ДНК-вакцина
-
ДНК-вакцины: принцип действия
- ДНК-вакцины переносят ДНК, кодирующую антиген, в клетки организма.
- Клетки вырабатывают антиген, вызывая иммунный ответ.
- ДНК-вакцины обладают теоретическими преимуществами перед обычными вакцинами.
-
История и развитие
- В 1983 году Энцо Паолетти и Деннис Паникали разработали ДНК-вакцины.
- В 1993 году Джеффри Ульмер продемонстрировал эффективность ДНК-вакцины против гриппа.
- В 2016 году начались испытания ДНК-вакцины против вируса Зика на людях.
-
Преимущества и недостатки
- Преимущества: отсутствие риска заражения, простота разработки, устойчивость при хранении.
- Недостатки: ограниченность белковыми иммуногенами, потенциал для атипичного процессинга.
-
Плазмидные векторы
- Плазмиды содержат сильный вирусный промотор и сигнал полиаденилирования.
- Полицистронные векторы используются для экспрессии нескольких иммуногенов.
- Оптимизация конструкции вектора улучшает экспрессию белка.
-
Механизм действия плазмид
- Плазмида кодирует пептидную цепочку антигена, который клетка отображает на своей поверхности.
- Антигенпредставляющая клетка направляет антигенный пептид к лимфатическим узлам, инициируя иммунный ответ.
-
Конструкция вкладыша для вакцины
- Иммуногены могут быть нацелены на различные клеточные компартменты для улучшения реакции антител или Т-клеток.
- Конформация белка и минигены усиливают цитотоксические реакции Т-клеток.
-
Доставка
- ДНК-вакцины вводились различными способами, включая инъекции физиологического раствора и генное ружье.
- Факторы, влияющие на иммунный ответ, включают тип иглы, положение иглы, скорость инъекции и тип мышц.
-
Доставка генной пушки
- Ускоряет попадание плазмидной ДНК в клетки-мишени
- Использует сжатый гелий в качестве ускорителя
-
Альтернативные методы доставки
- Аэрозольная инстилляция ДНК на слизистые оболочки
- Местное введение ДНК в глаза и слизистую оболочку влагалища
- Использование катионных препаратов, биоразлагаемых микросфер, аттенуированных векторов и рекомбинантных аденовирусных векторов
-
Полимерное транспортное средство
- Гибридный носитель из бактериальных клеток и синтетических полимеров
- Повышает эффективность за счет устранения барьеров
-
Иммунизация против ИАПФ
- Доставка всех генов патогена одновременно
- Определение защитных генов
-
Иммунный ответ
- ДНК-вакцины вызывают множественные ответные реакции
- Легкость манипулирования типом Т-клеточной поддержки
- Влияние способа доставки и типа экспрессируемого иммуногена
-
Практическое применение
- Поляризация Т-клеточной системы для воздействия на аллергические реакции и аутоиммунные заболевания
- Индукция цитотоксических Т-лимфоцитов (CTL)
-
Гуморальный ответ
- Реакция антител зависит от типа антигена, локализации, количества и дозы иммунизации
- Кинетика реакции антител: медленное развитие, длительное сохранение
-
Сравнение реакций
- ДНК-вакцинация медленнее, чем естественная инфекция или иммунизация рекомбинантным белком
- Вакцина против гепатита В не смогла контролировать инфекцию у взрослых с хроническим гепатитом
-
Иммунный ответ на ДНК-вакцинацию
- ДНК-вакцинация вызывает более выраженный ответ, чем рекомбинантный белок.
- Антитела, индуцированные ДНК, имеют большее сродство к нативным эпитопам.
- ДНК-вакцинация может изменить профиль иммунного ответа.
-
Механизм поглощения ДНК
- ДНК поглощается клетками через кавеолы или специфические рецепторы.
- Поверхностный рецептор массой 30 кДа и рецепторы-поглотители макрофагов участвуют в поглощении ДНК.
-
Презентация антигена клетками костного мозга
- Антиген представлен клетками костного мозга, включая дендритные клетки и макрофаги.
- Перекрестный прайминг происходит при представлении пептидов из белков в контексте MHC класса 1.
-
Роль целевого сайта
- В коже кератиноциты и фибробласты поглощают и экспрессируют антигены.
- В скелетных мышцах ДНК быстро попадает в дренирующий лимфатический узел.
-
Поддержание иммунного ответа
- ДНК-вакцинация формирует иммунную память через фолликулярные дендритные клетки.
- Т-клетки стимулируются дендритными клетками зародышевого центра.
-
Интерфероны и модуляция иммунного ответа
- Интерфероны могут контролировать вирусные инфекции.
- ДНК-вакцинация может модулировать иммунный ответ, изменяя форму экспрессируемого антигена и способ доставки.
-
Иммуностимулирующие CpG-мотивы
- ДНК из бактерий может запускать механизмы врожденной иммунной защиты.
- CpG-стимулирующие последовательности индуцируют активацию В-клеток и усиление регуляции цитокинов.
-
Манипулирование последовательностями CpG
- Последовательности CpG-S и CpG-N могут обеспечить успешный иммунный ответ на антиген.
- CpG-S используются как внешние адъюванты для вакцинации ДНК и рекомбинантными белками.
- Гипометилированные CpG-мотивы стимулируют поликлональную экспансию В-клеток.
-
Альтернативные способы повышения иммунных реакций
- Рекомбинантные белки и поксвирусы усиливают иммунные реакции на ДНК.
- Стратегии «первичного усиления» увеличивают титр антител и авидность антител.
- Рекомбинантные вирусные стимуляторы усиливают реакцию ДНК-праймированных CTL.
-
Примеры успешных стратегий
- Мыши, иммунизированные плазмидной ДНК и рекомбинантным вирусом коровьей оспы, имели более высокие уровни антител и защиту от малярии.
- Макаки-резусы, иммунизированные многокомпонентной ДНК-вакциной и рекомбинантным вирусом оспы канареек, показали частичную защиту от спорозоитов.
-
Усиление иммунных реакций с помощью ДНК
- ДНК-иммунизация может быть улучшена за счет стабилизации ДНК и повышения эффективности доставки.
- Микрочастицы, покрытые ДНК, могут быть столь же эффективны, как рекомбинантные вирусы.
-
Переносчики альфавирусов
- Рекомбинантные векторы на основе альфавирусов повышают эффективность ДНК-вакцинации.
- Вирус Синдбис и лесной вирус Семлики использовались для создания рекомбинантных репликонов альфа-вируса.
- Неясно, как репликоны альфавируса вызывают иммунный ответ, но это может быть связано с высоким уровнем белка или апоптозом.