Image Credit: Billion Photos/.com

Szczepionki tradycyjne

Szczepionki, które są obecnie dostępne dla populacji globalnej obejmują szczepionki przeciwko odrze, śwince, różyczce, wirusowi grypy sezonowej, tężcowi, polio, wirusowemu zapaleniu wątroby typu B, rakowi szyjki macicy, błonicy, krztuścowi, jak również kilku innym chorobom, które są endemiczne dla niektórych regionów świata.

Wiele z tych szczepionek zapewnia odporność poprzez indukowanie swoistych antygenowo adaptacyjnych odpowiedzi immunologicznych u naiwnego gospodarza.

Bardziej szczegółowo, szczepionki te narażają układ odpornościowy na epitopy, które pochodzą od docelowego patogenu, co pozwala układowi odpornościowemu rozwinąć przeciwciała, które mogą rozpoznać i zaatakować ten czynnik zakaźny, jeśli zaszczepiony gospodarz napotka ten patogen w przyszłości.

Ale konwencjonalne szczepionki mają kluczowe znaczenie dla zapobiegania rozprzestrzenianiu się wielu wysoce zakaźnych chorób, wytwarzanie tych szczepionek często wymaga od badaczy obchodzenia się z żywymi patogenami. Nie tylko obchodzenie się z tymi patogenami może stwarzać obawy dotyczące bezpieczeństwa dla osób opracowujących szczepionkę, ale również ryzyko skażenia tymi patogenami budzi niepokój.

Wyzwania związane z opracowywaniem konwencjonalnych szczepionek doprowadziły do zbadania kilku alternatywnych podejść do szczepionek, które mogłyby być stosowane zarówno w przypadku chorób zakaźnych, jak i niezakaźnych.

Jedną z alternatywnych szczepionek, która zyskała znaczną uwagę, jest szczepionka oparta na DNA, którą uważa się za bardziej stabilną, efektywną kosztowo i łatwiejszą w obsłudze niż szczepionki tradycyjne.

Jak działają szczepionki DNA?

Jak każdy inny rodzaj szczepionki, szczepionki DNA wywołują adaptacyjną odpowiedź immunologiczną. Podstawowa zasada działania każdej szczepionki DNA polega na wykorzystaniu plazmidu DNA, który koduje białko pochodzące z patogenu, do którego szczepionka będzie skierowana.

Plazmid DNA (pDNA) jest niedrogi, stabilny i stosunkowo bezpieczny, co pozwala uznać tę niewirusową platformę za doskonałą opcję dostarczania genów. Niektóre z różnych wektorów wirusowych, które zostały wykorzystane do pozyskania pDNA, obejmują onkoretrowirusy, lentiwirusy, adenowirusy, wirusy adeno-asocjowane i Herpes simplex-1.

Gdy podaje się domięśniowe (IM) wstrzyknięcie szczepionki DNA, pDNA będzie skierowane do miocytów. Szczepionki DNA można również podawać we wstrzyknięciu podskórnym lub śródskórnym, przy czym w obu przypadkach będą one skierowane na keratynocyty. Niezależnie od miejsca wstrzyknięcia, pDNA będzie transfekować miocyty lub keratynocyty, które następnie ulegną rodzajowi zaprogramowanej śmierci komórkowej znanej jako apoptoza.

Komórka, która ulega apoptozie, będzie uwalniać małe fragmenty związane z błoną, które są inaczej znane jako ciała apoptotyczne, które wyzwalają endocytozę odłamków komórkowych przez niedojrzałe komórki dendrytyczne (iDC). Aktywność iDC może następnie zainicjować wytwarzanie egzogennych antygenów, które są wyłącznie prezentowane przez główną klasę zgodności tkankowej II (MHCII).

Prezentacja antygenu do MHCII aktywuje pomocnicze limfocyty T CD4+, które przyczyniają się do primingu komórek B i ostatecznie umożliwiają powstanie humoralnej odpowiedzi immunologicznej. Ta humoralna odpowiedź immunologiczna jest wymagana do aktywacji wytwarzania limfocytów T CD8+.

Oprócz działania na miocyty lub keratynocyty, każda droga podawania szczepionek DNA może również transfekować komórki prezentujące antygen (APC) znajdujące się w pobliżu miejsca wstrzyknięcia. Ta bezpośrednia droga transfekcji skutkuje endogenną ekspresją transgenu i równoległą prezentacją antygenu zarówno przez MHCI, jak i MHCII, dzięki czemu uzyskuje się zarówno limfocyty T CD8+, jak i CD4+.

Image Credit: New Africa/.com

Jakie szczepionki DNA są obecnie w opracowaniu?

Obecnie nie ma szczepionek DNA, które zostały zatwierdzone do powszechnego stosowania u ludzi. Żywności i Leków (FDA) oraz Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA) do użytku weterynaryjnego, wśród których znajduje się szczepionka przeciwko wirusowi Zachodniego Nilu u koni, jak również szczepionka przeciwko czerniakowi dla psów.

