biodistribuzione e la localizzazione della proteina spike S dai vaccini mRNA e gli effetti della proteina spike S COVID-19 sulle cellule ospiti umane in vitro e su modelli animali sperimentali appropriati.
In questo articolo ci concentreremo sul sistema nervoso centrale (SNC) perché oltre alla polmonite e al distress respiratorio acuto, il COVID-19 è associato a una serie di sintomi che sono legati al SNC, tra cui perdita di gusto e olfatto, mal di testa, contrazioni, convulsioni, confusione, disturbi della vista, dolore ai nervi, vertigini, alterazione della coscienza, nausea e vomito, emiplegia, atassia, ictus ed emorragia cerebrale [7].
Non è chiaro se il coronavirus della sindrome respiratoria acuta grave, che causa la COVID-19, possa entrare nel cervello. È stato postulato che alcuni dei sintomi della COVID-19 possono essere dovuti ad azioni dirette del virus sul SNC; per esempio, i sintomi respiratori potrebbero essere in parte dovuti alla COVID-19 che invade i centri respiratori del cervello [8,9]. Anche l'encefalite è stata riportata nel COVID-19, e potrebbe essere il risultato dell'ingresso del virus o delle proteine virali nel cervello [7,10].
L'mRNA del COVID-19 è stato recuperato dal liquido cerebrospinale [11], suggerendo che può attraversare la barriera emato-encefalica (BBB). Altri coronavirus, compreso il virus della SARS strettamente correlato che ha causato l'epidemia del 2003-2004, sono in grado di attraversare la BBB [12], e COVID-19 può infettare i neuroni in un modello Brain Sphere [13]. Tuttavia, COVID-19 potrebbe indurre cambiamenti nel sistema nervoso centrale senza attraversare direttamente la BBB, poiché COVID-19 è associato a una tempesta di citochine, e molte citochine attraversano la BBB per influenzare la funzione del sistema nervoso centrale [9]. È stato scoperto che COVID-19 raggiunge il cervello, infetta gli astrociti e innesca cambiamenti neuropatologici che contribuiscono alle alterazioni strutturali e funzionali nel cervello dei pazienti COVID-19 [14]. I ricercatori hanno sollevato la preoccupazione che le nanoparticelle lipidiche (LNP) che possono diffondersi rapidamente, potrebbero potenzialmente accedere al sistema nervoso centrale (SNC) attraverso il bulbo olfattivo o il sangue. Tuttavia, questo deve essere determinato con ulteriori studi. Inoltre, il ruolo delle risposte di memoria innata agli LNP deve essere studiato [15].
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In questo articolo studieremo le implicazioni per le possibili conseguenze del vaccino COVID-19 mRNA (Pfizer / BioNT BNT162b2) sul sistema nervoso centrale (SNC). Abbiamo già studiato in dettaglio le alterazioni biochimiche in specifici organelli delle cellule cerebrali rispetto all'aggressività del cancro.[16,17] Quindi, possiamo confrontare l'effetto dell'mRNA sulle cellule normali e cancerose con l'effetto dell'aggressività del cancro. Per quanto ne sappiamo il vaccino mRNA Pfizer non è stato testato su pazienti affetti da cancro. Pertanto questo contributo aiuterà a monitorare le risposte nelle cellule cerebrali dell'ospite simili a un'infezione virale, perché l'incubazione con il vaccino COVID-19 mRNA imita l'infezione COVID-19, ma invece del virus intero, solo una proteina chiave S per la risposta immunitaria viene sintetizzata, senza causare l'infezione COVID-19.
Studieremo cellule gliali normali del cervello umano e cellule di glioma in vitro: astrociti umani normali (Clonetics NHA), astrocitoma umano CCF-STTG1 (ATTC CRL-1718) che rappresenta un tumore cerebrale leggermente aggressivo e la linea cellulare di glioblastoma umano U87-MG (ATCC HTB-14) che rappresenta un tumore cerebrale altamente aggressivo mediante imaging Raman. Il vaccino mRNA imita l'infezione COVID-19, ma invece del virus intero, solo una proteina chiave S per la risposta immunitaria viene sintetizzata, senza causare l'infezione COVID-19.
Monitoreremo l'effetto del vaccino mRNA sulla biodistribuzione di diversi componenti chimici, in particolare il citocromo c, negli organelli specifici di una cellula: nucleo, mitocondri, goccioline lipidiche, citoplasma e membrana.
Nello studio presentato identificheremo la dinamica e la composizione biochimica degli organelli attraverso gli spettri Raman caratteristici dopo l'iniezione del vaccino mRNA e l'incubazione con il vaccino in cellule in vitro.
Mostreremo anche che la spettroscopia Raman e l'imaging Raman sono strumenti di diagnostica clinica competitivi per le malattie tumorali legate alla disfunzione mitocondriale e sono un prerequisito per una farmacoterapia di successo del cancro.
In questo articolo esploriamo le alterazioni nei percorsi di riduzione-ossidazione legati alla Cyt c nelle cellule cerebrali umane normali e tumorali dopo l'incubazione in vitro con il vaccino COVID-19 (Pfizer/ BioNT BNT162b2).
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2. Materiali e metodi
3. Risultati
4. Conclusioni
Abbiamo dimostrato che i nuovi strumenti di imaging Raman che presentiamo in questo articolo sollevano eccitanti possibilità per nuovi modi per capire i collegamenti tra percorsi di cancro, risposte immunitarie e riconoscere i metaboliti che regola questi percorsi.
Abbiamo usato la spettroscopia Raman per monitorare i cambiamenti nello stato redox dei citocromi mitocondriali in cellule cerebrali umane in vitro di astrociti normali, astrocitoma, glioblastoma su incubazione con vaccino mRNA. Abbiamo osservato l'effetto del vaccino mRNA sulla biodistribuzione di diversi componenti chimici, in particolare il citocromo c, negli organelli specifici delle cellule gliali del cervello umano: nucleo, mitocondri, goccioline lipidiche, citoplasma, reticolo endoplasmatico ruvido e membrana.
Abbiamo dimostrato che il vaccino mRNA (Pfizer) modifica i mitocondri attraverso la downregulation del citocromo c con conseguente minore efficacia della respirazione (fosforilazione ossidativa) e minore produzione di ATP. Può portare a una minore risposta del sistema immunitario.
La diminuzione della concentrazione di amide I nel potenziale di membrana mitocondriale può suggerire un deterioramento funzionale del traslocatore di adenina nucleotide. Il vaccino mRNA modifica significativamente la sintesi de novo dei lipidi nelle goccioline lipidiche. I risultati presentati nel documento suggeriscono che dopo l'incubazione con mRNA il ruolo della funzione di segnalazione delle goccioline lipidiche aumenta. Le alterazioni osservate nei profili biochimici dopo l'incubazione con il Pfizer/BioNT negli organelli specifici delle cellule gliali sono simili a quelle che osserviamo per il cancro al cervello rispetto al grado di aggressività.
Studio completo: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.03.02.482639v1.full
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