Vacuna d'ADN

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

La vacuna d'ADN és una vacuna de nova generació que consisteix en la injecció directa d'ADN a través d'un plasmidi o un vector d'expressió.[1] La injecció de material genètic en un hoste viu fa que una petita quantitat de les seves cèl·lules siguin capaces de produir els productes dels gens introduïts que induiran a l'activació específica del sistema immunitari. [2]

Durant les passades dècades, s'ha produït un gran avanç en el coneixement a nivell molecular tant de microorganismes i els diferents fets que els porten a causar malalties com del sistema immunitari, que permet evitar-ho. La gran majoria de vacunes en el seu ús actual estan dirigides contra patògens que poden ser controlats eficaçment amb anticossos. Malgrat tot, l'evolució paral·lela d'aquests microorganismes, que continuen desenvolupant mecanismes de resistència contra les vacunes actuals, és també inevitable. L'eliminació de molts d'aquests nous patògens doncs, requereix de noves investigacions i d'una nova varietat de vacunes, anomenades de segona i tercera generació que siguin capaces d'activar mecanismes immunològics més específics. Les vacunes d'ADN són un tipus de vacunes de nova generació que representen un conjunt d'estratègies innovadores per aconseguir l'activació específica de la resposta immunològica cel·lular. [3]

Història de la vacuna d'ADN[modifica | modifica el codi]

La vacunació amb ADN plasmídic troba els seus inicis en Jon A.Wolff, que va intentar utilitzar plasmidis d'ADN com a control negatiu en experiments de transferència genètica en ratolins. El resultat d'aquestes proves va demostrar que les cèl·lules musculars són capaces d'expressar gens provinents de la injecció d'ADN plasmídic, sense haver d'utilitzar vectors virals o ADN encapsulat en liposomes.

Aquests resultats van fer plantejar la possibilitat de utilitzar la transferència genètica amb ADN plasmídic, per desenvolupar vacunes.Posteriorment es va treballar amb la inoculació d'ADN que codifiqués per l'hormona de creixement humà (hGH), i l'enzim α 1-antitripsina (hAAT), i es va observar que es generaven anticossos contra ambdues hormones, en l'individu que se li havia inoculat l'ADN. Això va demostrar la possibilitat de realitzar una immunització genètica mitjançant la inoculació d'ADN. [4]


Més endavant, el 1993, es varen injectar plasmidis de ADN que codificaven per proteïnes del virus de la influença en ratolins, i es va veure que aquests, si se'ls exposava a una soca mortal del virus, quedaven totalment immunitzats. [5] [6]

Fou a partir dels resultats obtinguts en aquests experiments que es va començar a investigar per al desenvolupament de vacunes basades en ADN. Les vacunes d'ADN utilitzen una metodologia relativament simple que ha obert una nova era en la immunologia.

Estructura i formació[modifica | modifica el codi]

Les vacunes d'ADN estan formades per un plasmidi bacterià en el qual s'ha insertat la seqüència d'ADN que codifica per l'antigen o proteïna que ens interessa. Aquest plasmidi és la unitat funcional de les vacunes d'ADN [5] i està format per dues unitats:

  1. Antigen: format pel promotor, la seqüència d'ADN en qüestió i una senyal de poliadenització. El promotor és una seqüència curta d'ADN, normalment d'origen víric, on hi ha factors de transcripció que ajuden a guiar i activar les Polimerases. La senyal de poliadenització ajuda a estabilitzar la transcripció perquè el gen no sigui degradat.
  2. Unitat de producció: són seqüències bacterianes necessàries per a l'amplificació i selecció del plasmidi.

La construcció de plasmidis bacterians amb fragments per a una vacuna s'aconsegueix utilitzant la tecnologia d'ADN recombinant. Un cop construït, es transformen bacteris competents amb el plasmidi vacuna (com per exemple E. coli prèviament tractats amb una mescla de cations divalents per permeabilitzar-los temporalment), que permetrà la còpia ràpida gràcies al creixement bacterià. La petita població que adquireix el plasmidi s'identifica amb marcadors selectius que donen resistència a antibiòtics com l'Ampicil·lina o la Kanamicina.

Llavors es purificarà el plasmidi dels bacteris, separant-lo de l'ADN molt més llarg que forma el cromosoma i d'altres impureses bacterianes. Aquest ADN purificat és el que s'utilitzarà de vacuna.

Mètodes d'administració[modifica | modifica el codi]

Les tècniques emprades en la vacunació d'ADN i la teràpia gènica són similars.

