Por Benedette Cuffari, M.Sc.Reviewed by Emily Henderson, B.Sc.

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Vacinas de ADN, que são frequentemente referidas como vacinas de terceira geração, usam o DNA artificial para induzir uma resposta imunológica no hospedeiro contra bactérias, parasitas, vírus, e potencialmente cancro.

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Crédito da imagem: Bilhões de fotos/.com

Vacinas tradicionais

As vacinas atualmente disponíveis para a população global incluem as vacinas contra sarampo, papeira, rubéola, vírus influenza sazonal, tétano, poliomielite, hepatite B, câncer cervical, difteria, coqueluche, assim como várias outras doenças endêmicas de certas regiões do mundo.

Muitas destas vacinas fornecem imunidade, induzindo respostas imunitárias adaptativas específicas ao antigénio num hospedeiro ingénuo.

Mais especificamente, estas vacinas expõem o sistema imunitário a epitopos que se originaram do patogéneo alvo, o que permite ao sistema imunitário desenvolver anticorpos que podem reconhecer e atacar este agente infeccioso se o hospedeiro vacinado encontrar este patogéneo no futuro.

As vacinas convencionais são cruciais para prevenir a propagação de numerosas doenças altamente infecciosas, a fabricação dessas vacinas requer frequentemente que os pesquisadores lidem com patógenos vivos. Não só a manipulação destes patógenos pode colocar preocupações de segurança para aqueles que desenvolvem a vacina, mas o risco de contaminação por estes patógenos também é preocupante.

Os desafios associados ao desenvolvimento de vacinas convencionais levaram à investigação de várias abordagens de vacinas alternativas que poderiam ser utilizadas tanto para doenças infecciosas como não infecciosas.

Uma vacina alternativa que tem ganho considerável atenção é uma vacina baseada em DNA que é considerada mais estável, mais econômica e mais fácil de manusear do que as vacinas tradicionais.

Como funcionam as vacinas de DNA?

Como qualquer outro tipo de vacina, as vacinas de DNA induzem uma resposta imune adaptável. O princípio básico de funcionamento de qualquer vacina de DNA envolve o uso de um plasmídeo de DNA que codifica para uma proteína originada do patógeno no qual a vacina será visada.

O DNA Plasmid (pDNA) é barato, estável e relativamente seguro, permitindo assim que esta plataforma não-viral seja considerada uma excelente opção para o fornecimento de genes. Alguns dos diferentes vetores de vírus que têm sido usados para fornecer pDNA incluem onco-retrovírus, lentivírus, adenovírus, vírus adeno-associados e Herpes simplex-1.

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Quando uma injeção intramuscular (IM) de uma vacina de DNA é administrada, o pDNA terá como alvo os miócitos. As vacinas de DNA também podem ser administradas através de uma injeção subcutânea ou intradérmica, ambas visando os queratinócitos. Independentemente do local da injeção, o pDNA transfectará os miócitos ou queratinócitos, que então sofrerão um tipo de morte celular programada conhecida como apoptose.

Uma célula que sofre apoptose liberará pequenos fragmentos ligados à membrana que são também conhecidos como corpos apoptóticos, que desencadearão a endocitose dos resíduos celulares por células dendríticas imaturas (iDC). A atividade do iDC pode então iniciar a geração de antígenos exógenos exógenos, que são exclusivamente apresentados por grandes histocompatibilidades classe II (MHCII).

Apresentação do antígeno ao MHCII ativa as células T do helper CD4+, que contribuem para o priming das células B e finalmente permitem que a resposta imune humoral seja criada. Esta resposta imune humoral é necessária para ativar a produção de células T CD8+.

Além de agir sobre os miócitos ou queratinócitos, qualquer via de administração de vacina de DNA pode também transfetar células apresentadoras de antígenos (APCs) localizadas perto do local da injeção. Esta via de transfecção directa resulta na expressão endógena transgénica e apresentação paralela do antigénio através de MHCI e MHCII, produzindo assim células T CD8+ e CD4+.

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Crédito Imagem: New Africa/.com

Que vacinas de ADN estão actualmente em desenvolvimento?

