Vacunes per a demà: bovines d'ADN?

1998/09/01 Sarasua Etxeberria, Arantxa | Umaran Sanchez, Adelaida Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Osasuna

Què són les vacunes? Es pot dir que són elements que impulsen una resposta immune específica. Les molècules de les vacunes reben el nom d'antígens "" i, encara que no són patògens, afavoreixen una resposta defensiva específica com a microorganismes patògens, però sense provocar malalties.

Els antígens de les primeres vacunes eren microorganismes sencers vius però atenuats o morts. S'han controlat amb aquestes vacunes la verola, el xarampió o la tos. Les vacunes han estat molt efectives i algunes d'elles encara s'utilitzen, encara que no es coneguin exhaustivament els antígens de cada microorganisme. Les vacunes vives són més efectives que els mesos, però la seva principal fallada és la inseguretat. Si es produeixen errors en el procés d'amortiment o si s'utilitza amb immunodeficiència, la vacuna pot causar malaltia.

Una vegada identificats els antígens que impulsen la resposta protectora en el cas d'una malaltia concreta, es poden realitzar vacunes amb proteïnes antigèniques. Per a controlar la meningitis, el tetano o la diftèria s'han utilitzat vacunes d'aquest tipus. A mesura que s'han purificat els antígens proteics s'han reduït els riscos, encara que a vegades s'ha perdut la seva eficàcia. D'altra banda, molts microorganismes han desenvolupat la capacitat d'ocultar o modificar els seus antígens.

Per a superar tots aquests problemes cal buscar de nou la simplicitat i per a això només cal anar a l'origen; identificar, tallar i introduir directament els gens que codifiquen els antígens. Així han nascut les vacunes d'ADN. Aquest ADN està en forma de plasmidi, és a dir, és una molècula circular que no es duplicarà en les cèl·lules dels mamífers vacunats, però se sintetitzaran i expressaran proteïnes estranyes que codifiquen.

Tot això s'ha aconseguit amb infeccions sense vacuna i de moment només s'ha demostrat amb animals la utilitat d'aquestes vacunes d'ADN. La primera figura mostra les malalties infeccioses que maten a nens menors de 5 anys. Com es veu, moltes vacunes noves estan per fer i aquestes noves vacunes d'ADN poden servir per a omplir aquest buit.

Estimulen la resposta immune cel·lular

Figura . Les causes de mortalitat en nens menors de 5 anys (només tenen vacunació el penumbre-primer -quart).

Les infeccions per virus sempre són infeccions intracel·lulars; el paràsit responsable de la malària i altres protozous viuen dins de la cèl·lula. Mentre romanguin a l'interior de les cèl·lules de l'hoste, els anticossos no poden danyar a aquesta mena de paràsits; els anticossos només poden bloquejar-los en desplaçar-se d'una cèl·lula a una altra. Potenciar la resposta immune cel·lular tant per a la detecció com per a la destrucció de cèl·lules infectades, com l'activació de limfòcits TD 8+ citotòxics i macròfags, entre altres.

La vacuna d'ADN conté gens que codifiquen diversos antígens d'un microorganisme, com una proteïna de la capa d'un virus. La cèl·lula de l'hoste interioritzarà l'ADN estranger i formarà en el seu citoplasma la proteïna del virus. Com si es tractés de proteïnes pròpies, en les cèl·lules de l'hoste les molècules de la classe I de la histocompatibilitat complexa dominant portaran els pèptids de la proteïna vírica fins a les membranes de les cèl·lules (Figura 2). Aquestes presentacions provocaran limfòcits CD8+ T, per la qual cosa, a diferència d'altres vacunes, estimularan la resposta immune ^cel·lular 5.

Per contra, les vacunes proteiques, una vegada dins de les cèl·lules a través de la fagocitosi, apareixeran en les membranes al costat de les molècules de la classe II de la histocompatibilitat complexa dominant. Aquest tipus de presentació encendrà principalment la resposta als anticossos mitjançant limfòcits CD4+. A més, amb aquesta via endògena de presentació d'antígens, s'expressen més epítopos que amb altres tècniques, obtenint major ^{immunitat 8.}

Una altra característica de la resposta a les vacunes d'ADN és la creació d'un gran nombre de limfòcits T auxiliars tipus 1. Amb elles s'activaran els macròfags i s'aconseguirà una resposta molt eficaç per a eliminar els bacteris que sobreviuen, com la Mycobacterium tuberculosi o la Listeria monocytogenes dins dels macròfags.

No obstant això, a pesar que la resposta a aquestes vacunes és majoritàriament cel·lular, l'ADN exogen actua com mitógeno activant les cèl·lules B i afavorint la resposta dels ^{anticossos 3.}

Sense vector

Figura . Predir i presentació d'antígens per via endògena.