La introducció de vacunes d'ADN a teixits animals és un tema de recerca recent, de força importància durant l'última dècada. Cal tenir en compte que una vacuna d'ADN ha de ser capaç d'introduir-se a la cèl·lula eficientment i expressar l'antigen que té en el seu codi genètic. A més, la vacuna ha d'alertar el sistema immunitari perquè iniciï una resposta immunològica. Per això, actualment s'intenta administrar la vacuna directament a cèl·lules presentadores d'antigen (APCs). També s'ha estudiat que modular la resposta immune amb adjuvants (substàncies immunoestimulants com el monofosforil lípid A) dóna resultats positius, depenent de la ruta d'administració. Les barreres que dificulten la introducció eficient de les vacunes són les endonucleases del medi extracel·lular i el medi de l'endosoma, la vesícula on l'ADN és transportat dins la cèl·lula.

En definitiva, les estratègies actuals són mètodes d'administració que permetin fer passar l'ADN per les barreres biològiques, arribin a cèl·lules del sistema immune i s'introdueixin al nucli per expressar-se a proteïna.

S'han estudiat diversos mètodes d'administració. Cadascun té els seus avantatges i inconvenients, depenent de quin s'utilitza es requereix més o menys quantitat d'ADN i s'injecta a diferents tipus de teixits. [7]

Una de les maneres d'introduir el plasmidi en les cèl·lules diana és la injecció salina amb sèrum fisiològic fent servir una agulla hipodèrmica, de forma intramuscular o intradermal, alliberant l'ADN a l'espai extracel·lular. [8] Per tal que llavors el plasmidi entri a les cèl·lules es fan servir tècniques com l'electroporació, que augmenta la permeabilitat de la membrana cel·lular. Es necessiten relativament grans quantitats d'ADN, ja que haurà de travessar barreres físiques com la làmina basal i teixit connectiu abans d'entrar a la cèl·lula diana. La resposta immune resultant dependrà de molts factors com l'edat, el sexe, el tipus de fibra muscular, la velocitat d'injecció i el tipus d'agulla.

Un altre mètode força utilitzat és la biolística, usant microesferes de metall (or o tungstè) cobertes del plasmidi, usant heli comprimit per accelerar i bombardejar l'ADN directament dins la cèl·lula. En aquest cas no es necessitarà tanta quantitat d'ADN.

Recentment s'estan estudiant tècniques alternatives d'administració mitjançant polímers biodegradables, liposomes o virosomes que cobreixen el plasmidi per entrar dins la cèl·lula.[9]

Efectes en la resposta immune[modifica | modifica el codi]

Diferenciació Th1/Th2 de limfòcits T col·laboradors. [10]

Un dels grans avantatges de la vacunació d'ADN és la capacitat de limfoproliferació i d'estimular diferents respostes de limfòcits T, tant limfòcit T citotòxic com limfòcits T col·laboradors en patró Th1 o Th2. Així doncs, la vacunació acaba generant molts patrons diferents de citocines i també de resposta immune innata. S'ha comprovat que el mètode d'administració de la vacuna determina la resposta. Per exemple, la injecció salina tendeix a generar una resposta Th1 mentre que la biolística indueix a una resposta Th2.

La inducció de la citotoxicitat mitjançant vacunes d'ADN és molt semblant a la inducció a través d'una infecció natural. Com que les cèl·lules T citotòxiques reconeixen pèptids citosòlics presentats en MHC de classe I, codificar les proteïnes de l'ADN de la vacuna perquè vagin directament al reticle endoplasmàtic o bé afegir-hi seqüències d'ubiquitinació són maneres d'augmentar la resposta citotòxica. [11]

Respecte la resposta humoral, la diferent producció d'anticossos dependrà de diversos factors com és el mètode d'administració, la dosi i el tipus d'antigen codificat, entre altres. Una vacuna d'ADN produeix una immunització de llarga durada, encara que els efectes (producció d'anticossos, per exemple) són més lents que si es tractés d'una infecció natural.

Modulació de la resposta immune causada per la vacuna[modifica | modifica el codi]

Com s'ha comentat més amunt, la vacuna d'ADN té la capacitat d'induir tant una resposta de perfil Th1 com Th2, i consegüentment produir anticossos o cèl·lules citotòxiques. El perfil de la resposta immune que genera la vacuna es pot modular mitjançant “adjuvants genètics”, gens que codifiquen per citocines i altres molècules reguladores del sistema immune. Aquests adjuvants es poden administrar de diverses maneres: a través d'un altre plasmidi separat del que codifica l'immunogen o bé dins del mateix plasmidi, per exemple.

