GATTO LATERALE
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I vaccini_mRNA e la correlazione con la ingegneria informatica: Se le case farmaceutiche hanno la sequenza ed il codice digitale perché non è possibile produrlo autonomamente velocizzando le vaccinazioni?

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Manieri

Di Benito Mirra Chief Information Security Officer

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Alberto gatto

I vaccini a RNA messaggero, o in breve mRNA , sono stati sviluppati da Moderna in collaborazione con il National Institutes of Health e da Pfizer in collaborazione con la società farmaceutica tedesca BioNTech. Gli studi fatti hanno dimostrato che entrambi i vaccini sono efficaci per circa il 95% nel prevenire le infezioni da coronavirus, un tasso enorme che ha entusiasmato il mondo della sanità.

LUPO
ETTORE TOLLEMETO

I vaccini a mRNA utilizzano un piccolo segmento dell’acido ribonucleico di SARS-CoV-2, avvolto in un guscio lipidico. Una volta iniettato, il guscio si attacca a una cellula umana e il segmento di RNA insegna alla cellula a produrre una proteina specifica. Il sistema immunitario utilizza quella proteina per riconoscere una proteina diversa, denominata proteina spike, che il virus utilizza per legarsi a una cellula umana.

Una volta che il sistema immunitario del corpo riconosce la proteina spike di un organismo invasore, impara a lanciare una risposta immunitaria. Se chi è stato vaccinato incontra il SARS-CoV-2, il suo sistema immunitario riconoscerà la stessa proteina spike e attaccherà l’intruso prima che possa iniziare a replicarsi ed infettare.

FEDERICO FELLINE

I vaccini più tradizionali utilizzano pezzi di virus vivi o inattivati ​​incorporati in un’altra famiglia di agenti patogeni, chiamati adenovirus, che sono innocui per l’uomo. Il sistema immunitario riconosce la base dell’ adenovirus e qualsiasi elemento del coronavirus che incorpora e impara a riconoscere i nuovi elementi del coronavirus come segnale per innescare una risposta. I vaccini che utilizzano virus depotenziati possono comportare dei piccoli rischi di infezione in alcuni segmenti di popolazione vaccinata. E pare non siano sempre completamente efficaci, per esempio i vaccini antinfluenzali possono ridurre il rischio di contrarre l’influenza stagionale tra il 40 e il 60%, secondo i Centers for Disease Control and Prevention .

FRANCESCO GIOIA

I vaccini a mRNA pare non comportano lo stesso rischio dei vaccini a base di adenovirus. I vaccini a mRNA trasportano solo l’RNA che istruisce la cellula a creare la proteina spike; non trasportano alcun RNA che porta alla malattia negli esseri umani. Quindi i vaccini mRNA dovrebbero essere intrinsecamente ed estremamente sicuri, perché non esiste un virus replicante che possa diffondersi e causare malattie come i vaccini vivi attenuati.

GIUSEPPE ALEMANNO

Da ciò si deduce che i vaccini a mRNA possono  essere prodotti a un ritmo più veloce rispetto ai vaccini tradizionali, e secondo Prabhjot Singh, un esperto di sistemi sanitari presso la Icahn School of Medicine e il Mount Sinai Health System: “si è in grado di stampare in modo preciso la sequenza di mRNA che crea una proteina per riconoscere il virus, quasi come la stampa 3D, un mRNA personalizzato appositamente per creare un vaccino “.  Per questo motivo i laboratori non hanno bisogno dell’accesso al virus vivo per iniziare la produzione; possono utilizzare il sequenziamento genetico inviato a database online per iniziare a progettare i propri candidati per mRNA.

Ora, ragionando con logica ed in termini ingegneristici:  il vaccino è un liquido, che viene iniettato nel braccio. Come si può parlare di codice sorgente?

Questa è un’ottima domanda. Iniziamo prendendo una piccola parte del codice sorgente del vaccino BioNTech/Pfizer pubblicato dall’ OMS (in allegato il documento),  noto come BNT162b2:

Nel cuore del vaccino mRNA BNT162b2 c’è questo codice digitale. E’ lungo 4284 caratteri. Proprio all’inizio del processo di produzione, i ricercatori hanno caricato questo codice in una stampante a DNA, che ha convertito i byte sul disco in vere molecole di DNA.

 

Una stampante Codex DNA BioXp 3200 DNA printer

Da una macchina di questo tipo escono piccole quantità di DNA, che dopo molti passaggi chimici e biologici si trasformano RNA in una fiala del vaccino. Una dose di 30 microgrammi contiene appunto 30 microgrammi di RNA, che coniugato  con un ingegnoso sistema di impacchettamento con lipidi grassi porta l’ mRNA fin dentro le nostre cellule.