Un altre avantatge de les vacunes d'ADN és que no es necessita transport, l'ADN s'utilitza nu com a plasmidi. Els plasmidis són molècules circulars d'ADN capaços de duplicar-se espontàniament a l'interior d'un bacteri, mentre que en les cèl·lules dels mamífers no es duplicaran però sí que contenen els elements necessaris per a transcriure els gens que transporten. Per tant, per a provocar una resposta immune, el gen que hem triat s'insereix directament en els músculs mitjançant l'addició del plasmidi, és a dir, sense utilitzar vectors. Allí es transcriurà i després es retornarà l'ARN en els ribosomes en les proteïnes.

Tots els sistemes de transferència de gens demostrats fins al moment havien d'utilitzar vectors, és a dir, el gen seleccionat entrava en el genoma d'un virus i aquest últim, el vector, s'inseria en els músculs de l'hoste. D'una banda, és difícil trobar un vector apropiat per a transportar qualsevol tipus de gen i per un altre, els danys posteriors pel vector sempre són perillosos.

Formar com epítopos

Els antígens utilitzats per a afavorir la resposta immune han de mantenir o imitar el més fidelment possible la forma tridimensional d'algunes parts de les proteïnes dels microorganismes. D'una altra manera, els anticossos generats per les vacunes i els receptors de les cèl·lules T no estaran prou units. Els microorganismes, en el procediment d'amortiment o inactivació, alteren sovint l'estructura de les proteïnes, amb la consegüent pèrdua d'antigenicidad. En el cas de les vacunes d'ADN, la proteïna del microorganisme es forma dins de la cèl·lula i es presenta al sistema immune sense cap canvi, per la qual cosa la integritat dels epítopos es manté millor i la resposta obtinguda serà més eficaç.

Facilitat de conjugació

A mesura que es vagin incorporant les noves vacunes al calendari de vacunació, el manteniment de l'ús de les vacunes serà cada vegada més complicat. La solució seria incorporar tots els antígens alhora, però si aquests són proteics, sobretot si s'utilitzen en altes dosis, no és possible integrar-los tots alhora.

Les vacunes d'ADN permetrien, almenys en teoria, aplicar els gens dels diferents microorganismes patògens en un plasmidi mitjançant la seva juxtaposició. En qualsevol cas, sempre serà més fàcil que conjugar les proteïnes codificades per cada ADN.

S'aconsegueix la immunitat contra totes les escòries mutants d'un microorganisme

Figura . Rutes que poden seguir l'ADN plasmàtic inserit.

Alguns virus, per a evitar la nostra resposta immune, alteren ocasionalment els seus antígens superficials creant nous mutants o serotips. Així, malgrat el desenvolupament de la immunitat contra un serotip, quan apareix un altre serotip mutant les nostres defenses són nul·les. És a dir, la qual cosa ocorre amb la grip, atès que la vacuna es forma amb antígens proteics, serveix per a un sol serotip i la vacunació antigripal ha de repetir-se anualment.

Investigadors han aconseguit una nova vacuna d'ADN que protegeix als animals contra els diferents serotips treballant amb el virus de la gripe14. Sembla que els limfòcits T citotòxics que apareixen per aquesta vacuna s'associen a proteïnes internes antigèniques que no es modifiquen. Però per a aconseguir aquesta immunitat aquests antígens han d'estar presentats per via endògena. Altres grups d'investigadors han aconseguit mitjançant l'ADN una vacuna contra tots els serotips del virus del papil·loma i una altra vacuna contra el virus de l'herpes tipus II amb ^animals 2,4.

Inmunógenos també en nens petits

Per a prevenir les malalties infeccioses sovint hem de protegir als nens petits i la resposta d'aquest grup és escassa. Perquè el sistema immune no desenvolupat doni resposta suficient és necessari utilitzar sistemes que afavoreixin fortament la resposta cel·lular. Per a això, les vacunes d'ADN tenen un avantatge teòric.

D'altra banda, en el cas del xarampió, per exemple, els anticossos presos de la seva mare roben l'efecte de les vacunes de microorganismes vius. La vacuna d'ADN segurament superarà aquest problema.

A més, les vacunes d'ADN, igual que altres bovines mortes, seran més segures enfront de la immunodeficiència que les vacunes vives. D'altra banda, també seran més fàcils d'usar en molts llocs del món, ja que a diferència de les proteïnes, són termoestables.

Provocar càncer?

És capaç d'introduir l'ADN extern en els nostres cromosomes?
Si és així, es van acabar les vacunes d'ADN! Les mutacions que això suposaria, alterarien tots els processos de regulació de les nostres cèl·lules i produirien un mal superior al que pretenem prevenir.

