Ce este un vaccin ADN?

Vaccinurile ADN, adesea denumite vaccinuri de generația a treia, utilizează ADN proiectat pentru a induce un răspuns imunologic la gazdă împotriva bacteriilor, paraziților, virușilor și potențialului cancerului.

Vaccinuri tradiționale

Vaccinurile disponibile în prezent pentru populația globală includ vaccinuri împotriva rujeolei, oreionului, rubeolei, virusului gripal sezonier, tetanosului, poliomielitei, hepatitei B, cancerului de col uterin, difteriei, tusei convulsive și vaccinurilor pentru alte boli endemice ale anumitor regiuni din lume.

Multe dintre aceste vaccinuri oferă imunitate prin inducerea de răspunsuri imune adaptive specifice antigenului la o gazdă.

Mai precis, aceste vaccinuri expun sistemul imunitar epitopilor care au provenit din agentul patogen, ceea ce permite sistemului imunitar să dezvolte anticorpi care pot recunoaște și ataca acest agent infecțios dacă gazda vaccinată întâlnește acest agent patogen în viitor.

Deși vaccinurile convenționale sunt cruciale pentru prevenirea răspândirii a numeroase boli extrem de infecțioase, fabricarea acestor vaccinuri necesită adesea ca cercetătorii să se ocupe de agenții patogeni vii. Nu numai că manipularea acestor agenți patogeni poate pune probleme de siguranță pentru persoanele care dezvoltă vaccinul, dar riscul de contaminare de către acești agenți patogeni este, de asemenea, îngrijorător.

Provocările asociate cu dezvoltarea vaccinurilor convenționale au condus la investigarea mai multor abordări alternative de vaccin care ar putea fi utilizate atât pentru bolile infecțioase, cât și pentru cele neinfecțioase.

Un vaccin alternativ care a câștigat o atenție considerabilă este un vaccin pe bază de ADN. Vaccinul pe bază de ADN este considerat a fi mai stabil, mai eficient din punct de vedere al costurilor și mai ușor de manipulat decât vaccinurile tradiționale.

Cum funcționează vaccinurile ADN?

Ca orice alt tip de vaccin, vaccinurile ADN induc un răspuns imun adaptiv. Principiul de bază de bază din spatele oricărui vaccin ADN este utilizarea unei plasmide ADN care codifică o proteină care a provenit din agentul patogen în care va fi vizat vaccinul.

ADN-ul plasmidic (pDNA) este ieftin, stabil și relativ sigur, permițând astfel acestei platforme non-virale să fie considerată o opțiune excelentă pentru livrarea genelor. Unii dintre diferiții vectori de viruși care au fost utilizați pentru a obține pADN includ onco-retrovirusuri, lentivirusuri, adenovirusuri, viruși adeno-asociați și Herpes simplex-1.

Când se administrează o injecție intramusculară a unui vaccin ADN, ADNc va viza miocitele. Vaccinurile ADN pot fi, de asemenea, administrate printr-o injecție subcutanată sau intradermică, pentru a viza keratinocitele. Indiferent de locul injectării, ADNc va transfecta miocitele sau keratinocitele. Aceste celule vor suferi apoi apoptoză.

O celulă care suferă apoptoză va elibera fragmente mici legate de membrană, cunoscute sub numele de corpuri apoptotice. Aceste corpuri apoptotice declanșează endocitoza resturilor celulare de către celulele dendritice imature (iDC). Activitatea iDC poate iniția apoi generarea de antigene exogene, care sunt prezentate exclusiv de clasa majoră de histocompatibilitate II (MHCII).

Prezentarea antigenului la MHCII activează CD4 helper⁺ Celulele T, care contribuie la amorsarea celulelor B și, în cele din urmă, permit crearea răspunsului imun umoral. Acest răspuns imoral umoral este necesar pentru a activa producția de CD8⁺ Celulele T.

Pe lângă faptul că acționează fie asupra miocitelor, fie asupra keratinocitelor, orice cale de administrare a vaccinului ADN poate transfecta celule care prezintă antigen (APC) situate în apropierea locului de injectare. Această cale de transfecție directă are ca rezultat expresia transgenă endogenă și prezentarea paralelă a antigenului atât prin MHCI, cât și prin MHCII, producând astfel atât CD8⁺ și CD4⁺ Celulele T.

Ce vaccinuri ADN sunt în curs de dezvoltare?

În prezent, nu există vaccinuri ADN care să fi fost aprobate pentru utilizare pe scară largă la om. Cu toate acestea, mai multe vaccinuri pe bază de ADN au fost aprobate atât de Administrația pentru Alimente și Medicamente din Statele Unite (FDA), cât și de Departamentul pentru Agricultură al Statelor Unite (USDA) pentru uz veterinar, inclusiv un vaccin împotriva virusului West Nile la cai și un vaccin pentru melanom pentru câini.

Deși vaccinurile pe bază de ADN nu au fost încă aprobate pentru a fi utilizate în publicul larg, au fost efectuate mai multe studii clinice umane în curs cu vaccinuri ADN. Potrivit Bibliotecii Naționale de Medicină din SUA, peste 160 de vaccinuri ADN diferite sunt testate în prezent în studiile clinice la om în Statele Unite. Se estimează că 62% din aceste studii sunt dedicate vaccinurilor împotriva cancerului și 33% sunt aplicate pentru vaccinuri împotriva virusului imunodeficienței umane (HIV).

Unul dintre primele studii clinice pe un vaccin ADN a investigat efectele terapeutice și profilactice potențiale ale unui vaccin ADN împotriva HIV. Deși a fost detectat un anumit nivel de imunogenitate în acest studiu, nu s-a constatat că apar răspunsuri imune semnificative. Hipervariabilitatea HIV permite acestui virus să invadeze sistemul imunitar al gazdei prin mai multe mecanisme diferite.

Ca rezultat, oamenii de știință care doresc să dezvolte un vaccin pe bază de ADN împotriva HIV au descoperit că mai multe strategii de amorsare diferite, agenți de stimulare și modificări ale programelor de injecție trebuie evaluate cu atenție pentru a proiecta cel mai bun vaccin ADN împotriva HIV.

Directii viitoare

Chiar dacă numeroase vaccinuri pe bază de ADN sunt în prezent testate la oameni din întreaga lume, mai multe provocări stau în continuare în calea permiterii transpunerii acestei abordări vaccinale în clinică. Una dintre cele mai mari provocări asociate cu vaccinurile ADN este imunogenitatea lor scăzută la animale și oameni mai mari.

Cercetătorii cred că ar trebui injectate cantități mai mari de ADN în intervalul de 5 până la 20 mg la un om de dimensiuni medii pentru a crește imunogenitatea vaccinurilor pe bază de ADN. O altă provocare a vaccinurilor pe bază de ADN implică optimizarea transfecției, care ar putea fi realizată prin încorporarea mai multor parametri, cum ar fi un promotor hibrid viral / eucariot sau optimizarea codonilor antigenului.

Luat împreună, un vaccin ADN ideal va evita degradarea extracelulară și va intra cu succes în nucleul celulelor țintă pentru a induce un răspuns imun pe termen lung.