Il vaccino a mRNA Biontech Pfizer analizzato dal codice sorgente

Il vaccino a mRNA Biontech Pfizer analizzato dal codice sorgente

Segnaliamo un interessante blog post in cui si analizzano le proprietà del nuovo vaccino a Rna la cui somministrazione è recentemente partita in Europa da un punto di vista informatico

di , Mattia Speroni pubblicata il , alle 18:21 nel canale Scienza e tecnologia
 

Un post scritto da uno sviluppatore, Bert Hubert, spiega in maniera interessante il funzionamento del nuovo vaccino Anti-COVID la cui somministrazione è partita nella giornata del 27 Dicembre 2020 in Unione Europea, e anche in Italia. La spiegazione, infatti, viene fatta dal punto di vista dell'informatico, trattando il genoma del vaccino come se fosse il codice sorgente di un programma. Il cuore del vaccino mRNA BNT162b2 è infatti racchiuso in un codice digitale pubblicato anche sul sito dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS).

Questo codice, lungo 4284 caratteri, è stato inviato a una "stampante di DNA" (dal costo di circa 50 mila dollari), ovvero un dispositivo in grado di produrre sequenze di DNA a partire da un codice digitale. In questo articolo semplificheremo molto la procedura, che in realtà è di diversi ordini di grandezza più complessa.

La stampante di DNA, infatti, produce piccole quantità di DNA che solo dopo vari passaggi chimici e biologici possono diventare RNA. Come noto, infatti, il vaccino della BioNTech Pfizer è a mRNA, e questo rappresenta una grande differenza con il passato che, tra le altre cose, ha (ingiustificatamente) allarmato alcuni. Bisogna anche ricordare che è da circa 30 anni che si lavora a questo genere di soluzioni e che già sono state pensate per combattere Ebola e Zika (anche se la soluzione anti-COVID avrà una diffusione di gran lunga superiore).

COVID Biden

Tornando alla similitudine vaccino-informatica, Hubert accosta l'RNA alla RAM di un computer, mentre il DNA sarebbe l'SSD. Proprio come il computer non esegue il codice direttamente dall'SSD ma dalla memoria di sistema, per poter fare accadere qualcosa nell'organismo bisogna copiare il codice su un altro supporto, dal DNA all'RNA. Quest'ultimo ha un'altra caratteristica in comune con la RAM, il suo contenuto si degrada molto velocemente, sia quello prodotto dalle cellule naturalmente sia introdotto con un vaccino. È la ragione per la quale il vaccino a mRNA di BioNTech Pfizer deve essere mantenuto a temperature molto basse (quello di Moderna per esempio può essere conservato a -20°C).

Parliamo del primo vaccino a mRNA, con un funzionamento alla base che si discosta in maniera sensibile rispetto a quello dei precedenti vaccini. Mentre di solito nella vaccinazione viene utilizzata una versione indebolita (attenuata) del virus o di sue componenti per sollecitare il sistema immunitario a produrre gli anticorpi da utilizzare quando incontrerà l'agente eziologico attivo, nel caso dei vaccini a mRNA si inietta l'istruzione per produrre una particolare proteina, detta proteina 'spike'.

Questa è la proteina che il virus sfrutta per accedere alle cellule: con l'istruzione così iniettata, la cellula produrrà autonomamente la proteina esterna che, una volta riconosciuta dal sistema immunitario, attiverà la produzione degli anticorpi. Riguardo alle presunte speculazioni sull'alterazione del DNA da parte di un vaccino a RNA, bisognerebbe considerare che, oltre a non avere le 'istruzioni' per modificare il DNA, l'RNA messaggero non entra mai nel nucleo della cellula, che è la parte che contiene il genoma. In altri termini, non ha la possibilità in alcun modo di alterare il DNA mancando anche degli enzimi come la retrotrascrittasi per poterlo fare.

Un vaccino a RNA ottiene un risultato simile a un vaccino "tradizionale" ("informare e addestrare il nostro sistema immunitario") ma con molta più precisione. Secondo Hubert, mentre il principio tradizionale alla base della vaccinazione può essere accomunato a una tecnica analogica, il principio del vaccino a RNA è decisamente più vicino alle tecniche digitale.

Perché il vaccino a mRNA è così preciso?

