Vaccí de subunitats

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
(S'ha redirigit des de: Vacunes de subunitats)

Una vacuna de subunitats o vaccí de subunitats és una vacuna de nova generació dissenyada a partir de components de virus o bacteris, els quals desencadenen la resposta immunitària a l'individu a qui se li administra. És un mètode senzill i pràctic per immunitzar als individus sense perill tant de patir la malaltia com de tenir efectes adversos degut a la presència només dels antígens específics, rebutjant així els altres components que poden ser patògens. Se solen utilitzar per a aquells agents infecciosos que no es poden mantenir en cultius com el virus de la influença o de l'hepatitis B.[1][2]

Història[modifica]

El primer vaccí de subunitats que es va desenvolupar va ser la de l'hepatitis B. Cap a finals dels 60, Barach Blumberg, Prince i els seus col·laboradors van descobrir una proteïna de superfície d'aquest virus capaç de produir resposta immune en cèl·lules sanguínees d'humans portadors de la infecció. La van anomenar antigen Austràlia i van iniciar el desenvolupament d'un vaccí eficaç mitjançant els treballs de purificació i inactivació, a més d'estudis d'eficiència i seguretat del potencial vaccí. Aquests procediments demostraren que el virus no es propagava in vitro, atès que tan sols era una fracció d'aquest, però va acabar sent la desenvolupada per Hilleman i el seu equip als Estats Units la que es va acabar provant en humans i comercialitzant a partir del 1981, després de 10 anys de recerca.[3]

Aquest vaccí el van obtenir a partir del sèrum de drogoaddictes i d'homosexuals (col·lectius en què solia estar present el virus), després de purificar-lo per mitjà de 3 mètodes per a assegurar que no quedessin partícules infectives, però sí l'antigen. Es va demostrar que era eficaç, però l'inconvenient era la dificultat d'elaboració del vaccí per la falta de persones portadores del virus que poguessin satisfer les necessitats de producció. Fou per això que els doctors Rutter i Gall començaren uns altres estudis l'any 1975 per a desenvolupar un sistema d'expressió recombinant per a produir l'antígen de l'hepatitis B. El 1986, amb el reconeixement del VIH com a responsable de la SIDA, es va decidir substituir-la per un producte que no fes servir el sèrum. Així és com van néixer les vacunes recombinants.[3]

Una altra dels primers vaccins de subunitats va ser el de la grip. Ja als anys 70, es tenia clar que l'hemaglutinina i la neuraminidasa havien de ser els objectius dels anticossos. Així que es van fer diversos estudis fins a arribar a aïllar aquests dos antígens (que va resultar que formaven rosetes espontàniament i, per tant, eren més immunogènics que si quedessin separats) i desenvolupar un vaccí eficaç el 1975, però que no es va registrar fins al 1980.

En la dècada dels 80, es va aconseguir el primer vaccí de subunitats contra el virus de la Febre aftosa (VFA) gràcies a la tècnica de l'ADN recombinant. El gen de la proteïna VP1 del virus va clonar-se i expressar-se en Escherichia coli de forma que el bacteri fos capaç de produir grans quantitats de proteïnes virals. Malgrat tot, la resposta immune derivada del vaccí fou molt interior a l'obtinguda amb el vaccí convencional, atès que per aconseguir una reacció similar es necessitava 1000 vegades més quantitat de VP1.[4]

En els últims anys s'ha elaborat un vaccí de subunitats enfront del virus de la Pesta Porcina Clàssica (VPPC) a partir de la glicoproteïna E2, que proveeix d'immunitat i protecció contra aquest agent. El gen que codifica per a la E2 ha sigut clonat i expressat mitjançant una tècnica de baculovirus.[4]

Actualment existeixen innumerables activitats d'investigació i desenvolupament de nous vaccins recombinants per a produir antígens proteics de qualitat. Això ha permès disposar d'una gran varietat de vaccins de subunitats: tos ferina acel·lular, antigen VI de la febre tifoidea, malaltia de Lyme, difteria, tètanus...[5][6]

Elaboració[modifica]

A l'hora d'elaborar vaccins de subunitats s'ha d'establir quina serà la base per la qual acabarem obtenint el producte desitjat. Existeixen 2 models diferenciats que donen lloc a resultats similars:

  • Identificació de les proteïnes de l'agent infecciós objectiu del tractament,

capaces d'induir una resposta immunitària de forma i força similar a com la provocaria l'agent infecciós complet.

