بیوتکنولوژی ‌، مادر واکسن های نوین

کد مطلب: ۹۹۰۷۰۲۰۵
پرداختن به سلامت جمعی در سراسر جهان بخصوص توسط استارتاپ ها و شتابدهنده ها، امری حیاتی تلقی می‌شود. امری که امروزه بیوتکنولوژی نقش چشمگیری در حل مشکلات آن پیدا کرده است.
واکسن یک ماده‌ی بیولوژیک می‌باشد که منجر به ایجاد ایمنی مصنوعی فعال نسبت به یک بیماری خاص در بدن می‌شود. امروزه شاهد پیدایش چندین استارتاپ و شتابدهنده مرتبط با حوزه بیوتکنولوژی دارویی جالب توجه با تمرکز روی DNA واکسن ها هستیم. اما به چه واکسن هایی، DNA واکسن می‌گوییم؟
تعدادی از واکسن های منتخب برای بیماری کرونا از دستکاری ژنی ویروس حاصل می‌شوند. این روش یک فرآیند نسبتا جدید است و به گفته دانشمندان روشی ایمنتر و ارزانتر از روش‌های مرسوم می‌باشد.

با تیم تحلیلی دارو و سلامت شتابدهنده دارویی هنام تا پایان این مقاله همراه باشید!

بیوتکنولوژی و DNA واکسن ها

DNA واکسن ها حاوی DNA کد کننده‌ی پروتئین‌های خاصی (آنتی‌زن) از پاتوژن می‌باشند. این DNA مستقیما به میزبان تزریق شده و پاسخ ایمنی ایجاد می‌کند. در نتیجه در DNA واکسن ها پاسخ ایمنی علیه پروتئین کد شده توسط واکسن ایجاد می‌شود.
از DNA واکسن ها در پیشگیری یا درمان سرطان، حساسیت‌ها و بیماری‌های خود ایمنی استفاده می‌شود.
از طرف دیگر در واکسن های ژنی، ژنی که آنتی‌ژن گرفته شده از پاتوژن‌ را کد می‌کند را می‌توان در یک ویروس یا باکتری غیر بیماری‌زا وارد کرد. این میکروارگانیسم‌های نوترکیب به عنوان وکتور عمل می‌کنند و منجر به بی‌خطر بودن این واکسن ها می‌شوند.

مکانیسم عمل DNA واکسن های بیوتکنولوژی

راه‌های مرسوم دارورسانی واکسن ها از طریق تزریقات IM، ID و SC می‌باشد که به مایوسایت‌ها، کراتینوسایت‌ها و سلول‌های ارائه دهنده آنتی‌ژن نزدیک محل تزریق اشاره دارد. درخصوص DNA واکسن ها، DNA پس از ورود به بدن لازم است برای رونویسی وارد هسته‌ی سلول هدف شود. به دنبال رونویسی ترجمه در سیتوپلاسم صورت می‌گیرد. پلازمید حاوی DNA به صورت سیستمیک یا موضعی وارد بدن می‌شود؛ مثلا با تزریق IM. کراتینوسایت‌ها یا مایوسایت‌هایی که پلازمید را دریافت کرد‌ه‌اند ژن خارجی را بیان می‌کنند و پروتئین یا پپتید مدنظر را با اگزوزوم‌ها یا اجسام آپوپتوتیک آزاد می‌کنند. این ماده پروتئینی توسط اندوسایتوزیس وارد سلول‌های دندریتی نابالغ می‌شود. این سلول‌ها نهایتا آنتی‌ژن روی سطح خود را در گره‌های لنفاوی به سلول‌های لنفوسیتCD4+ T ارائه می‌کنند. علاوه‌ بر تحریک ایمنی سلولی، اگر گیرنده لنفوسیتB، با کمک لنفوسیت‌هایT نیمه فعال، آنتی‌ژن را تشخیص بدهد؛ ایمنی هومورال هم تحریک می‌شود.

سلول‌های ارائه دهنده آنتی‌ژن می‌توانند مستقیما توسط واکسن های ژنتیکی تزریق شوند. در این صورت آنتی‌ژن کد شده بیان می‌شود و پس از پزدازش، پپپتیدهای به دست‌ آمده از آنتی‌ژن همزمان در ملکول‌های MHC1 و MHC2 بارگیری می‌شوند. در صورت فعال‌سازی پیوسته، سلول‌های ارائه دهنده آنتی‌ژن به غدد لنفاوی مهاجرت می‌کنند و می‌توانند سلول‌های +CD4 و +CD8 را مجهز کنند.

