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10月11日

认识疫苗系列(2):什么是DNA疫苗?

作者 : admin | 分类 : 生物医学 | 超过 6 人围观 | 已有 0 人发表了看法
原标题:认识疫苗系列(2):什么是DNA疫苗?

DNA疫苗通常被称为第三代疫苗,它使用工程化的DNA在宿主中诱导针对细菌、寄生虫、病毒和潜在癌症的免疫应答。

认识疫苗系列(2):什么是DNA疫苗?

传统疫苗

目前全球人口可以使用的疫苗包括麻疹、腮腺炎、风疹、季节性流感病毒、破伤风、小儿麻痹症、乙型肝炎、宫颈癌、白喉、百日咳以及某些在某些地区流行的疾病的疫苗。

这些疫苗中的许多通过在宿主中诱导抗原特异性适应性免疫应答来提供免疫。

尽管常规疫苗对于防止多种高度传染性疾病的传播至关重要,但这些疫苗的生产通常需要研究人员处理活的病原体。这些病原体的处理不仅会给开发疫苗的人员带来安全隐患,而且这些病原体污染的风险也值得关注。

与常规疫苗开发相关的挑战已导致对可用于传染病和非传染病的几种替代疫苗方法的研究。

一种备受关注的替代疫苗是一种基于DNA的疫苗,它被认为比传统疫苗更稳定,更经济,更易于操作。

DNA疫苗如何保护我们?

像任何其他类型的疫苗一样,DNA疫苗会诱导适应性免疫反应。任何DNA疫苗背后的基本工作原理都涉及使用DNA质粒,该质粒编码一种蛋白质,该蛋白质起源于将疫苗靶向的病原体。

质粒DNA(pDNA)价格便宜,稳定且相对安全,因此使用非病毒平台被视为基因递送的绝佳选择。已用于来源pDNA的一些不同病毒载体包括癌逆转录病毒、慢病毒、腺病毒、腺相关病毒和单纯疱疹1型病毒。

肌肉注射(intramuscular injection,IM)注射DNA疫苗时,pDNA将靶向肌细胞。DNA疫苗也可以通过皮下或皮内注射给药,两者都靶向角质形成细胞。不管注射部位如何,pDNA都会转染心肌细胞或角质形成细胞,然后它们将经历一种称为程序性细胞死亡的程序性细胞死亡。

经历凋亡的细胞会释放出膜结合的小片段,也称为 凋亡小体,这会触发未成熟树突状细 胞((immature dendritic cells,iDC)吞噬细胞碎片。然后,iDC的活性可以启动外源性抗原的产生,该抗原仅由主要组织相容性II类(Major Histocompatibility Complex II,MHCII)呈递。

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呈递给MHCII的抗原会激活辅助CD4+T细胞,后者有助于B细胞启动,并最终允许产生体液免疫应答。需要这种体液免疫应答来激活CD8+T细胞的产生。

除了对肌细胞或角质形成细胞起作用外,任何DNA疫苗给药途径都可以转染位于注射部位附近的抗原呈递细胞(Antigen-presenting cells,APC)。这种直接转染途径导致内源性转基因表达,并通过MHCI和MHCII并行表达抗原,从而产生CD8+和CD4+T细胞。

认识疫苗系列(2):什么是DNA疫苗?

目前正在开发哪些DNA疫苗?

当前,没有DNA疫苗被批准在人用疫苗中广泛使用。但是,美国食品药品管理局(FDA)和美国农业部(USDA)已批准了几种基于DNA的疫苗用于兽医用途,其中包括针对马的西尼罗河病毒疫苗以及狗用黑色素瘤疫苗。

尽管基于DNA的疫苗尚未批准在公众中使用,但存在一些正在进行的有关DNA疫苗的临床试验。根据美国国家医学图书馆的资料,目前正在美国的临床试验中测试160多种不同的DNA疫苗。据估计,这些试验中有62%用于癌症疫苗,33%用于抗人类免疫缺陷病毒(HIV)疫苗。

DNA疫苗的首批临床试验之一研究了针对HIV的DNA疫苗的潜在治疗和预防作用。尽管在该试验中检测到一定程度的免疫原性,但未发现明显的免疫反应。HIV的高变异性使该病毒通过几种不同的机制侵入宿主免疫系统。

结果,寻求开发基于DNA的抗HIV疫苗的科学家发现,必须仔细评估几种不同的引发策略,增强剂和更改接种时间表,才能设计出最佳的抗HIV DNA疫苗。

未来发展方向

尽管目前正在全世界范围内对许多基于DNA的疫苗进行测试,但仍存在一些挑战,难以将这种疫苗方法转化为临床应用。与DNA疫苗相关的最大挑战之一是它们在大型动物和人类中的免疫原性低。

研究人员认为,将需要将5到20 mg范围内的更高数量的DNA注射到普通人的体内,以提高基于DNA的疫苗的免疫原性。基于DNA的疫苗的另一个挑战涉及转染的优化,这可以通过整合几个参数来实现,例如混合病毒和真核生物启动子或抗原密码子的优化。

综上所述,理想的DNA疫苗应避免细胞外降解,并成功进入靶细胞核以诱导长期免疫反应。

文章来源:

3、Jahanafrooz, Z., Baradaran, B., Mosafer, J., et al. (2020). Comparison of DNA and mRNA vaccines against cancer. Drug Discovery Today 25(3); 552-560. doi:10.1016/j.drudis.2019.12.003.

4、Rezaei, T., Khalili, S., Baradaran, B., et al. (2019). Recent advances on HIV DNA vaccines development: Stepwise improvements to clinical trials. Journal of Controlled Release 316; 116-137. doi:10.1016/j.jconrel.2019.10.045.

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