  • Identificació de proteïnes pròpies de l'agent

infecciós, absents de caràcter immunològic i replicatiu.

En ambdós casos, l'objectiu és obtenir com a mínimla identificació d'un antigen. El nombre d'antígens que sol contenir un vaccí de fraccions varia entre 1 i 20, tot i que poden donar-se casos en què aquest nombre sigui més elevat.

Un cop les proteïnes objectiu han estat identificades, mitjançant mètodes d'enginyeria genètica es seleccionen els gens codificadors d'aquestes, per tal de ser clonats i expressats en hostes alternatius tals com bacteris (Escherichia coli), llevats (Saccharomyces Cerevisiae) o Baculovirus.

Aquests últims són especialment recomanables i utilitzats donat que disposen d'una gran capacitat d'expressió gènica, mentre que tant S. Cerevisiae com E.Coli ho són per la seva polivalència i informació disponible. Així i tot, l'opció d'emprar bacteris no és recomanable donat els problemes que presenten aquests per glicosilar adequadament els polipèptids produïts, motiu pel qual les proteïnes obtingudes presenten un menor caràcter immunogènic.

Es poden obtenir vaccins de subunitats mitjançant dues pràctiques diferents:

  • Es pot fer créixer el microorganisme en el laboratori per, posteriorment, trencar-lo químicament i recollir els antígens importants.
  • Es poden sintetitzar les molècules antigèniques del microorganisme utilitzant tècniques d'ADN recombinant. Els vaccins produïts per aquest mètode s'anomenen vaccins de subunitats recombinants.

Vaccins de subunitats recombinants

Aquests subtipus de vaccins de fraccions, s'obtenen mitjançant la tècnica de l'ADN recombinant, produint les proteïnes de l'agent infecciós objectiu sense necessitat d'utilitzar-lo directament. Es tracta d'un mètode més segur en cas que l'agent sigui molt virulent i més productiu en cas que no es pugui cultivar o el seu cultiu sigui dificultós i poc efectiu.

Permet obtenir una elevada quantitat d'una única proteïna (subunitat), o bé de diverses proteïnes diana d'aquell agent infecciós, fàcilment utilitzables com a vaccí de subunitats.

La metodologia és la següent:

  1. Identificació de la proteïna/s d'interès immunològic d'un determinat agent causal i la seva seqüència.
  2. Aïllament del fragment d'ADN que codifica l'esmentada proteïna.
  3. Inserció del fragment d'ADN aïllat en un plasmidi que actuarà com a vector de transferència (el tipus de plasmidi utilitzat dependrà del tipus de vector d'expressió). Alguns d'aquests vectors d'expressió acceptaran el nou gen i produiran la proteïna que codifica. Mitjançant diferents sistemes de marcatge es podran diferenciar els vectors que expressen el nou gen del que no l'han incorporat.
  4. Després d'inserir el gen d'interès, el bacteri o llevat recombinant comença a produir subunitats de proteïnes en grans quantitats, les quals són recol·lectades i purificades per a utilitzar-les com a vaccins.

Tipus de vaccins de subunitats utilitzats actualment[modifica]

Hi ha diferents tipus de vaccins de subunitats els quals utilitzen components extrets, purificats o modificats genèticament d'un o més patògens, de bacteris i virus normalment. Aquests vaccins provenen de proteïnes secretades, proteïnes de membrana, vesícules extracel·lulars, polisacàrids de la càpsula bacteriana, glicoproteïnes de l'envoltura dels virus, toxines inactives, fragments de toxines, entre d'altres.[7][8]

Segons de quin component estiguin elaborats els vaccins els podem classificar en:

Vaccins de toxoides[modifica]

El seu antigen és una toxina produïda per un microorganisme que es detoxifica per evitar el seu poder patogen, conservant però, la seva capacitat immunògena. També anomenats vaccins acel·lulars. Molts bacteris produeixen toxines proteiques que són responsables de gran part de la patogènesis en la infecció, així en aquests casos les toxines bacterianes poden ser utilitzades com a vaccins. Les exotoxines bacterianes quan es sotmeten a calor perden la seva capacitat toxicogènica però no la seva antigenicitat. Alguns exemples de vaccins basats en toxoides són:

Vaccins de polisacàrids de la càpsula bacteriana[modifica]

S'han obtingut a partir de components de bacteris, generalment polisacàrids capsulars aïllats o conjugats amb una proteïna transportadora que augmenta la seva inmunogenicitat.

