As vacinas de DNA, frequentemente referidas como vacinas de terceira geração, utilizam DNA modificado para induzir uma resposta imunológica no hospedeiro contra bactérias, parasitas, vírus e potencialmente câncer.
Vacinas tradicionais
As vacinas atualmente disponíveis para a população mundial incluem vacinas contra sarampo, caxumba, rubéola, vírus da gripe sazonal, tétano, pólio, hepatite B, câncer do colo do útero, difteria, coqueluche e vacinas para outras doenças que são endêmicas em certas regiões do mundo.
Muitas dessas vacinas fornecem imunidade ao induzir respostas imunes adaptativas específicas de antígenos em um hospedeiro.
Mais especificamente, essas vacinas expõem o sistema imunológico a epítopos que se originaram do patógeno, permitindo que o sistema imunológico desenvolva anticorpos que possam reconhecer e atacar esse agente infeccioso caso o hospedeiro vacinado encontre esse patógeno no futuro.
Embora as vacinas convencionais sejam cruciais para prevenir a propagação de inúmeras doenças altamente infecciosas, a fabricação dessas vacinas frequentemente exige que os pesquisadores manipulem patógenos vivos. Não apenas a manipulação desses patógenos pode representar preocupações de segurança para as pessoas que desenvolvem a vacina, mas o risco de contaminação por esses patógenos também é uma preocupação.
Os desafios associados ao desenvolvimento de vacinas convencionais levaram à investigação de várias abordagens alternativas de vacinas que poderiam ser usadas tanto para doenças infecciosas quanto não infecciosas.
Uma vacina alternativa que ganhou considerável atenção é a vacina baseada em DNA. As vacinas baseadas em DNA são consideradas mais estáveis, econômicas e mais fáceis de manejar do que as vacinas tradicionais.
Como funcionam as vacinas de DNA?
Como qualquer outro tipo de vacina, as vacinas de DNA induzem uma resposta imune adaptativa. O princípio básico de funcionamento de qualquer vacina de DNA é o uso de um plasmídeo de DNA que codifica uma proteína que se originou do patógeno para o qual a vacina será direcionada.
O DNA plasmídico (pDNA) é barato, estável e relativamente seguro, permitindo que essa plataforma não viral seja considerada uma excelente opção para entrega de genes. Alguns dos diferentes vetores virais que foram usados para obter pDNA incluem onco-retrovírus, lentivírus, adenovírus, vírus adeno-associados e Herpes simplex-1.
Quando uma injeção intramuscular de uma vacina de DNA é administrada, o pDNA almejará os miócitos. As vacinas de DNA também podem ser administradas por injeção subcutânea ou intradérmica, para atingir os queratinócitos. Independentemente do local da injeção, o pDNA irá transfectar miócitos ou queratinócitos. Essas células então passarão por apoptose.
Uma célula que passa por apoptose liberará pequenos fragmentos ligados à membrana conhecidos como corpos apoptóticos. Esses corpos apoptóticos desencadeiam a endocitose de debris celulares por células dendríticas imaturas (iDC). A atividade das iDC pode então iniciar a geração de antígenos exógenos, que são apresentados exclusivamente pela classe II de histocompatibilidade (MHCII).
A apresentação de antígenos ao MHCII ativa células T auxiliares CD4+, que contribuem para o preparo das células B e, em última instância, permitem que a resposta imune humoral seja criada. Essa resposta imune humoral é necessária para ativar a produção de células T CD8+.
Além de agir sobre miócitos ou queratinócitos, qualquer via de administração de vacina de DNA também pode transfectar células apresentadoras de antígenos (APCs) localizadas perto do local da injeção. Essa rota de transfecção direta resulta na expressão endógena de transgenes e na apresentação paralela do antígeno através tanto do MHCI quanto do MHCII, resultando, assim, em células T CD8+ e CD4+.
Quais vacinas de DNA estão atualmente em desenvolvimento?
Atualmente, não há vacinas de DNA que tenham sido aprovadas para uso amplo em humanos. No entanto, várias vacinas baseadas em DNA foram aprovadas tanto pela Administração de Alimentos e Medicamentos dos Estados Unidos (FDA) quanto pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) para uso veterinário, incluindo uma vacina contra o vírus do Nilo Ocidental em cavalos e uma vacina contra melanoma para cães.
Embora as vacinas baseadas em DNA ainda não tenham sido aprovadas para uso no público em geral, vários ensaios clínicos humanos em andamento sobre vacinas de DNA estão sendo realizados. De acordo com a Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA, mais de 160 diferentes vacinas de DNA estão atualmente sendo testadas em ensaios clínicos humanos nos Estados Unidos. Estima-se que 62% desses ensaios sejam dedicados a vacinas contra câncer e 33% a vacinas contra o vírus da imunodeficiência humana (HIV).
Um dos primeiros ensaios clínicos sobre uma vacina de DNA investigou os potenciais efeitos terapêuticos e profiláticos de uma vacina de DNA contra o HIV. Embora algum nível de imunogenicidade tenha sido detectado neste ensaio, nenhuma resposta imune significativa foi encontrada. A hipervariabilidade do HIV permite que esse vírus inicie a invasão do sistema imunológico do hospedeiro através de diferentes mecanismos.
Como resultado, cientistas que buscam desenvolver uma vacina baseada em DNA contra o HIV descobriram que várias estratégias de preparo, agentes de amplificação e cronogramas de injeção alterados precisam ser cuidadosamente avaliados para projetar a melhor vacina de DNA contra o HIV.
Direções futuras
Mesmo que numerosas vacinas baseadas em DNA estejam atualmente sendo testadas em humanos ao redor do mundo, vários desafios ainda impedem que essa abordagem vacinal seja traduzida para a clínica. Um dos maiores desafios associados às vacinas de DNA é a baixa imunogenicidade em animais maiores e seres humanos.
Pesquisadores acreditam que seriam necessárias quantidades maiores de DNA, na faixa de 5 a 20 mg, para serem injetadas em um humano de tamanho médio, a fim de aumentar a imunogenicidade das vacinas baseadas em DNA. Outro desafio das vacinas baseadas em DNA envolve a otimização da transfeção, que poderia ser alcançada através da incorporação de vários parâmetros, como um promotor viral/eucariótico híbrido ou a otimização dos códons do antígeno.
Em conjunto, uma vacina de DNA ideal evitará a degradação extracelular e entrará com sucesso no núcleo das células-alvo para induzir uma resposta imune a longo prazo.