L'iniezione che viene praticata col vaccino a mRNA contiene materiale volatile che descrive la famosa proteina "spike" del SARS-CoV-2. Attraverso reazioni chimiche, sviluppate grazie alle scoperte di varie team di ricerca, il vaccino riesce a introdurre questo materiale genetico all'interno di alcune cellule dell'organismo. Sollecitate in questo modo, le cellule iniziano a produrre proteine Spike SARS-CoV-2 in quantità abbastanza importanti da azionare il sistema immunitario. Quest'ultimo, rilevando sulla superficie esterna delle cellule la proteina spike virale attiva la risposta immunitaria.

Sequenza Vaccino

Hubert poi paragona la sequenza di codice genetico a un codice digitale. A differenza dei computer che usano 0 e 1, la biologia usa A, C, G e T (o U per uracile quando si tratta di RNA), detti "nucleotidi", "nucleosidi", o "basi azotate". Nella sua brillante metafora tra biologia e informatica, lo sviluppatore vede similitudini nel raggruppamento dei bit nei byte e dei nucleotidi in codoni. La natura, infatti, raggruppa tre nucleotidi in un codone, e quest'ultimo rappresenta l'unità alla base dell'elaborazione.

Come si può vedere nel documento dell'OMS, il codice del vaccino inizia con i nucleotidi GA. Hubert li paragona alle due lettere che in ambiente MS-DOS identificano i marcatori del tipo di eseguibile, "MZ". In entrambi i casi aiutano il "sistema" a interpretare il "messaggio" che sta per ricevere senza però codificare un'informazione: MS-DOS capirà che ha a che fare con un eseguibile, mentre il sistema immunitario reagirà come se qualcosa sta arrivando dal nucleo, piuttosto che da una vaccinazione. Ovviamente, non è necessario che venga detto alla cellula.

Come l'mRNA viene convertito in proteine

Sempre nel codice, mentre i caratteri tradizionali dell'mRNA sono sono A, C, G e U, troviamo il segno Ψ al posto di U (uracile), che Hubert descrive come "uno dei punti estremamente ingegnosi di questo vaccino". Le recenti scoperte scientifiche hanno rivelato che se la U nell'RNA viene sostituita con una molecola leggermente diversa, il nostro sistema immunitario perde interesse e non cercherà di distruggerlo prima che sia entrato nelle cellule. Per questo motivo, nel vaccino BioNTech Pfizer, ogni molecola di uracile U è stata sostituita con una molecola di 1-metil-3'-pseudouridina, indicata con Ψ. Parliamo in questo caso di un aminoacido artificiale.

Hubert prosegue nel suo parallelismo con il mondo informatico perché è possibile inviare una versione leggermente alterata di un file, che confonde i firewall e le soluzioni di sicurezza, ma che è al tempo stesso accettata come valida dai server, che in questo modo possono venire hackerati (in questo caso, a fin di bene).

Andando avanti nella procedura di trasformazione di mRNA in proteine, Hubert spiega che questa viene fatta tramite un organulo chiamato ribosoma. Quest'ultimo, letto un filamento di mRNA, produce una sequenza di aminoacidi, che poi si ripiegheranno su loro stessi a formare una proteina. Come si è detto, lo scopo del vaccino è indurre la cellula a produrre grossi quantitativi di proteina Spike del SARS-CoV-2. Ma non basta, le proteine devono muoversi e devono essere esposte sulle cellule per generare la risposta immunitaria. E questo avviene tramite i cosiddetti peptidi di segnalazione.

Sequenza Vaccino

Per far capire questo processo, Hubert è andato a confrontare il codice del virus con quello del vaccino. Ha notato che per ogni codone nel caso del vaccino c'è una tendenza a modificare la terza posizione (es. UUU –> UUC). Le variazioni tra un codice e l'altro avvengono quasi sempre allo scopo di aumentare le C e le G. Come dicevamo, il sistema immunitario non gradisce per niente le variazioni al codice mRNA e, per sfuggire a questo controllo, le U nell'RNA sono già state sostituite da Ψ, come abbiamo visto prima. Tuttavia, la ricerca ha mostrato che un mRNA con maggiori percentuali di G e C viene convertito con maggior efficienza in proteine, oltre che più velocemente. E questo è stato utilizzato nell'RNA del vaccino sostituendo tutte le posizioni con G e C ogni volta che è stato possibile. Un peptide di segnalazione ottimizzato per facilitare questo processo, dunque, consente di mandare la proteina spike nel posto giusto.