Molts bacteris patògens posseeixen una càpsula de naturalesa polisacàrida que constitueix un important factor de virulència. En la majoria de les infeccions causades per aquest tipus de bacteri els anticossos dirigits contra els polisacàrids capsulars resulten protectors, per tant els fa bons candidats a vaccins. Aquests polisacàrids estan constituïts per moltes unitats repetides que varien entre les espècies i subtipus antigènics dins d'una mateixa especie. El polisacàrid que és sintetitzat pel bacteri durant el seu creixement pot ser concentrat a partir de medi de cultiu.

La dificultat principal amb aquest tipus de vaccins rau en el fet que els polisacàrids són antígens independents de Limfòcit T, no són capaços d'induir memòria immunològica en adults i són molt pobres en immunògens per als nens petits. Aquest inconvenient pot superar-se conjugant els polisacàrids d'interès a una proteïna transportadora. D'aquesta manera els epítops polisacarídics podran ser reconeguts en un context de Limfòcit T i induir memòria.

Alguns exemples són els següents:

  • Vaccí Hib o anti-Haemophilus influenzae tipus b.

Obtinguda per la conjugació d'una proteína amb l'antígen capsular (PRP, poliribitolfosfat). H influenzae causa meningitis, otitis media, sinusitis, epiglotitis, artitis séptica, bateriemia febril oculta, cel·lulitis, pneumònia, empiema i sepsis. Abans de la introducció d'aquest vaccí conjugat H influenza tipus b era l'agent principal de meningitis en els nens menors de cinc anys, i causava amb freqüència altres malalties invasives.

La malaltia invasiva meningocòcica actua de manera endèmica o epidèmica a tot el món. Des de 1960 es disposa de vaccins preparats amb polisacàrids capsulars de Neisseria meningitidis dels serogrups A i C per controlar els brots. Aquests vaccins són efectius en majors de dos anys. Més endavant es va disposar d'un vaccí quadrivalent per als serogrups A, C, W-135 i Y.

Streptococcus pneumoniae és la causa més freqüent d'otitis mitjana aguda i d'infeccions bacterianes invasives en nens. És també el principal agent de pneumònia en l'adult. Després de la introducció del vaccí conjugat anti H. influenzae tipus b, S. pneumoniae i N. meningitidis són les causes més freqüents de meningitis bacteriana en lactants i nens petits. Es recomana a nens de dos anys o majors amb drepanocitosis, asplènia funcional o anatòmica, síndrome nefròtic o insuficiència renal. crònica, quadres associats amb immunosupressió com trasplantament d'òrgans infeccions per VIH. En adults està indicada pels que pateixen alcoholisme, cirrosis i majors de 65 anys immunodeprimits.

Vaccins de glicoproteïnes o polisacàrids de l'envoltura de la càpside vírica[modifica]

Vaccins de proteïnes de membrana[modifica]

  • Vaccins antigripals que utilitzen antígens HA i NA del virus de la grip o influença.
  • Vaccí obtingut a partir de l'antigen de superfície de l'hepatitis B (HBsAg).
  • Vaccí obtingut a partir de la proteïna vírica VP1 de la càpsida del Virus de la febre aftosa. La VP1 és un dels antígens més immunògens i biològicament més actius del virus en intervenir en el reconeixement dels receptors cel·lulars i la inducció a la formació d'anticossos neutralitzants.
  • Vaccí del papil·lomavirus humà (VPH). Està comercialitzada com a Gardasil™ i Cervarix™
  • Vaccí obtingut a partir de la proteïna A de la superfície externa de la Borrelia burgdorferi, virus que provoca la malaltia de Lyme. És el vaccí de subunitats més exitos en la medicina veterinària administrada en gossos.

Altres tipus de vaccins[modifica]

Vaccins recombinants

La tecnologia de l'ADN recombinant permet actualment produir proteïnes pures en grans quantitats per ser utilitzades com immunògens. El primer vaccí recombinant aprovat per a ús humà va ser el vaccí contra l'hepatitis B. Aquest es va obtenir quan es va aconseguir clonar i seqüenciar el genoma viral identificant el gen per l'antigen de superfície (HBsAg) i expressar aquest gen en una cèl·lula bacteriana. L'estratègia per aconseguir aquesta expressió implica construir un plasmidi contenint un casette d'expressió que sigui capaç de replicar-se amb un alt nombre de còpies en una cèl·lula hoste, la qual expressarà el polipèptid d'interès. En el cas de HBsAg, això va ser aconseguit clonant el gen en un plasmidi portat per un llevat, obtenint antigen purificat que és administrat juntament amb sals d'alumini com a adjuvant. El vaccí contra l'hepatitis B conté dos polipèptids immunitzants de HBsAg.

