Un vaccino è un prodotto farmaceutico che ha lo scopo di attivare in modo specifico il sistema immunitario a combattere contro un microrganismo o microbo (un virus, un batterio o un altro parassita) che può determinare una malattia più o meno grave, anche mortale.

Il vaccino infatti imita l'aggressione del microrganismo stimolando specifiche cellule del sistema immunitario – i linfociti B e i linfociti T – che, attivati e reciprocamente stimolati tra di loro, scatenano una risposta immunitaria con la produzione da parte dei linfociti B di anticorpi specifici, le immunoglobuline, molecole in grado di legarsi al microbo bersaglio del vaccino.

Alcuni di questi anticorpi neutralizzano il microrganismo per impedirgli di entrare nelle cellule dell'individuo, mentre un gruppo specifico di linfociti T (chiamati "killer") entra in gioco per eliminare i microbi che sono già entrati nelle cellule dell'organismo in modo che questi non causino malattie o complicazioni.

Affinché il sistema immunitario possa produrre i linfociti B e T specificatamente efficaci contro un particolare microbo, essi devono imparare a riconoscere alcuni elementi caratteristici del microrganismo: si tratta spesso di proteine presenti sulla sua superficie, chiamate ‘epitopi'.

Un vaccino è costituito da molecole che contengono almeno alcuni di questi elementi caratteristici del microrganismo bersaglio: queste molecole vengono quindi presentate al sistema immunitario che impara a riconoscerle e a combatterle efficacemente quando se ne presenterà l'occasione.

La conformazione del vaccino che dovrà stimolare una reazione specifica contro l'agente infettivo può essere ottenuta in vario modo.

• Vaccini contenenti l'intero microrganismo in forma attenuata

Per creare il vaccino il microrganismo che genera l'infezione viene manipolato per renderlo meno aggressivo, ad esempio riducendo la sua capacità di moltiplicarsi. È il metodo più efficace ma anche quello che richiede più cautela. I vaccini vivi attenuati mimano l'infezione naturale e innescano una risposta immunitaria molto forte e duratura, e dopo 1 o 2 dosi, non richiedono più richiami. Purtroppo essendo costituiti da virus vivi, non possono essere somministrati (a parte qualche eccezione) a persone il cui sistema immunitario è indebolito da alcune malattie o trattamenti farmacologici. I vaccini vivi attenuati attualmente in uso sono prevalentemente diretti a prevenire morbillo-orecchioni-rosolia, varicella, herpes zoster, febbre gialla, rotavirus e – in alcuni casi – anche influenza.

• Vaccini contenenti l'intero microrganismo in forma inattivata

Il microbo dell'infezione viene ucciso ed è totalmente incapace di moltiplicarsi, quindi non può causare malattie. I vaccini interi inattivati sono in generale meno efficaci dei vaccini vivi attenuati e spesso richiedono dosi multiple o dosi di richiamo. Il loro vantaggio principale è che hanno pochissimi effetti collaterali e possono essere somministrati anche a persone con un sistema immunitario indebolito. Vaccini interi inattivati attualmente in uso sono quelli contro la polio, l'epatite A e la meningoencefalite da zecche.

• Vaccini purificati

Contengono solo uno o più frammenti del microrganismo, ovvero solo quelle molecole del microorganismo che sono necessarie al sistema immunitario per riconoscerlo e per attivare una specifica risposta immune. Questi vaccini hanno il vantaggio di stimolare il sistema immunitario in modo molto mirato. La loro tolleranza è quindi eccellente, anche se spesso sono necessari dei richiami. I vaccini purificati sono quelli della difterite, tetano, pertosse, epatite B, influenza, papillomavirus.

• Vaccini coniugati

Contenenti unicamente zuccheri complessi (polisaccaridi) della capsula del microbo, fissati (coniugati) a una proteina di trasporto per essere meglio riconosciuti dal sistema immunitario. Per ottenere una risposta immunitaria valida, occorrono diverse iniezioni e l'immunità dura talvolta solo alcuni anni. I vaccini coniugati sono ad esempio quelli contro Hib, pneumococchi, meningococchi.

• Vaccini «con vettore»

Un frammento importante del microrganismo – ad esempio un tratto del codice genetico che fa costruire una delle proteine che caratterizzano un agente infettivo o una cellula malata – è inserito in un virus o in un batterio che non provoca malattie nell'uomo. Questi "vettori" sono scelti in modo che la loro moltiplicazione nel genere umano sia limitata e non possano causare infezioni, ma nel contempo siano in grado di stimolare una valida risposta immunitaria. Si tratta di una tecnica nuova che ha dato prova di essere utile nella vaccinazione contro la malattia da virus Ebola, contro il virus respiratorio sinciziale e contro alcuni tumori. È attualmente in utilizzato in alcuni vaccini contro il SARS-COV-2.

• Nuove tecniche di progettazione di vaccini

Sono attualmente in fase di sperimentazione e di utilizzo nuove tecniche mai utilizzate nell'uomo, che consistono nell'iniezione di un frammento di materiale genetico (RNA o DNA) del microrganismo, avvolto in una goccia di olio (liposoma).
Questi vaccini ormai ampiamente sperimentati contro il virus SARS-CoV-2 costituiscono una promettente innovazione in vaccinologia. Non solo hanno permesso di ottenere una forte riduzione della pandemia da COVID-19 ma hanno ridotto fortemente la mortalità di questo coronavirus.

Oltre ai vaccini vivi attenuati, molti vaccini sono integrati con adiuvanti (ad esempio l'alluminio) sostanze inerti e innocue che hanno la funzione di migliorare e prolungare l'efficacia della risposta immunologica.