Non è tutto. Finora abbiamo capito come il vaccino produce la proteina spike, ma questo non è sufficiente. Durante l'infezione virale le proteine Spike verrebbero "montate" sulla struttura esterna del virus. Qui, non essendoci il virus vero e proprio, le proteine devono arrivare sulla membrana cellulare della cellula umana per poter essere rilevate dal sistema immunitario. Se però si utilizzasse una proteina libera questa collasserebbe su sé stessa fino a formare una struttura leggermente diversa. In altre parole, l'organismo in questo modo svilupperebbe un'immunità a una proteina collassata, riducendo la capacità del sistema immunitario di identificare correttamente la proteina virale quando il virus è effettivamente attivo.

Gli studi su questo virus partono da quelli che sono stati avviati qualche anno fa per contrastare SARS-CoV-1 e MERS. Si identificò, infatti, che un doppio ponte di Prolina nel punto giusto avrebbe reso le proteine che contrastano il virus rigide come le proteine del virus originali. Questo perché la Prolina è un aminoacido dalla struttura molto rigida che stabilizza la proteina nello stato necessario per farla riconoscere al sistema immunitario.

Infine, il codice del vaccino termina con diverse A come misura contro la degradazione immediata: l'mRNA del vaccino infatti può essere riutilizzato varie volte, ma ogni volta perde alcune delle A finali. Quando le A finiscono l'mRNA non è più funzionale e viene degradato dai sistemi naturalmente presenti nelle cellule umane. Questo significa che dopo breve tempo dell'mRNA del vaccino non ci sarà più traccia e anche le proteine prodotte nel processo saranno comunque distrutte (avendo però prima generato la risposta immunitaria).

L'articolo di Hubert, che consigliamo di leggere, è stato molto utile per comprendere alcuni dei passaggi e delle astuzie che sono stati necessari per poter arrivare al vaccino contro COVID-19 sperando che la maggior parte delle persone, avendo un'idea più chiara di come funziona il meccanismo, si renda conto della necessità della vaccinazione.

237 Commenti
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Lo ZiO NightFall28 Dicembre 2020, 18:35 #1
""...avendo un'idea più chiara di come funziona il meccanismo, si renda conto della necessità della vaccinazione"

L'unica cosa di cui mi rendo conto è che in caso di presenza di bug nel codice, il conseguente processo di patching potrebbe essere alquanto problematico.
Therinai28 Dicembre 2020, 18:36 #2
Secondo me questo vaccino mi modifica il dna trasformandomi in una rana che spara onde 5g, ma è una buona cosa perché così prenderò la pensione di invalidità e finalmente non avrò più bisogno di lavorare.
terranux28 Dicembre 2020, 19:05 #3
l'importante è capire che non modifica il dna,anche perchè su whatsapp sembra una fissa .è veramente incredibile cosa crede la gente.
CYRANO28 Dicembre 2020, 19:13 #4
Originariamente inviato da: Therinai
Secondo me questo vaccino mi modifica il dna trasformandomi in una rana che spara onde 5g, ma è una buona cosa perché così prenderò la pensione di invalidità e finalmente non avrò più bisogno di lavorare.


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fukka7528 Dicembre 2020, 19:20 #5
Originariamente inviato da: terranux
l'importante è capire che non modifica il dna,anche perchè su whatsapp sembra una fissa .è veramente incredibile cosa crede la gente.
non dirlo troppo ad alta voce, ché poi arrivano i fenomenisappiamotuttonoicheabbiamolamentelibera a dire che sei un etichettatore troll
Ginopilot28 Dicembre 2020, 19:33 #6
Originariamente inviato da: Lo ZiO NightFall
""...avendo un'idea più chiara di come funziona il meccanismo, si renda conto della necessità della vaccinazione"

L'unica cosa di cui mi rendo conto è che in caso di presenza di bug nel codice, il conseguente processo di patching potrebbe essere alquanto problematico.


