Vaccino a DNA
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I vaccini a DNA sono vaccini che usano, al posto di una componente proteica di un patogeno (antigene), solo alcune parti del genoma del patogeno: parti che codificano, sotto forma di DNA, l'informazione genetica per la sintesi del rispettivo antigene.[1]
Questo tipo di vaccinazione è anche chiamata vaccinazione a DNA.[2]
Per l'uomo non ci sono ancora vaccini a DNA approvati in nessuna parte del mondo.[1]
Storia
I vaccini a DNA sono i cosiddetti vaccini di "terza generazione": «Per oltre cento anni la vaccinazione è stata influenzata da uno dei due approcci: o l'introduzione di antigeni specifici contro i quali il sistema immunitario reagisce direttamente, o l'introduzione di agenti infettivi vivi attenuati che si replicano all'interno dell'ospite senza causare malattie [e che possono] sintetizzare gli antigeni che successivamente innescano il sistema immunitario. Recentemente, è stato sviluppato un approccio radicalmente nuovo alla vaccinazione».[3]
I vaccini a DNA contengono DNA che codifica per proteine specifiche (antigeni) da un agente patogeno. Il DNA viene iniettato nel corpo e assorbito dalle cellule, i cui normali processi metabolici sintetizzano le proteine in base al codice genetico nel plasmide che hanno assorbito. Poiché queste proteine contengono regioni di sequenze di amminoacidi che sono caratteristiche di batteri o virus, vengono riconosciute come estranee e quando vengono elaborate dalle cellule ospiti e visualizzate sulla loro superficie, il sistema immunitario viene allertato, che quindi innesca le risposte immunitarie.[4][5] In alternativa, il DNA può essere incapsulato in proteine per facilitare l'ingresso nelle cellule. Se questa proteina del capside è inclusa nel DNA, il vaccino risultante può combinare la potenza di un vaccino vivo senza rischi di reversione.
Nel 1983, Enzo Paoletti e Dennis Panicali del Dipartimento della Salute di New York hanno ideato una strategia per produrre vaccini a DNA ricombinante utilizzando l'ingegneria genetica per trasformare il normale vaccino contro il vaiolo in vaccini che potrebbero essere in grado di prevenire altre malattie.[6] Hanno alterato il DNA del virus del vaiolo bovino inserendo un gene da altri virus (come i virus Herpes simplex, dell'epatite B e dell'influenza).[7][8]
Nel 1993, Jeffrey Ulmer e collaboratori presso i laboratori di ricerca Merckha dimostrato che l'iniezione diretta di topi con DNA plasmidico codificante per un antigene influenzale, proteggeva gli animali dalla successiva infezione sperimentale con virus influenzale.[9]
Nel 2016 un vaccino a DNA per il virus Zika è stato testato sugli esseri umani presso i National Institutes of Health. Lo studio era previsto coinvolgere fino a 120 soggetti di età compresa tra i 18 e i 35 anni. Separatamente, Inovio Pharmaceuticals e GeneOne Life Science hanno avviato a Miami i test con un diverso vaccino a DNA contro Zika. Il vaccino dei NIH viene iniettato nella parte superiore del braccio ad alta pressione.
Sono in corso studi clinici per vaccini a DNA per prevenire l'HIV.[10]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3d/Gene_therapy.jpg/220px-Gene_therapy.jpg)
Vantaggi
- Nessun rischio di infezione[5]
- Presenta antigene sia da molecole MHC di classe I che di classe II[5]
- Polarizza la risposta delle cellule T verso il tipo 1 o il tipo 2[5]
- Risposta immunitaria concentrata sull'antigene di interesse
- Facilità di sviluppo e produzione[5]
- Stabilità per lo stoccaggio e la spedizione
- Costi di produzione ridotti
- Elimina la necessità di sintesi peptidica, espressione e purificazione di proteine ricombinanti e uso di coadiuvanti[11]
- Persistenza a lungo termine dell'immunogenicità[4]
- Lo sviluppo in vivo assicura che la proteina assomigli più strettamente alla normale struttura eucariotica, con le modifiche post-traduzionali collegate[4]
Svantaggi
- Limitato agli immunogeni proteici (non utile per antigeni non proteici come i polisaccaridi batterici)
- Potenziale di elaborazione atipica di proteine batteriche e parassitarie[5]
- Potenziale quando si utilizza la somministrazione spray nasale di nanoparticelle di DNA plasmidico per trasfettare cellule non bersaglio, come le cellule cerebrali[12]
Vettori
Metodo di somministrazione | Formulazione di DNA | Tessuti target | DNA richiesto | |
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Parenterale | Iniezione (ago ipodermico) | Soluzione salina acquosa | IM (muscolo scheletrico); ID; (IV, sottocutanea e intraperitoneale con successo variabile) | Grandi quantità (circa 100-200 μg) |
Pistola genetica | Perline d'oro rivestite di DNA | ED (pelle addominale); mucosa vaginale; muscoli esposti chirurgicamente e altri organi | Piccole quantità (fino a 16 ng) | |
Iniezione pneumatica (getto) | Soluzione acquosa | ED | Molto alto (fino a 300 μg) | |
Applicazione topica | Soluzione acquosa | Oculare; intravaginale | Piccole quantità (fino a 100 μg) | |
Mediato dalla citofectina | Liposoma (cationico); microsfere; vettori di adenovirus ricombinanti; vettore di Shigella attenuato; formulazioni di lipidi cationici aerosolizzati | IM; IV (per trasfettare i tessuti in modo sistemico); intraperitoneale; immunizzazione orale alla mucosa intestinale; membrane mucose nasali/polmonari | variabile |
Metodi di somministrazione
Metodo di somministrazione | Metodo di spedizione | Svantaggio |
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Iniezione intramuscolare o intradermica |
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Pistola genetica |
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Iniezione a getto |
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Consegna mediata da liposomi |
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Note
- ^ a b (DE) Neuer WHO-Leitfaden zu modernen DNA-Impfstoffen., su pei.de, 9 luglio 2020. URL consultato il 19 gennaio 2021.