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Atualmente, não existem vacinas de ADN aprovadas para uso generalizado em humanos. No entanto, várias vacinas baseadas no DNA foram aprovadas tanto pela Administração de Alimentos e Drogas dos Estados Unidos (FDA) como pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) para uso veterinário, das quais uma vacina contra o vírus do Nilo Ocidental em cavalos, bem como uma vacina contra melanoma para cães.

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As vacinas baseadas no DNA ainda não foram aprovadas para uso no público em geral, existem vários ensaios clínicos em andamento sobre vacinas de DNA em humanos. De acordo com a Biblioteca Nacional de Medicina dos Estados Unidos, mais de 160 diferentes vacinas de DNA estão atualmente sendo testadas em ensaios clínicos em humanos nos Estados Unidos. Estima-se que 62% desses ensaios são dedicados a vacinas contra o câncer e 33% são aplicados para vacinas contra o vírus da imunodeficiência humana (HIV).

Um dos primeiros ensaios clínicos sobre uma vacina de DNA investigou os potenciais efeitos terapêuticos e profiláticos de uma vacina de DNA contra o HIV. Embora algum nível de imunogenicidade tenha sido detectado neste ensaio, não foram encontradas respostas imunológicas significativas. A hipervariabilidade do HIV permite que este vírus invada o sistema imunológico do hospedeiro através de vários mecanismos diferentes.

Como resultado, os cientistas que procuram desenvolver uma vacina baseada em DNA contra o HIV descobriram que várias estratégias diferentes de priming, agentes de reforço e horários de injeção alterados devem ser cuidadosamente avaliados para projetar a melhor vacina de DNA contra o HIV.

Direções futuras

Apesar de numerosas vacinas baseadas em DNA estarem sendo testadas atualmente em humanos ao redor do mundo, vários desafios ainda impedem que essa abordagem de vacina seja traduzida para a clínica. Um dos maiores desafios associados às vacinas de DNA é sua baixa imunogenicidade em animais maiores e humanos.

Os pesquisadores acreditam que maiores quantidades de DNA dentro da faixa de 5 a 20 mg precisariam ser injetadas em um humano de tamanho médio para aumentar a imunogenicidade das vacinas baseadas em DNA. Outro desafio das vacinas baseadas no DNA envolve a otimização da transfecção, que poderia ser alcançada através da incorporação de vários parâmetros, como um promotor híbrido viral/eukariótico ou a otimização dos códons antígenos.

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Junto, uma vacina ideal de DNA evitará a degradação extracelular e entrará com sucesso no núcleo das células-alvo para induzir uma resposta imunológica a longo prazo.

• Malonis R.J, Lai J.R., Vergnolle O. (2020). Vacinas Baseadas em Peptídeo: Progresso Atual e Desafios Futuros. Chemical Reviews 20(6);3210-3229. doi:10.1021/acs.chemrev.9b00472.
• Hobernik, D., & Bros, M. (2018). DNA Vaccines – Quão longe do uso clínico? International Journal of Molecular Sciences 19(11). doi:10.3390/ijms19113605.
• Jahanafrooz, Z., Baradaran, B., Mosafer, J., et al. (2020). Comparação das vacinas de DNA e mRNA contra o câncer. Drug Discovery Today 25(3); 552-560. doi:10.1016/j.drudis.2019.12.003.
• Rezaei, T., Khalili, S., Baradaran, B., et al. (2019). Avanços recentes no desenvolvimento de vacinas contra o DNA do HIV: Melhorias progressivas nos ensaios clínicos. Journal of Controlled Release 316; 116-137. doi:10.1016/j.jconrel.2019.10.045.

Outras Leituras

• Todos os conteúdos de vacinas
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• Calendário da vacina
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Escrito por

Benedette Cuffari

Depois de completar o seu Bacharelato em Toxicologia com dois menores em Espanhol e Química em 2016, Benedette continuou seus estudos para completar seu mestrado em Toxicologia em maio de 2018. Durante a pós-graduação, Benedette investigou a dermatotoxicidade da mecloretamina e da bendamustina; dois agentes alquilantes de mostarda de nitrogênio que são usados na terapia anticancerígena.

Citações