Genetisk vaccine - Genetic vaccine

En genetisk vaccine er en vaccine, der indeholder nukleinsyrer, såsom DNA eller RNA, der fører til proteinbiosyntese af antigener i en celle. Genetiske vacciner omfatter således DNA -vacciner , RNA -vacciner og virusvektorvacciner .

Ejendomme

De fleste andre vacciner end levende svækkede vacciner og genetiske vacciner optages ikke af MHC -I -præsenterende celler, men virker uden for disse celler og producerer kun et stærkt humoralt immunrespons via antistoffer . I tilfælde af intracellulære patogener er et eksklusivt humoralt immunrespons ineffektivt. Genetiske vacciner er baseret på princippet om optagelse af en nukleinsyre i celler, hvorefter et protein produceres i henhold til nukleinsyreskabelonen. Dette protein er sædvanligvis patogenens immunodominante antigen eller et overfladeprotein, der muliggør dannelse af neutraliserende antistoffer, der hæmmer infektion af celler. Efterfølgende nedbrydes proteinet ved proteasomet i korte fragmenter ( peptider ), der importeres til det endoplasmatiske retikulum via transportøren forbundet med antigenbehandling , hvilket tillader dem at binde til MHCI-molekyler, der efterfølgende udskilles til celleoverfladen. Præsentationen af ​​peptiderne på MHC-I-komplekser på celleoverfladen er nødvendig for et cellulært immunrespons . Som et resultat danner genetiske vacciner og levende vacciner cytotoksiske T-celler ud over antistoffer i det vaccinerede individ. I modsætning til levende vacciner bruges kun dele af patogenet, hvilket betyder, at en tilbageførsel til et infektiøst patogen ikke kan forekomme, som det skete under poliovaccinationerne med Sabin -vaccinen.

Administration

Genetiske vacciner administreres oftest ved injektion (intramuskulær eller subkutan) eller infusion og mindre almindeligt og til DNA ved genpistol eller elektroporation . Mens virale vektorer har deres egne mekanismer, der skal optages i celler, skal DNA og RNA indføres i celler via en transfektionsmetode . Hos mennesker anvendes de kationiske lipider SM-102 , ALC-0159 og ALC-0315 sammen med elektrisk neutrale hjælperlipider. Dette tillader nukleinsyren at blive optaget af endocytose og derefter frigivet til cytosolen.

Ansøgninger

Eksempler på genetiske vacciner godkendt til anvendelse i mennesker, indbefatter RNA-vacciner tozinameran og mRNA-1273 , DNA-vaccinen ZyCoV-D samt de virale vektorer AZD1222 , Ad26.COV2.S , Ad5-nCoV , og Sputnik V . Derudover undersøges genetiske vacciner mod proteiner fra forskellige infektionsmidler, proteinbaserede toksiner , som kræftvacciner og som tolerogene vacciner til hyposensibilisering af type I- allergier .

Historie

Den første brug af en viral vektor til vaccination - et modificeret Vaccinia Ankara -virus, der udtrykker HBsAg - blev udgivet af Bernard Moss og kolleger. DNA blev brugt som en vaccine af Jeffrey Ulmer og kolleger i 1993. Den første brug af RNA til vaccinationsformål blev beskrevet i 1993 af Frédéric Martinon, Pierre Meulien og kolleger og i 1994 af X. Zhou, Peter Liljeström og kolleger i mus. Martinon demonstrerede, at et cellulært immunrespons blev induceret ved vaccination med en RNA -vaccine. I 1995 beskrev Robert Conry og kolleger, at der også blev fremkaldt et humoralt immunrespons efter vaccination med en RNA -vaccine. Mens DNA -vacciner blev undersøgt hyppigere i de første år på grund af deres lette produktion, lave omkostninger og høje stabilitet til nedbrydende enzymer, men nogle gange producerede lave vaccinerespons på trods af at de indeholdt immunstimulerende CpG -steder , blev der senere udført mere forskning om RNA -vacciner, hvis immunogenicitet var ofte bedre på grund af iboende adjuvanser, og som i modsætning til DNA -vacciner ikke kan indsættes i genomet til de vaccinerede. Derfor var de første RNA- og DNA-baserede vacciner godkendt til mennesker RNA- og DNA-vacciner, der blev brugt som COVID-vacciner . Virale vektorer var tidligere blevet godkendt som ebolavacciner .

