Natalizumab è un anticorpo monoclonale diretto contro l'integrina α4β1 (detta anche VLA-4) e agisce impedendo l'adesione e la migrazione linfocitaria dal letto vascolare alla sede di infiammazione. Le integrine sono una classe di proteine coinvolte nell'interazione cellula-cellula e cellula-matrice extracellulare. In particolare, nell'iniziazione del processo immunitario, esse regolano l'adesione dei linfociti T alle cellule endoteliali e il loro passaggio attraverso queste, nella matrice extracellulare. Una volta nella matrice, regolano l'interazione fra i linfociti T e le APC (Antigen Presenting Cells, cellule che presentano l'antigene, in genere cellule dendritiche). L'inibizione del l'integrina impedisce al 