L'unica conseguenza sarebbe una risposta immunitaria sbagliata che non consente al sistema immunitario di produrre gli anticorpi giusti e quindi si resta esposti al contagio.
Oppure potrebbe far diventare molto intelligenti o molto stupidi. Chi puo' dirlo.
gino4628 Dicembre 2020, 19:36 #7
Innanzitutto complimenti per la semplicità con cui sono stati spiegati i processi su cui si basa il vaccino e alcuni dei processi che regolano il funzionamento delle cellule. Anche un ignorante come me ha capito perfettamente. Per quanto riguarda il vaccino, complimenti alla ricerca scientifica, 30 anni fa queste cose erano fantascienza. Speriamo che queste siano sempre sempre e solo usate a fin di bene.
supertigrotto28 Dicembre 2020, 20:09 #8
Quello che spero è che arrivino i vaccini in quantità al più presto,al telegiornale hanno detto che la Germania ne ha 30 milioni di dosi in più degli altri,tanto per cambiare,si sa chi comanda e chi ha la priorità in Europa.
Poi per i negazionisti e i no vax che se ne vadano al diavolo,stasera mi ha chiamato mia cugina piangendo,mia zia è messa molto male,le hanno messo casco e ossigeno,spero che ce la faccia.
Sento sempre più gente che conosco che è finita in ospedale o che è stata a casa con il covid,altro che normale influenza,sono pochi che conosco che hanno avuto sintomi lievi,molti altri stavano molto male,al punto che stavano per chiamare l'ambulanza.
Ma un virus che colpisca gli idioti non esiste?
LORENZ028 Dicembre 2020, 20:26 #9
Originariamente inviato da: supertigrotto
Quello che spero è che arrivino i vaccini in quantità al più presto,al telegiornale hanno detto che la Germania ne ha 30 milioni di dosi in più degli altri,tanto per cambiare,si sa chi comanda e chi ha la priorità in Europa.
Poi per i negazionisti e i no vax che se ne vadano al diavolo,stasera mi ha chiamato mia cugina piangendo,mia zia è messa molto male,le hanno messo casco e ossigeno,spero che ce la faccia.
Sento sempre più gente che conosco che è finita in ospedale o che è stata a casa con il covid,altro che normale influenza,sono pochi che conosco che hanno avuto sintomi lievi,molti altri stavano molto male,al punto che stavano per chiamare l'ambulanza.
Ma un virus che colpisca gli idioti non esiste?


Purtroppo è sempre sbagliato, in questi casi, basarsi sul "per quel che sento io in giro", che sia a favore di chi sostiene sia un virus come l'influenza o che sia favore di chi sostiene sia un virus killer. Lei può sser venuto casualmente a contatto con tanti che hanno preso il covid in maniera pesante ma altri potrebbero avere, rra le loro conoscenze, pochi casi e, magari, tutti trattatia casa. Con questo non voglio dire che non esista o che sia una influenza, ci mancherebbe, solo avrei voluto un'informazione di Stato più chiara, fatta di statistiche con un senso ed una logica, cosa che, purtroppo, non si è vista. Proprio questo aspetto ha portato alla proliferazione di mille pensieri, sensazioni, teorie complottiste, ecc.
luke328 Dicembre 2020, 20:53 #10
Originariamente inviato da: supertigrotto
Quello che spero è che arrivino i vaccini in quantità al più presto,al telegiornale hanno detto che la Germania ne ha 30 milioni di dosi in più degli altri,tanto per cambiare,si sa chi comanda e chi ha la priorità in Europa.
Poi per i negazionisti e i no vax che se ne vadano al diavolo,stasera mi ha chiamato mia cugina piangendo,mia zia è messa molto male,le hanno messo casco e ossigeno,spero che ce la faccia.
Sento sempre più gente che conosco che è finita in ospedale o che è stata a casa con il covid,altro che normale influenza,sono pochi che conosco che hanno avuto sintomi lievi,molti altri stavano molto male,al punto che stavano per chiamare l'ambulanza.
Ma un virus che colpisca gli idioti non esiste?


Confermo tutto ho il covid da 15 giorni, ora sto bene, ma ho passato 6 giorni dove stavo mooltoo male altro che normale influenza.E' facile dire " ha io il vacino non lo faccio" quando stai bene, voglio proprio vedere se un negazionista prende il covid non implora pietà per una dose di vacino.

Comunque ben venga sto benedetto vacino, anche se non è perfetto è sempre un arma/passo avanti per combattere la guerra uomo covid.

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