Chociaż szczepionki oparte na DNA nie zostały jeszcze zatwierdzone do powszechnego stosowania, istnieje kilka trwających badań klinicznych nad szczepionkami DNA u ludzi. Według U.S. National Library of Medicine, ponad 160 różnych szczepionek DNA jest obecnie testowanych w badaniach klinicznych na ludziach w Stanach Zjednoczonych. Szacuje się, że 62% tych badań poświęconych jest szczepionkom przeciwnowotworowym, a 33% dotyczy szczepionek przeciwko ludzkiemu wirusowi niedoboru odporności (HIV).

Jedna z pierwszych prób klinicznych nad szczepionką DNA badała potencjalne efekty terapeutyczne i profilaktyczne szczepionki DNA przeciwko HIV. Chociaż w tej próbie wykryto pewien poziom immunogenności, nie stwierdzono powstania znaczących odpowiedzi immunologicznych. Hiperwersalność HIV pozwala temu wirusowi na inwazję na układ odpornościowy gospodarza za pomocą kilku różnych mechanizmów.

W rezultacie naukowcy dążący do opracowania opartej na DNA szczepionki przeciwko HIV odkryli, że należy dokładnie ocenić kilka różnych strategii primingu, czynników wzmacniających i zmienionych schematów wstrzyknięć, aby zaprojektować najlepszą szczepionkę DNA przeciwko HIV.

Przyszłe kierunki

Nawet jeśli liczne szczepionki oparte na DNA są obecnie testowane u ludzi na całym świecie, kilka wyzwań nadal stoi na drodze do umożliwienia przełożenia tego podejścia do szczepionek na klinikę. Jednym z największych wyzwań związanych ze szczepionkami DNA jest ich niska immunogenność u większych zwierząt i ludzi.

Badacze uważają, że aby zwiększyć immunogenność szczepionek opartych na DNA, należałoby wstrzyknąć przeciętnej wielkości człowiekowi większe ilości DNA w zakresie od 5 do 20 mg. Inne wyzwanie związane ze szczepionkami opartymi na DNA obejmuje optymalizację transfekcji, którą można osiągnąć poprzez włączenie kilku parametrów, takich jak hybrydowy wirusowy/eukariotyczny promotor lub optymalizacja kodonów antygenu.

W sumie, idealna szczepionka DNA uniknie degradacji zewnątrzkomórkowej i z powodzeniem wejdzie do jądra komórek docelowych, aby wywołać długotrwałą odpowiedź immunologiczną.

• Malonis R.J., Lai J.R., Vergnolle O. (2020). Peptide-Based Vaccines: Current Progress and Future Challenges. Chemical Reviews 20(6);3210-3229. doi:10.1021/acs.chemrev.9b00472.
• Hobernik, D., & Bros, M. (2018). DNA Vaccines – How Far From Clinical Use? International Journal of Molecular Sciences 19(11). doi:10.3390/ijms19113605.
• Jahanafrooz, Z., Baradaran, B., Mosafer, J., et al. (2020). Porównanie szczepionek DNA i mRNA przeciwko nowotworom. Drug Discovery Today 25(3); 552-560. doi:10.1016/j.drudis.2019.12.003.
• Rezaei, T., Khalili, S., Baradaran, B., et al. (2019). Ostatnie postępy w rozwoju szczepionek DNA przeciwko HIV: Krokowe ulepszenia do badań klinicznych. Journal of Controlled Release 316; 116-137. doi:10.1016/j.jconrel.2019.10.045.

Dalsza lektura

• Wszystkie treści dotyczące szczepionek
• Co to są szczepionki?
• Historia szczepionek
• Skład szczepionek
• Skuteczność szczepionek

.

Written by

Benedette Cuffari

Po ukończeniu studiów licencjackich w dziedzinie toksykologii z dwoma minorami w języku hiszpańskim i chemii w 2016 roku, Benedette kontynuowała studia, aby ukończyć Master of Science in Toxicology w maju 2018 roku. Podczas studiów magisterskich Benedette badała dermatotoksyczność mechlorethaminy i bendamustyny; dwa środki alkilujące musztardy azotowej, które są stosowane w terapii przeciwnowotworowej.

Ostatnia aktualizacja Mar 17, 2021

Cytaty

Proszę użyć jednego z następujących formatów, aby zacytować ten artykuł w swoim eseju, pracy lub raporcie:

• APA

  Cuffari, Benedette. (2021, 17 marca). Co to jest szczepionka DNA? Wiadomości-Medyczne. Retrieved on March 24, 2021 from https://www.news-medical.net/health/What-is-a-DNA-based-vaccine.aspx.

• MLA

  Cuffari, Benedette. „Czym jest szczepionka DNA?”. Wiadomości-Medyczne. 24 marca 2021. <https://www.news-medical.net/health/What-is-a-DNA-based-vaccine.aspx>.

• Chicago

  Cuffari, Benedette. „Czym jest szczepionka DNA?”. News-Medical. https://www.news-medical.net/health/What-is-a-DNA-based-vaccine.aspx. (dostęp 24 marca 2021 r.).

• Harvard

  Cuffari, Benedette. 2021. Co to jest szczepionka DNA? Wiadomości-Medyczne, przeglądane 24 marca 2021, https://www.news-medical.net/health/What-is-a-DNA-based-vaccine.aspx.

.