Vaccins mixts

  • Partícules de l'antigen HBsAg vistes sota un microscopi electrònic.
    Partícules de l'antigen HBsAg vistes sota un microscopi electrònic.
  • Vaccí contra l'hepatitis B
    Vaccí contra l'hepatitis B
  • Vaccí contra el papilomavirus (HPV)
    Vaccí contra el papilomavirus (HPV)

Avantatges[modifica]

Els vaccins de subunitats són més estables, la composició d'un vaccí de subunitats és clarament definit, el que ens suposa un avantatge significatiu en termes de seguretat. A l'utilitzar només una part del microorganisme infecciós per crear una resposta immunitària protectora, no poden replicar-se dins l'hoste i no hi ha risc de patogenicitat, això també ens suposa la minimització dels efectes secundaris, ja que són menys immunògenes perquè no provoquen les reaccions derivades d'alguns constituents antigènics estructurals no desitjats dels microorganismes.[9] També com només s'inclouen uns pocs components en el vaccí, presenten menys competència antigènica.

Permeten obtenir vaccins a partir de patògens que no es poden cultivar al laboratori, ja que només es requereix el material genètic. Això ens suposa un baix cost de producció (degut a la facilitat de la producció d'aquestes) i un augment de la seguretat, ja que s'eviten els riscos pel personal de producció al no manipular organismes patògens vius.[10]

Com són preparacions purificades de determinats components del microorganisme, ens garanteixen l'absència de contaminació amb proteïnes estranyes o àcids nucleics, i ens ajuda a obtenir una menor reactogenicitat.[11] Solen estar basades en pèptids, proteïnes, o polisacàrids que han demostrat contenir epítops protectors (com molts dels carbohidrats de la superfície cel·lular de bacteris patògens, per exemple, polisacàrids capsulars, que són importants determinants antigènics per al desenvolupament d'aquests vaccins), i així, en ser compostos de proteïnes solucionen el problema de la manca d'inactivació total que es poden presentar als vaccins inactivats convencionals, de la mateixa manera que els vaccins de deleció o recombinants resolen el problema de la possible reversió a la virulència.[12]

Els vaccins de subunitats o sintètics presenten menors requisits de fred que els vaccins convencionals.[13]

Els vaccins conjugats, a diferència dels de polisacàrids simples, són immunògenes des dels primers mesos de la vida, confereixen immunitat a la majoria dels individus que les reben, la immunitat que indueixen és duradora, i generen fenòmens de memòria immunològica amb les revaccinacions.[13]

Però, el gran avantatge és, que al no estar formades per la totalitat de l'estructura de l'agent infecciós, és possible diferenciar serològicament als animals vaccinats dels animals malalts. Aquesta particularitat és encara més important en els vaccins recombinants, les quals, en ser vaccins vius, presenten una millor resposta immune que les de proteïnes inactivades, pel fet que expressen l'antigen de forma creixent i més prolongada, amb patrons semblants als dels vaccins atenuats convencionals, i també poden diferenciar-se.[14]

  • Així, en el cas de la Malaltia d'Aujeszky la utilització dels vaccins gE negatives (abans denominats gI negatives) està permetent dur a terme programes d'erradicació enfront de la malaltia, podent detectar els animals portadors i/o malalts dels vaccinats gràcies al fet que els animals vaccinats presenten només anticossos enfront de gp II (no davant gE) mentre que els animals malalts o portadors presenten anticossos enfront de gE i gII.

Inconvenients[modifica]

