Door Benedette Cuffari, M.Sc.Beoordeeld door Emily Henderson, B.Sc.

DNA-vaccins, die vaak de vaccins van de derde generatie worden genoemd, gebruiken gemanipuleerd DNA om een immunologische reactie in de gastheer op te wekken tegen bacteriën, parasieten, virussen, en mogelijk kanker.

Image Credit: Billion Photos/.com

Traditionele vaccins

De vaccins die momenteel beschikbaar zijn voor de wereldbevolking omvatten die voor mazelen, bof, rodehond, seizoensgebonden griepvirus, tetanus, polio, hepatitis B, baarmoederhalskanker, difterie, kinkhoest, evenals verschillende andere ziekten die endemisch zijn in bepaalde regio’s van de wereld.

Veel van deze vaccins verschaffen immuniteit door antigeenspecifieke adaptieve immuunreacties op te wekken in een naïeve gastheer.

Meer specifiek stellen deze vaccins het immuunsysteem bloot aan epitopen die afkomstig zijn van het doelpathogeen, waardoor het immuunsysteem antilichamen kan ontwikkelen die dit infectieagens kunnen herkennen en aanvallen als de gevaccineerde gastheer dit pathogeen in de toekomst tegenkomt.

Hoewel conventionele vaccins van cruciaal belang zijn voor het voorkomen van de verspreiding van talrijke zeer besmettelijke ziekten, vereist de fabricage van deze vaccins vaak dat onderzoekers met levende ziekteverwekkers omgaan. Niet alleen kan de hantering van deze ziekteverwekkers veiligheidsproblemen opleveren voor degenen die het vaccin ontwikkelen, maar het risico van besmetting door deze ziekteverwekkers is ook zorgwekkend.

De uitdagingen die gepaard gaan met de ontwikkeling van conventionele vaccins hebben geleid tot het onderzoek naar verschillende alternatieve vaccinbenaderingen die zowel voor besmettelijke als niet-besmettelijke ziekten zouden kunnen worden gebruikt.

Een alternatief vaccin dat veel aandacht heeft gekregen, is een vaccin op basis van DNA, dat als stabieler, kostenefficiënter en gemakkelijker te hanteren wordt beschouwd dan traditionele vaccins.

Hoe werken DNA-vaccins?

Zoals elk ander type vaccin wekken DNA-vaccins een adaptieve immuunrespons op. Het basisprincipe achter elk DNA-vaccin is het gebruik van een DNA-plasmide dat codeert voor een eiwit dat afkomstig is van de ziekteverwekker waarop het vaccin zal worden gericht.

Plasmide-DNA (pDNA) is goedkoop, stabiel en relatief veilig, waardoor dit niet-virale platform als een uitstekende optie voor genoverdracht kan worden beschouwd. Enkele van de verschillende virusvectoren die zijn gebruikt om pDNA te verkrijgen zijn onco-retrovirussen, lentivirussen, adenovirussen, adeno-geassocieerde virussen, en Herpes simplex-1.

Wanneer een intramusculaire (IM) injectie van een DNA-vaccin wordt toegediend, zal het pDNA zich richten op myocyten. DNA-vaccins kunnen ook worden toegediend via een subcutane of intradermale injectie, die beide gericht zijn tegen keratinocyten. Ongeacht de injectieplaats zal het pDNA myocyten of keratinocyten transfecteren, die vervolgens een soort geprogrammeerde celdood ondergaan die bekend staat als apoptose.

Een cel die apoptose ondergaat, zal kleine membraangebonden fragmenten vrijgeven die anders bekend staan als apoptotische lichaampjes, die de endocytose van cellulair afval door onrijpe dendritische cellen (iDC) in gang zetten. De activiteit van iDC kan vervolgens de aanmaak van exogene antigenen in gang zetten, die uitsluitend worden gepresenteerd door major histocompatibility class II (MHCII).

Antigeenpresentatie aan MHCII activeert helper CD4+ T-cellen, die bijdragen aan B-celpriming en uiteindelijk de vorming van de humorale immuunrespons mogelijk maken. Deze humorale immuunrespons is nodig om de productie van CD8+ T-cellen te activeren.

Naast de werking op myocyten of keratinocyten, kan elke toedieningsroute voor DNA-vaccins ook antigeen-presenterende cellen (APC’s) transfecteren die zich in de buurt van de injectieplaats bevinden. Deze directe transfectieroute resulteert in endogene transgene expressie en parallelle presentatie van het antigeen via zowel MHCI als MHCII, waardoor zowel CD8+ als CD4+ T-cellen worden verkregen.

Image Credit: New Africa/.com

Welke DNA-vaccins zijn momenteel in ontwikkeling?

Op dit moment zijn er geen DNA-vaccins die zijn goedgekeurd voor wijdverbreid gebruik bij mensen. Er zijn echter verschillende op DNA gebaseerde vaccins goedgekeurd door zowel de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) als het Amerikaanse ministerie van Landbouw (USDA) voor veterinair gebruik, waaronder een vaccin tegen het West-Nijlvirus bij paarden, evenals een melanoomvaccin voor honden.