Per capirci e trovare una correlazione con l’ingegneria informatica: L’ RNA è la versione volatile, la “memoria di lavoro” del DNA.
Il DNA è un po’ il disco a stato solido delle scienze biologiche. Ma proprio come i computer non eseguono il codice direttamente da un disco a stato solido, prima che succeda una qualunque cosa, il codice viene copiato su un altro supporto, più versatile e tuttavia molto più fragile. Per i computer si tratta della RAM; per le scienze biologiche, è l’ RNA. A differenza della memoria a stato solido la RAM si degrada molto in fretta a meno che non sia amorevolmente accudita. E la ragione per la quale il vaccino a mRNA di Pfizer-BioNTech deve essere mantenuto nel più potente dei congelatori. Ogni carattere del RNA pesa nell’ordine di 0.53×10-21 grammi, il che significa che in una singola dose da 30 microgrammi ci sono 6×10+16 caratteri. Espresso in byte questo viene a significare approssimativamente 25 petabyte, anche se va detto che si tratta in realtà di circa 2000 miliardi di ripetizioni dei medesimi 4284 caratteri. L’effettivo contenuto del vaccino in termini di informazione è appena sopra un kilobyte. Il virus SARS-CoV-2 stesso pesa circa 7.5 kilobyte.

A differenza dei computer che usano un sistema binario e i soli 0 e 1, la Vita  usa A, C, G e U (o T), detti “nucleotidi”, “nucleosidi”, o “basi”. Nei computer immagazziniamo gli 0 e gli 1 come presenza od assenza di una carica, o sotto forma di corrente, come transizione magnetica, o come potenziale elettrico, o ancora come una variazione di riflettività. In breve, gli 0 e gli 1 non sono concetti astratti, bensì vivono come elettroni o come altre manifestazioni fisiche.

– In natura, A, C, G e U/T sono molecole, immagazzinate come catene nel DNA (o nel RNA).
– Nei computer raggruppiamo 8 bit in un byte, e il byte è la tipica unità di dati che viene elaborata.

La Natura raggruppa tre nucleotidi in un codone, e il codone è la tipica unità che prende parte all’elaborazione. Un codone contiene 6 bit di informazione (2 bit per ogni base del DNA, 3 basi = 6 bit. Questo significa che ogni codone può avere 2^6 = 64 valori diversi).

L’idea che c’è dietro al vaccino mRNA è quella di insegnare al nostro sistema immunitario come combattere con un patogeno, senza però farci ammalare seriamente. I vaccini tradizionali iniettano un virus indebolito o attenuato, più un adiuvante che spinge il nostro sistema immunitario all’azione. Questa è una tecnica decisamente analogica, e richiede anche una dose di fortuna e molto tempo.

Un vaccino a mRNA ottiene lo stesso risultato in meno tempo ed “informa il nostro sistema immunitario” con una precisione laser.

 

 

Una domanda ben posta vale molto più di cento risposte:

Perché, visto che il vaccino mRNA non prevede pezzi di virus vivi o inattivati ​​incorporati in un’altra famiglia di agenti patogeni, ma solo una sequenza genetica con un codice digitale, non la si può produrre in scala mondiale nei laboratori di ogni stato in maniera autonoma? Il grande vantaggio dell’ mRNA è proprio la velocità con cui è possibile sviluppare il vaccino. Se hai la sequenza ed il codice digitale puoi fare un vaccino velocemente e con la massima precisione, e soprattutto perchè non devi far crescere il virus.

Secondo il Times of Israel ( https://www.timesofisrael.com/israels-largest-hmo-finds-vaccines-92-effective-in-preventing-serious-illness/ ), un massiccio studio del più grande fornitore di servizi sanitari israeliani indica che il vaccino Pfizer-BioNTech è efficace al 94% nella prevenzione del COVID-19 sintomatico e al 92% nell’evitare casi gravi della malattia. L’indagine del Clalit Health Services HMO ha confrontato 600.000 individui completamente vaccinati – 170.000 oltre 60 e 430.000 di età compresa tra 16 e 59 anni – con 600.000 israeliani non protetti. Ritenuto rappresentare il più grande studio di questo tipo al mondo fino ad oggi, ha scoperto che il vaccino è altamente protettivo sia dalle infezioni sintomatiche che dai sintomi gravi. A partire da una settimana dopo il secondo richiamo, il vaccino risulterebbe efficace dal 91% al 99% nel prevenire casi gravi di COVID-19. Queste cifre saranno probabilmente ridotte ulteriormente col passare del tempo e altri israeliani immunizzati arriveranno a quel punto. I dati hanno indicato che l’efficacia dei richiami potrebbe crescere ulteriormente da due settimane dopo il secondo richiamo, anche se  sarebbero necessarie ulteriori analisi nelle settimane a venire. Al 14 di febbraio, oltre 3,8 milioni di israeliani hanno ricevuto la prima dose del vaccino e 2,5 milioni hanno ricevuto entrambi i vaccini, l’istituto superiore di sanità israeliano prevede di immunizzare l’intera popolazione entro la fine di marzo 2021.

 

Sono notizie promettenti e piene di ottimismo ed i tassi di efficacia sono tremendamente incoraggianti, alla pari con alcuni dei risultati più impressionanti nella storia della salute pubblica, i vaccini che hanno eradicato il vaiolo o hanno quasi posto fine alla polioma,  gli esperti hanno avvertito però che occorre ancora sviluppare una serie completa di profili di sicurezza che mostrerebbero pienamente il potenziale di conseguenze negative, sebbene finora non ne sia emerso nessuno o pochi casi non riconducibili al vaccino stesso.

ALLEGATO

Messenger RNA encoding

 

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