- ^ Barbara Bröker, Christine Schütt, Bernhard Fleischer, Grundwissen Immunologie, Springer-Verlag, 2019, p. 252, ISBN 978-3-662-58330-2.
- ^ (AF) DNA, su WHO. URL consultato il 17 marzo 2021.
- ^ a b c Jason B. Alarcon, Gary W. Waine e Donald P. McManus, DNA Vaccines: Technology and Application as Anti-parasite and Anti-microbial Agents, in Advances in Parasitology, Advances in parasitology, vol. 42, Elsevier, 1999, pp. 343-410, DOI:10.1016/s0065-308x(08)60152-9, ISBN 978-0-12-031742-4, ISSN 0065-308X (WC · ACNP), PMID 10050276.
- ^ a b c d e f Harriet L Robinson e Tamera M Pertmer, DNA vaccines for viral infections: Basic studies and applications, in Advances in Virus Research, Advances in virus research, vol. 55, Elsevier, 2000, pp. 1-74, DOI:10.1016/s0065-3527(00)55001-5, ISBN 978-0-12-039855-3, ISSN 0065-3527 (WC · ACNP), PMID 11050940.
- ^ Les O. White, Ellen Gibb, Helen C. Newham, Malcolm D. Richardson e Richard C. Warren, Comparison of the growth of virulent and attenuated strains of Candida albicans in the kidneys of normal and cortisone-treated mice by Chitin assay, in Mycopathologia, vol. 67, n. 3, Springer Science and Business Media LLC, 16 luglio 1979, pp. 173-177, DOI:10.1007/bf00470753, ISSN 0301-486X (WC · ACNP), PMID 384256.
- ^ Paoletti E, Lipinskas BR, Samsonoff C, Mercer S, Panicali D, Construction of live vaccines using genetically engineered poxviruses: biological activity of vaccinia virus recombinants expressing the hepatitis B virus surface antigen and the herpes simplex virus glycoprotein D, in Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 81, n. 1, gennaio 1984, pp. 193-7, Bibcode:1984PNAS...81..193P, DOI:10.1073/pnas.81.1.193, PMC 344637, PMID 6320164.
- ^ US Patent 4722848 - Method for immunizing animals with synthetically modified vaccinia virus
- ^ (EN) J. B. Ulmer, J. J. Donnelly, S. E. Parker, G. H. Rhodes, P. L. Felgner, V. J. Dwarki, S. H. Gromkowski, R. R. Deck, C. M. DeWitt, A. Friedman e Al Et, Heterologous protection against influenza by injection of DNA encoding a viral protein, in Science, vol. 259, n. 5102, 19 marzo 1993, pp. 1745-1749, Bibcode:1993Sci...259.1745U, DOI:10.1126/science.8456302, ISSN 0036-8075 (WC · ACNP), PMID 8456302.
- ^ Chen Y, Wang S, Lu S, DNA Immunization for HIV Vaccine Development, in Vaccines, vol. 2, n. 1, febbraio 2014, pp. 138-59, DOI:10.3390/vaccines2010138, PMC 4494200, PMID 26344472.
- ^ M. Sedegah, R. Hedstrom, P. Hobart e S. L. Hoffman, Protection against malaria by immunization with plasmid DNA encoding circumsporozoite protein., in Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 91, n. 21, Proceedings of the National Academy of Sciences, 11 ottobre 1994, pp. 9866-9870, DOI:10.1073/pnas.91.21.9866, ISSN 0027-8424 (WC · ACNP), PMC 44918, PMID 7937907.
- ^ B T Harmon, A E Aly, L Padegimas, O Sesenoglu-Laird, M J Cooper e B L Waszczak, Intranasal administration of plasmid DNA nanoparticles yields successful transfection and expression of a reporter protein in rat brain, in Gene therapy, vol. 21, n. 5, Springer Science and Business Media LLC, 27 marzo 2014, pp. 514-521, DOI:10.1038/gt.2014.28, ISSN 0969-7128 (WC · ACNP), PMID 24670994.
Bibliografia
- E. Paoletti, B. R. Lipinskas, C. Samsonoff, S. Mercer e D. Panicali, Construction of live vaccines using genetically engineered poxviruses: biological activity of vaccinia virus recombinants expressing the hepatitis B virus surface antigen and the herpes simplex virus glycoprotein D., in Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 81, n. 1, Proceedings of the National Academy of Sciences, 1º gennaio 1984, pp. 193-197, DOI:10.1073/pnas.81.1.193, ISSN 0027-8424 (WC · ACNP), PMC 344637, PMID 6320164.
- Harriet L Robinson e Tamera M Pertmer, DNA vaccines for viral infections: Basic studies and applications, in Advances in Virus Research, Advances in virus research, vol. 55, Elsevier, 2000, DOI:10.1016/s0065-3527(00)55001-5, ISBN 978-0-12-039855-3, ISSN 0065-3527 (WC · ACNP), PMID 11050940.
- US Patent 4722848 - Method for immunizing animals with synthetically modified vaccinia virus.
Voci correlate
Altri progetti
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Collegamenti esterni
- Che cosa è un vaccino del DNA?, su News-Medical.net, 25 settembre 2020. URL consultato il 17 marzo 2021 (archiviato dall'url originale l'8 aprile 2021).
- Vaccini genetici (DNA, RNA), su INFOVAC, 12 settembre 2020. URL consultato il 17 marzo 2021.
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