Hoewel op DNA gebaseerde vaccins nog niet zijn goedgekeurd voor gebruik bij het grote publiek, bestaan er verschillende lopende klinische proeven bij mensen met DNA-vaccins. Volgens de U.S. National Library of Medicine worden momenteel in de Verenigde Staten meer dan 160 verschillende DNA-vaccins getest in klinische proeven bij mensen. Naar schatting 62% van deze proeven zijn gewijd aan kankervaccins en 33% worden toegepast voor vaccins tegen het humane immunodeficiëntievirus (HIV).

Een van de eerste klinische proeven met een DNA-vaccin onderzocht de potentiële therapeutische en profylactische effecten van een DNA-vaccin tegen HIV. Hoewel in deze proef enige mate van immunogeniciteit werd vastgesteld, bleken er geen significante immuunreacties te ontstaan. De hypervariabiliteit van HIV stelt dit virus in staat om het immuunsysteem van de gastheer via verschillende mechanismen binnen te dringen.

Als gevolg hiervan hebben wetenschappers die een op DNA gebaseerd vaccin tegen HIV willen ontwikkelen ontdekt dat verschillende primingstrategieën, boosting agents, en gewijzigde injectieschema’s zorgvuldig moeten worden geëvalueerd om het beste DNA-vaccin tegen HIV te ontwerpen.

Toekomstige richtingen

Ondanks het feit dat er momenteel over de hele wereld talrijke op DNA gebaseerde vaccins bij mensen worden getest, staan er nog verschillende uitdagingen in de weg om deze vaccinbenadering naar de kliniek te kunnen vertalen. Een van de grootste uitdagingen in verband met DNA-vaccins is hun lage immunogeniciteit bij grotere dieren en mensen.

Onderzoekers menen dat grotere hoeveelheden DNA in het bereik van 5 tot 20 mg zouden moeten worden geïnjecteerd in een mens van gemiddelde grootte om de immunogeniciteit van op DNA gebaseerde vaccins te verhogen. Een andere uitdaging van op DNA gebaseerde vaccins betreft de optimalisatie van de transfectie, die zou kunnen worden bereikt door de integratie van verschillende parameters zoals een hybride virale/eukaryotische promotor of de optimalisatie van antigeencodons.

Al met al zal een ideaal DNA-vaccin extracellulaire degradatie vermijden en met succes de kern van doelcellen binnendringen om een langdurige immuunrespons te induceren.

• Malonis R.J., Lai J.R., Vergnolle O. (2020). Vaccins op basis van peptiden: Current Progress and Future Challenges. Chemical Reviews 20(6);3210-3229. doi:10.1021/acs.chemrev.9b00472.
• Hobernik, D., & Bros, M. (2018). DNA-vaccins – Hoe ver van klinisch gebruik? International Journal of Molecular Sciences 19(11). doi:10.3390/ijms19113605.
• Jahanafrooz, Z., Baradaran, B., Mosafer, J., et al. (2020). Vergelijking van DNA- en mRNA-vaccins tegen kanker. Drug Discovery Today 25(3); 552-560. doi:10.1016/j.drudis.2019.12.003.
• Rezaei, T., Khalili, S., Baradaran, B., et al. (2019). Recente vooruitgang in de ontwikkeling van HIV DNA-vaccins: Stapsgewijze verbeteringen tot klinische proeven. Journal of Controlled Release 316; 116-137. doi:10.1016/j.jconrel.2019.10.045.

Verder lezen

• Alle Vaccin Inhoud
• Wat zijn Vaccins?
• Vaccin Geschiedenis
• Vaccin Schema
• Vaccin Effectiviteit

Geschreven door

Benedette Cuffari

Na het voltooien van haar Bachelor of Science in Toxicologie met twee minors in Spaans en Chemie in 2016, Benedette vervolgde haar studie om haar Master of Science in Toxicology in mei van 2018 af te ronden. Tijdens haar graduate school onderzocht Benedette de dermatotoxiciteit van mechlorethamine en bendamustine; twee stikstofmosterd alkylerende agentia die worden gebruikt in antikankertherapie.

Last bijgewerkt 17 mrt 2021

Citations

Gebruik een van de volgende formats om dit artikel te citeren in uw essay, paper of verslag:

• APA

  Cuffari, Benedette. (2021, 17 maart). Wat is een DNA-vaccin. Nieuws-Medisch. Op 24 maart 2021 ontleend aan https://www.news-medical.net/health/What-is-a-DNA-based-vaccine.aspx.

• MLA

  Cuffari, Benedette. “Wat is een DNA-vaccin?”. Nieuws-Medisch. 24 maart 2021. <https://www.news-medical.net/health/What-is-a-DNA-based-vaccine.aspx>.

• Chicago

  Cuffari, Benedette. “Wat is een DNA-vaccin?”. Nieuws-Medisch. https://www.news-medical.net/health/What-is-a-DNA-based-vaccine.aspx. (accessed March 24, 2021).

• Harvard

  Cuffari, Benedette. 2021. Wat is een DNA-vaccin? Nieuws-Medisch, bekeken 24 maart 2021, https://www.news-medical.net/health/What-is-a-DNA-based-vaccine.aspx.