Vectorii ADN în vaccinare

Unele vaccinuri folosesc un vector, de obicei un virus modificat, pentru a transporta în celulele persoanei vaccinate informația genetică a unui antigen. Celulele produc pentru o perioadă antigenul, iar sistemul imunitar învață să îl recunoască. Vectorul este ales și modificat astfel încât să poată livra instrucțiunea în condițiile stabilite pentru produsul respectiv. Această strategie este diferită de administrarea antigenului proteic deja produs și diferită de administrarea directă a ARNm.

Termenul „vector ADN” descrie tipul instrucțiunii transportate, nu schimbarea moștenită a genomului persoanei. În general, scopul vaccinului este producerea temporară a antigenului și dezvoltarea memoriei imune, nu modificarea gameților. Platformele de vectori au avantaje și limite, inclusiv posibilitatea ca imunitatea față de vector să influențeze răspunsul. Nu deduce eficacitatea sau recomandarea clinică doar din platformă; fiecare produs este evaluat separat. Într-o schemă, urmărește vectorul, intrarea în celulă, producerea antigenului și recunoașterea imună. Lecțiile Vaccinurile cu antigene recombinate și Vaccinurile ARNm arată celelalte două moduri de prezentare a antigenului.

Vectorii virali pot fi replicativi sau nereplicativi, după proiectarea lor. La vectorii cu ADN, cum sunt adenovirusurile modificate, ADN-ul livrat este transcris în ARNm, iar acesta este tradus în antigen. Unele platforme folosesc adenovirusuri modificate. Siguranța, dozele și imunogenitatea se stabilesc pentru fiecare produs, nu pentru categoria întreagă. Livrarea unui ADN ca instrucțiune nu implică automat integrarea lui în genomul gazdei.

Un vector viral modificat poate transporta ADN-ul care codifică un antigen; celulele gazdei îl transcriu și apoi traduc proteina antigenică. De exemplu, răspunsul imun poate include anticorpi și limfocite T împotriva proteinei produse. Vectorul este proiectat pentru administrare controlată; prezența unui fragment genetic nu înseamnă că vaccinul produce boala țintă.

Vectorii cei mai folosiți sunt adenovirusurile (virusuri cu ADN dublu-catenar de aproximativ 36 000 de perechi de baze). Pentru siguranță, se șterge gena E1, necesară replicării, deci virusul poate pătrunde în celule, dar nu se poate înmulți; în locul ei se inserează gena antigenului. Exemple: vectorul derivat din adenovirus de cimpanzeu (ChAdOx1) și adenovirusul uman 26 (Ad26) în vaccinuri împotriva COVID-19, precum și în vaccinul Ad26.ZEBOV împotriva Ebola. ADN-ul livrat rămâne în nucleu ca moleculă separată (episomală) și nu se integrează în cromozomii celulei; el este transcris în ARNm, iar ARNm trece în citoplasmă, unde ribozomii îl traduc în antigen. Celulele infectate prezintă antigenul prin MHC, ceea ce activează limfocitele T citotoxice și limfocitele B, care produc anticorpi. Dezavantajul principal este imunitatea preexistentă față de vector: o persoană care a avut contact cu adenovirusul poate neutraliza vectorul înainte să livreze gena.

Exemplu rezolvat 1: mărimea genei antigenului. Proteina spike a SARS-CoV-2 are 1 273 de aminoacizi.

1. Fiecare aminoacid este codificat de un codon de 3 nucleotide: $1273\cdot 3=3819$ nucleotide pentru regiunea care codifică aminoacizii, la care se adaugă codonul stop.
2. Gena încape în ADN-ul adenovirusului după ștergerea unor regiuni neesențiale (E1 și, la unele vectori, E3), dar capacitatea de inserție a vectorului este limitată și nu permite gene foarte mari.
3. Concluzie: mărimea genei limitează ce poate transporta vectorul.

Exemplu rezolvat 2: comparația celor trei tehnologii. Se urmărește ce se administrează și unde ajunge informația.

1. Vaccin cu antigen recombinant: se administrează proteina; nu există etapă de sinteză în celulele persoanei.
2. Vaccin cu vector ADN: se administrează un virus nereplicativ cu ADN; ADN-ul intră în nucleu, este transcris în ARNm, iar ribozomii produc proteina.
3. Vaccin ARNm: se administrează ARNm; el rămâne în citoplasmă, ribozomii produc proteina, iar ARNm este degradat.

Greșeli frecvente

• Greșit: Un vaccin cu vector administrează direct doar antigenul proteic gata format.
  Corect: Vectorul transportă instrucțiuni genetice pentru producerea antigenului în celule.
• Greșit: Livrarea temporară a unei instrucțiuni în celule înseamnă modificare ereditară.
  Corect: O modificare ereditară cere afectarea liniei germinale; acestea sunt procese diferite.
• Greșit: Adenovirusul din vaccin se înmulțește în organism și provoacă răceala.
  Corect: Vectorul are gena de replicare ștearsă (E1), deci intră în celule, dar nu produce virusuri noi.

Înainte și după