  1. Presenten un patró de resposta similar al dels vaccins inactivats convencionals, encara que requereixen en general més quantitat d'antígens (són més pobres antigènicament) per induir respostes semblants.
  2. La durada de la immunitat és generalment més curta que la dels vaccins vius. Normalment cal administrar diverses dosis inicials i posteriors reforços per a aconseguir una acció completa i perllongada.
  3. Les proteïnes aïllades no estimulen el sistema immunitari tant com un microorganisme sencer (només indueixen la resposta humoral).
  4. Tenen una antigenicitat relativament baixa. Els anticossos produïts contra el vaccí poden no reconèixer les proteïnes de superfície del patogen contra el que es pretenia protegir. Les proteïnes obtingudes no són suficientment actives perquè presenten l'estructura tridimensional alterada. Per a evitar-ho es fan servir hibridomes, que són un híbrid entre la cèl·lula tumoral i una d'un altre tipus determinat. Això suposa una alta concentració de proteïna activa, ja que es genera a l'interior d'una cèl·lula viva (no en un laboratori) i es facilita el fet que la seva estructura sigui semblant a la real. Alhora, el seu creixement és ràpid i constant gràcies a les característiques tumorals adquirides per aquests hibridomes. D'aquesta manera, es creen epítops quimèrics que amplien la resposta immunitària.
  5. Possibles reptes en el desenvolupament de vaccins de subunitats són que sovint són poc immunogènics i tenen curta vida in vivo. Una altra dificultat amb els vaccins de subunitats és que sovint provoquen només una protecció específica de la soca, de manera que, per evocar protecció completa a una malaltia causada per diverses soques relacionades, poden ser necessàries combinacions d'immunògens de les diferents soques.
  6. Algunes vegades generen una escassa resposta immunitària. Per aquest motiu necessiten adjuvants forts i aquests, alhora, indueixen reaccions tissulars.
  7. Generalment els vaccins peptídiques han d'anar unides a transportadors per ser efectives.
  8. Requereix investigació per identificar quines molècules són més fàcils de reconèixer pel sistema immunitari.
  9. Les subunitats antigèniques han de purificar-se prèviament, i la producció d'aquests vaccins requereix fer grans cultius dels organismes patògens.[6]
  10. Quan l'elaboració precisa la purificació dels immunògens de grans quantitats de l'organisme patogen, és cara i no està exempta de riscos.[6]
  11. Un mètode de producció implica l'aïllament d'una proteïna específica d'un virus i l'administració d'aquest per si mateix. Una debilitat d'aquesta tècnica és que les proteïnes aïllades es poden desnaturalitzar i a continuació, s'associen amb anticossos diferents dels anticossos desitjats.

Referències[modifica]

  1. ↑ National Institute of Allergy and Infectious Diseases. Vaccines. http://www.niaid.nih.gov/topics/vaccines/understanding/pages/typesvaccines.aspx#subunit
  2. ↑ Patologia, fisiologia y biotoxicología en especies acuáticas. https://books.google.cat/books?id=B48sGvE-tmcC&pg=PA126&dq=vacunas+subunidades&hl=ca&sa=X&ei=2kS4VKimEoneaoqWgYgB&ved=0CDsQ6AEwBQ#v=onepage&q=vacunas%20subunidades&f=true
  3. ↑ 3,0 3,1 «investigacion.izt.uam.mx».
  4. ↑ 4,0 4,1 «www.sanidadanimal.info». Arxivat de l'original el 2014-09-28. [Consulta: 17 gener 2015].
  5. ↑ «www.higiene.edu.uy». Arxivat de l'original el 2016-03-03. [Consulta: 17 gener 2015].
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 «www.vacunas.org».
  7. ↑ Innovative vaccine production technologies: the evolution and value of vaccine production technologies. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19407962
  8. ↑ Subunit vaccines delivery. https://books.google.cat/books?id=SfSSBQAAQBAJ&pg=PA21&dq=vaccine+subunits+types&hl=ca&sa=X&ei=RZu5VJXoDsfmUoGfhMAB&ved=0CC4Q6AEwAQ#v=onepage&q=vaccine%20subunits%20types&f=false
  9. ↑ «The vaccine mom» (en anglès). [Consulta: 17 gener 2015].
  10. ↑ «www.healthcentre.org.uk». [Consulta: 17 gener 2015].
  11. ↑ «www.vacunas.org». [Consulta: 17 gener 2015].
  12. ↑ «vaccines» (en anglès). Arxivat de l'original el 2015-02-05. [Consulta: 17 gener 2015].
  13. ↑ 13,0 13,1 «sanidad animal». Arxivat de l'original el 2014-09-28. [Consulta: 17 gener 2015].
  14. ↑ «review: Design and production of recombinant subunit vaccines, by Department of Biotechnology, Kungliga Tekniska HoXgskolan, SE-100 44 Stockholm, Sweden». Design and production of recombinant subunit vaccines, 2000. Arxivat de l'original el 2015-01-18 [Consulta: 17 gener 2015]. Arxivat 2015-01-18 a Wayback Machine.

Enllaços externs[modifica]

Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Vaccí_de_subunitats&oldid=32615380»