Referencer

  1. ^ Eckhart Buddecke: Molekulare Medizin. ecomed-Storck GmbH, 2002, ISBN 3609160918. S. 162.
  2. ^ Wolfram Gerlich: Medizinische Virologie. Georg Thieme Verlag, 2010, ISBN 3131139625. S. 466.
  3. ^ RG Pergolizzi, R. Dragos, AE Ropper, A. Menez, RG Crystal: Beskyttende immunitet mod alfa-cobratoxin efter en enkelt administration af en genetisk vaccine, der koder for en giftfri cobratoxin-variant. I: Human genterapi. Band 16, Nummer 3, marts 2005, S. 292–298, doi : 10.1089/hum.2005.16.292 , PMID 15812224.
  4. ^ Freda K. Stevenson, Gianfranco di Genova, Christian H. Ottensmeier, Natalia Savelyeva: Immunoterapi mod kræft. Elsevier Inc., 2013, ISBN 0128059117. Kapitel IX: Clinical Trials of DNA vaccines .
  5. ^ R. Weiss, S. Scheiblhofer, J. Thalhamer: Allergener er ikke patogener: hvorfor immunisering mod allergi adskiller sig fra vaccination mod infektionssygdomme. I: Human vacciner og immunterapeutika. Band 10, Nummer 3, 2014, S. 703–707, doi : 10.4161/hv.27183 , PMID 24280693, PMC  4130253 .
  6. ^ R. Weiss, S. Scheiblhofer, J. Thalhamer: Generering og evaluering af profylaktiske mRNA -vacciner mod allergi. I: Metoder i molekylærbiologi. Band 1499, 2017, S. 123–139, doi : 10.1007/978-1-4939-6481-9_7 , PMID 27987146.
  7. ^ GL Smith, M. Mackett, B. Moss: Infektiøse vacciniavirus -rekombinanter, der udtrykker hepatitis B -virusoverfladeantigen. I: Naturen . Band 302, Nummer 5908, april 1983, S. 490–495, doi : 10.1038/302490a0 , PMID 6835382.
  8. ^ CY Yong, HK Ong, SK Yeap, KL Ho, WS Tan: Nylige fremskridt inden for udvikling af vacciner mod Mellemøstens respiratoriske syndrom-Coronavirus. I: Grænser i mikrobiologi. Band 10, 2019, S. 1781, doi : 10.3389/fmicb.2019.01781 , PMID 31428074, PMC  6688523 .
  9. ^ JB Ulmer, JJ Donnelly, SE Parker, GH Rhodes, PL Felgner, VJ Dwarki, SH Gromkowski, RR Deck, CM DeWitt, A. Friedman: Heterolog beskyttelse mod influenza ved injektion af DNA, der koder for et viralt protein. I: Videnskab . Band 259, Nummer 5102, marts 1993, S. 1745–1749, doi : 10.1126/science.8456302 , PMID 8456302.
  10. ^ F. Martinon, S. Krishnan, G. Lenzen, R. Magné, E. Gomard, JG Guillet, JP Lévy, P. Meulien: Induktion af virusspecifikke cytotoksiske T-lymfocytter in vivo af liposom-fanget mRNA. I: European journal of immunology. Band 23, Nr. 7, Juli 1993, S. 1719–1722, doi : 10.1002/eji.1830230749 , PMID 8325342.
  11. ^ a b c d Rein Verbeke, Ine Lentacker, Stefaan C. De Smedt, Heleen Dewitte: Tre årtiers udvikling af messenger -RNA -vaccine. I: Nano i dag. 28, 2019, S. 100766, doi : 10.1016/j.nantod.2019.100766 .
  12. ^ X. Zhou, P. Berglund, G. Rhodes, SE Parker, M. Jondal, P. Liljeström: Selvreplikerende Semliki Forest virus RNA som rekombinant vaccine. I: Vaccine . Band 12, Nr. 16, december 1994, S. 1510–1514, doi : 10.1016/0264-410x (94) 90074-4 , PMID 7879415.
  13. ^ RM Conry, AF LoBuglio, M. Wright, L. Sumerel, MJ Pike, F. Johanning, R. Benjamin, D. Lu, DT Curiel: Karakterisering af en messenger -RNA -polynukleotidvaccinevektor. I: Kræftforskning . Band 55, Nummer 7, april 1995, S. 1397–1400, PMID 7882341.
  14. ^ D. Eusébio, AR Neves, D. Costa, S. Biswas, G. Alves, Z. Cui, .. S: Metoder til forbedring af immunogeniciteten af ​​plasmid -DNA -vacciner. I: Opdagelse af medicin i dag. Juni 2021, doi : 10.1016/j.drudis.2021.06.008 , PMID 34214667.
  15. ^ L. Li, N. Petrovsky: Molekylære mekanismer til forbedret DNA -vaccineimmunogenicitet. I: Ekspertgennemgang af vacciner. Band 15, Nummer 3, 2016, S. 313–329, doi : 10.1586/14760584.2016.1124762 , PMID 26707950, PMC  4955855 .
  16. ^ Matthias Giese: Molekylære vacciner. Springer Science & Business Media, 2013, ISBN 3319009788. S. 497.