Provocar tolerància o autoinmunidad

Una vegada introduït el gen, i reconeixent que no entra en els nostres cromosomes, fins quan se sintetitzarà l'antigen codificat pel gen? Si l'hoste es torna tolerant davant a aquest antigen pot durar molt de temps, per la qual cosa no respondria en cas d'infecció. L'altra possibilitat és afavorir els fenòmens d'autoinmunidad, tenint en compte que aquest antigen està expressant-se en les nostres cèl·lules juntament amb les molècules de la nostra complexa i principal histocompatibilitat, grup que afavoreix la resposta citotòxica específica. No seria estrany que en mantenir aquesta situació durant molt de temps s'observessin danys per autoinmunidad en els teixits de l'hoste.

No obstant això, en els casos provats fins al moment, sembla que el període d'expressió d'antígens estranys és el més adequat perquè la resposta sigui eficaç i apareguin cèl·lules específiques de la memòria suficients, però no suficient per a generar tolerància o ^{autoinmunidad 7} (Figura 3).

Via general per a la creació de noves vacunes

En els pròxims anys aquesta nova tecnologia de vacunes d'ADN facilitarà especialment la formació de vacunes. Donada la complexitat antigènica d'alguns microorganismes, aquesta tecnologia pot ser utilitzada en cada cas per a identificar els antígens que impulsen la resposta protectora. També val la pena si s'utilitza exclusivament per a això, encara que després s'utilitzen altres sistemes per a presentar aquests antígens al sistema immune ^9. L'ús de genotecas per a l'elaboració d'inserits d'ADN i l'elecció dels antígens més adequats pot ser un mètode general per a la realització de qualsevol mena de vacuna. Aquesta tecnologia ha estat utilitzada per a seleccionar, entre altres, els antígens més interessants dels bacteris del gènere ^{Micoplasma 1.}

Treballar altres maneres d'introduir l'ADN

Figura . Fases per a l'elaboració d'una nova vacuna.

A pesar que les vacunes d'ADN realitzades fins avui són per a la integració muscular, existeix la possibilitat de crear vacunes d'ADN per a ser preses per la boca o les mucoses. Aquesta opció seria molt interessant, per exemple, per a prevenir les diarrees. Un equip d'investigadors ja ha aconseguit utilitzar una escòria esmorteïda de Shigella per a introduir l'ADN en la ^paret intestinal 11.

Vacunar contra el càncer

Fins ara hem parlat de bovines antiinfecciosas, però s'estan provant les vacunes d'ADN en animals per a controlar els limfomes ^12. En els pròxims anys les vacunes d'ADN tindran també interessants aplicacions en l'àmbit del càncer.

Utilitzar una metodologia concreta i rigorosa per a demostrar la seguretat

En l'actualitat tenim l'oportunitat d'avaluar els riscos esmentats. Per a estudiar la integració de l'ADN introduït en les cèl·lules dels animals en els cromosomes existeix una metodologia específica per a la distribució de l'ADN cromosòmic i plasmídico. Una vegada exclosa la vacuna que queda en forma de plasma, s'haurà d'analitzar l'ADN cromosòmic per a buscar l'ADN de la vacuna mitjançant la tècnica de PCR. Aquesta tècnica és molt sensible per a detectar una còpia del plasmidi de la vacuna entre 150.000 cèl·lules. En el cas de la grip s'ha comprovat la degradació dels plasmidis incorporats mitjançant l'aplicació d'aquesta metodologia. (1,5.10 ¹¹ còpies inserides i 6 setmanes després ^queden 1,5.10 3). D'altra banda, en aquest cas no han trobat còpia integrada en ^{cromosomes 6.}

Comparar cost i benefici en cada cas

No obstant això, s'haurà de realitzar una avaluació caso per cas i comparar en cada cas els riscos que pot derivar de la vacuna d'ADN amb els possibles danys derivats de la seva no utilització. En el cas de l'hepatitis B, per exemple, hem de comparar la probabilitat de contreure càncer per la vacuna amb la disminució del número d'hepatocarcinomas que hem aconseguit mitjançant la ^{vacunació 13.}

Fases per a l'elaboració de noves vacunes

En qualsevol cas, tots els passos previs a la posada en el mercat d'una nova vacuna han de ser reeixits: a) proves de laboratori, per a la formació dels plasmidis dissenyats i per a tractar la vacuna amb els animals i b) assajos clínics: en la primera fase per a demostrar que la vacuna no és perjudicial amb petits grups de voluntaris, en la segona fase per a triar les dosis i pautes de vacunació amb un gran grup i finalment en la fase 3, per a demostrar que les vacunacions són beneficioses en una gran població ¹⁰ (figura 4). Actualment hi ha vacunes d'ADN que han estat dissenyades i provades amb animals, però hi ha ^{15 assajos clínics} pendents.