Какво представлява ДНК ваксината?

ДНК ваксините, които често се наричат ​​ваксини от трето поколение, използват конструирана ДНК, за да предизвикат имунологичен отговор в гостоприемника срещу бактерии, паразити, вируси и потенциално рак.

Традиционни ваксини

Ваксините, които понастоящем са достъпни за световното население, включват ваксини срещу морбили, паротит, рубеола, сезонен грипен вирус, тетанус, полиомиелит, хепатит В, рак на маточната шийка, дифтерия, коклюш и ваксини за други заболявания, които са ендемични за определени региони на света.

Много от тези ваксини осигуряват имунитет чрез индуциране на антиген-специфични адаптивни имунни отговори в гостоприемник.

По-конкретно, тези ваксини излагат имунната система на епитопи, произхождащи от патогена, което позволява на имунната система да развива антитела, които могат да разпознават и атакуват този инфекциозен агент, ако ваксинираният гостоприемник срещне този патоген в бъдеще.

Въпреки че конвенционалните ваксини са от решаващо значение за предотвратяване на разпространението на много силно инфекциозни заболявания, производството на тези ваксини често изисква изследователите да боравят с живи патогени. Не само, че боравенето с тези патогени може да създаде опасения за безопасността на хората, които разработват ваксината, но рискът от заразяване с тези патогени също е обезпокоителен.

Предизвикателствата, свързани с разработването на конвенционални ваксини, доведоха до изследването на няколко алтернативни подхода на ваксини, които биха могли да се използват както за инфекциозни, така и за неинфекциозни заболявания.

Една алтернативна ваксина, която спечели значително внимание, е ДНК-базирана ваксина. ДНК ваксината се счита за по-стабилна, рентабилна и по-лесна за работа от традиционните ваксини.

Как действат ДНК ваксините?

Както всеки друг вид ваксина, ДНК ваксините предизвикват адаптивен имунен отговор. Основният принцип на работа зад всяка ДНК ваксина е използването на ДНК плазмид, който кодира протеин, произхождащ от патогена, към който ще бъде насочена ваксината.

Плазмидната ДНК (pDNA) е евтина, стабилна и относително безопасна, като по този начин позволява тази невирусна платформа да се счита за отлична опция за доставка на ген. Някои от различните вирусни вектори, които са били използвани за източник на pDNA, включват онко-ретровируси, лентивируси, аденовируси, адено-свързани вируси и херпес симплекс-1.

Когато се прилага интрамускулно инжектиране на ДНК ваксина, pDNA ще се насочи към миоцитите. ДНК ваксините могат също да се прилагат чрез подкожна или интрадермална инжекция, за да се насочат кератиноцитите. Независимо от мястото на инжектиране, pDNA ще трансфектира миоцитите или кератиноцитите. След това тези клетки ще претърпят апоптоза.

Клетка, която претърпява апоптоза, ще освободи малки фрагменти, свързани с мембраната, които са известни като апоптотични тела. Тези апоптотични тела задействат ендоцитозата на клетъчните остатъци от незрели дендритни клетки (iDC). След това активността на iDC може да инициира генерирането на екзогенни антигени, които са представени изключително от основен клас на хистосъвместимост II (MHCII).

Представянето на антиген към MHCII активира помощния CD4⁺ Т клетки, които допринасят за грундирането на В клетки и в крайна сметка позволяват да се създаде хуморален имунен отговор. Този хуморален имунен отговор е необходим за активиране на производството на CD8⁺ Т клетки.

В допълнение към действието върху миоцитите или кератиноцитите, всеки път на приложение на ДНК ваксина може също да трансфектира антиген-представящи клетки (APC), разположени близо до мястото на инжектиране. Този директен трансфекционен път води до ендогенна експресия на трансген и паралелно представяне на антигена чрез MHCI и MHCII, като по този начин се получават и CD8⁺ и CD4⁺ Т клетки.

Какви ДНК ваксини се разработват в момента?

Понастоящем няма ДНК ваксини, които да са одобрени за широко приложение при хората. Въпреки това, няколко базирани на ДНК ваксини са одобрени както от Американската администрация по храните и лекарствата (FDA), така и от Министерството на земеделието на САЩ (USDA) за ветеринарна употреба, включително ваксина срещу вируса на Западен Нил при коне и ваксина срещу меланом за кучета.

Въпреки че ДНК ваксините все още не са одобрени за употреба сред широката общественост, бяха проведени няколко текущи клинични изпитвания върху хора върху ДНК ваксини. Според Националната медицинска библиотека на САЩ понастоящем се тестват над 160 различни ДНК ваксини в клинични изпитвания при хора в САЩ. Изчислено е, че 62% от тези опити са посветени на ваксини срещу рак, а 33% се прилагат за ваксини срещу вируса на човешка имунна недостатъчност (ХИВ).

Едно от първите клинични проучвания на ДНК ваксина изследва потенциалните терапевтични и профилактични ефекти на ДНК ваксината срещу ХИВ. Въпреки че в това проучване е установено някакво ниво на имуногенност, не е установено, че възникват значителни имунни отговори. Свръхпроменливостта на ХИВ позволява на този вирус да нахлуе в имунната система на гостоприемника чрез няколко различни механизма.

В резултат на това учените, които се стремят да разработят базирана на ДНК ваксина срещу ХИВ, са открили, че няколко различни стратегии за първоначално прилагане, стимулиращи агенти и променени графици на инжектиране трябва да бъдат внимателно оценени, за да се създаде най-добрата ДНК ваксина срещу ХИВ.

Бъдещи указания

Въпреки че понастоящем множество човешки ваксини, базирани на ДНК, се тестват върху хора по целия свят, все още има няколко предизвикателства, които позволяват този подход да бъде преведен в клиниката. Едно от най-големите предизвикателства, свързани с ДНК ваксините, е ниската им имуногенност при по-големи животни и хора.

Изследователите смятат, че по-големи количества ДНК в диапазона от 5 до 20 mg ще трябва да се инжектират в средно голям човек, за да се увеличи имуногенността на ДНК-базирани ваксини. Друго предизвикателство на ДНК-базирани ваксини включва оптимизиране на трансфекцията, което може да бъде постигнато чрез включването на няколко параметъра като хибриден вирусен / еукариотен промотор или оптимизиране на антигенни кодони.

Взети заедно, идеалната ДНК ваксина ще избегне извънклетъчната деградация и ще навлезе успешно в ядрото на целевите клетки, за да предизвика дългосрочен имунен отговор.