Molts patògens tenen més seqüències CpG (citosina-fosfat-guanina) al seu ADN que els mamífers i aquesta característica és un factor estimulant sistema immunitari. Per aquest motiu es poden usar plasmidis amb alta freqüència de CpG com a adjuvants. [12]

Avantatges i inconvenients[modifica | modifica el codi]

Les vacunes d'ADN tenen una sèrie d'avantatges respecte a les vacunes convencionals:[1][5][9]

  • Tenen un cost relativament baix si es produeixen grans quantitats, ja que tenen un mètode de purificació força senzill i efectiu.
  • Són molt més estables que les vacunes atenuades, inactivades o de partícules proteiques. Això redueix el cost d'emmagatzematge i facilita la seva difusió en països en vies de desenvolupament.
  • Només s'expressa l'antigen que es vol. Com succeeix a les vacunes de partícules proteiques i a diferència de les vacunes atenuades i inactivades, només s'expressa aquell antigen seleccionat prèviament com a patogen i capaç de produir immunitat efectiva.
  • Són molt segures: les vacunes poden ser generades amb un grau de puresa molt elevat sense augmentar gaire els costos, cosa que permet més seguretat, i no poden tornar-se virulentes.
  • La immunitat és doble: es presenta l'antigen en MHC de classe I i de classe II, activant tant la resposta humoral com citotòxica.

Tot i així, tenen els seus inconvenients, per la qual cosa encara estan en fase d'estudi:[1][5][9]

  • Està limitat a proteïnes, és a dir, no pot induir la immunitat davant antígens no proteics com polisacàrids.
  • Segons la via d'administració es poden obtenir diferents reaccions a un mateix plàsmid.
  • Pot haver una tolerància a l'antigen, és a dir, que el cos hagi reconegut la proteïna com a pròpia i no es desenvolupi la resposta immune cercada amb la vacuna.
  • Es pot produir un procés atípic, com l'expressió de l'antigen en teixits erronis o la síntesi de proteïnes anòmales.
  • Es pot generar immunosupressió, inflamacions cròniques i altres patologies autoimmunes.
  • Si bé s'ha tingut èxit en la investigació de les vacunes d'ADN en petits animals, en grans animals i en humans encara no s'han obtingut resultats satisfactoris.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. 1,0 1,1 1,2 «What are DNA vaccines» (en anglès). [Consulta: 21 desembre 2012].
  2. «Enciclopèdia catalana» (en català). [Consulta: 23 desembre 2012].
  3. Ingraham, John L. Introducción a la microbiología. Editorial Reverté, 1998 ISBN 84-291-1871-3
  4. Arturo Reyes Sandoval, Aguinaldo R.Pinto (2002), "Vacunas de DNA", TEMAS DE ACTUALIDAD EM MICROBIOLOGÍA, AMBIENTE Y SALUD.: 327-342, <http://www.lia.ufsc.br/VacunasdeDNA_2002.pdf>
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 Hurtado ML, Ramos A, López A. «Vacunas de ADN: ¿Vacunas de tercera generación?», http://e-ciencia.com/blog/divulgacion/vacunas-de-dna-%C2%BFvacunas-de-tercera-generacion/
  6. Javier Mota-Sánchez, Dr (2009), "Vacunas de ADN: inducción de la respuesta inmunitaria", salud pública de México, <http://bvs.insp.mx/rsp/_files/File/2009/suplemento%203/10-DNA.pdf>/
  7. Alarcon JB, Waine GW, McManus DP. «DNA vaccines: technology and application as anti-parasite and anti-microbial agents». Adv. Parasitol., vol. 42, 1999, pàg. 343–410. DOI: 10.1016/S0065-308X(08)60152-9. PMID: 10050276.
  8. Fynan, E.F.. «DNA vaccines: protective immunizations by parenteral, mucosal, and gene-gun inoculations». Proc Natl Acad Sci USA, vol. 90, 24, 1993, pàg. 11478–82. DOI: 10.1073/pnas.90.24.11478. PMC: 48007. PMID: 8265577.
  9. 9,0 9,1 9,2 Alpar, H. Oya, et al., Strategies for DNA vaccine delivery, <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16296781>
  10. Rang, H. P.. Pharmacology. Edinburgh: Churchill Livingstone, 2003, p. 223. ISBN 0-443-07145-4. 
  11. Rodriguez, F.. «DNA immunization: ubiquitination of a viral protein enhances cytotoxic T-lymphocyte induction and antiviral protection but abrogates antibody induction.». Journal of Virology, vol. 71, 11, 1997, pàg. 8497–503. PMC: 192313. PMID: 9343207 [Consulta: 21 novembre 2007].
  12. Doria-Rose, Nicole A., DNA vaccine strategies: candidates for immune modulation and immunization regimens, <http://dx.doi.org/10.1016/S1046-2023(03)00135-X,>