در هنام بخوانید: توسعه واکسن کرونا و شتابدهنده ها؛ آنچه گذشت!

راه مصرف

برای انتقال بیشترین میزان ممکن از سلول‌های ارائه دهنده آنتی‌ژن، دارورسانی هدفمند DNA واکسن ها به ارگان‌های لنفوئیدی ثانویه از طریق مسیرهای سیستمیک مثل تزریق وریدی، خوراکی یا ریوی استراتژی مناسبی به نظر می‌رسد. درکنار این مسیرها، DNA واکسن ها همچنین اغلب به صورت موضعی و از راه پوست یا تزریق عضلانی مصرف می‌شوند.

تزریق وریدی DNA واکسن به سلول‌های ارائه دهنده آنتی‌ژن کمک می‌کند تا به ارگان‌های لنفاوی ثانویه برسند. اگرچه پراکندگی زیستی این واکسن‌ها توسط خصوصیات فیزیکوشیمیایی نانوحامل حاوی DNA تعیین می‌شود. برای مثال وکتورهای ترکیب PEI بر سطح سلول‌های ریه ظاهر می‌شوند درحالی‌ که فرمولاسیون‌های لیپوزومی بر سطح سلول‌های کبد ظاهر می‌شوند.

برای مصرف خوراکی DNA از گونه‌های غیرپاتوژن باکتریایی مثل L.lactis استفاده می‌شود. به این عمل انتقال پلازمید از باکتری به سلول پستانداران باکتوفکشن می‌گویند. در روده ممکن است این باکتری‌ها توسط سلول‌های لایه موکوزی یا ماکروفاژها فاگوسیت بشوند. پس از فاگوسیتوزیس پلازمید باکتری از فاگولیزوزوم آزاد می‌شود. اخیرا از “باکتری‌ روح” که تنها شامل انولوپ باکتری می‌شود، به عنوان حامل DNAواکسن استفاده می‌شود.

مزایای DNA واکسن‌های بیوتکنولوژی

DNAواکسن ها از برتری‌های به‌خصوصی نسبت به واکسن های مرسوم برخورداراند. برای مثال می‌توانند انواع مختلفی از پاسخ‌های ایمنی را تولید کنند. در ادامه به تعدادی از این برتری‌ها اشاره می‌کنیم:

1. ایمنی‌زایی طولانی مدت و مقاوم
2. واکسیناسیون با ساب‌یونیت‌ها بدون احتمال ایجاد بیماری
3. ارائه آنتی‌ژن توسط ملکول‌های MHC در دو کلاس۱ و ۲
4. توسعه و تولید آسان
5. پاسخ ایمنی تنها در مقابل آنتی‌ژن مدنظر ایجاد می‌شود. در این حالت احتمال ابتلا به بیماری‌های خودایمنی کاهش می‌یابد.
6. پایداری بالای واکسن در انبار و نقل و انتقالات. این واکسن‌ها همچنین در برابر گرما مقاوم هستند.
7. DNA واکسن ها بیوتکنولوژی هم ایمنی هومورال و هم ایمنی سلولی را تحریک می‌کنند.

نقوص DNA واکسن ها

1. به استفاده از پروتئین‌های ایمونوژن محدود می‌شوند. این تکنیک برای آنتی‌ژن‌های غیر پروتئینی مثل پلی‌ساکاریدها قابل استفاده نمی‌باشد. در واکسن‌ بیماری‌هایی مثل عفونت‌های پنوموکوک و مننگوکوک از آنتی‌ژن‌های پلی‌ساکاریدی استفاده می‌شود.
2. باعث تولید آنتی‌بادی بر علیه DNA می‌شود.
3. ممکن است توسط آنتی‌ژن‌هایی که داخل بدن میزبان بیان شده‌اند تحمل ایمونولوژیک ایجاد کند.
4. DNA واکسن های بیوتکنولوژی دارویی ممکن است ایمنی زایی نسبتا ضعیفی داشته باشند.
5. قرار دادن DNA بیگانه در ژنوم میزبان ممکن است باعث سرطانی شدن سلول شود.

فاکتورهای موثر در بهبود عملکرد DNA واکسن‌ها

اقدامات مهم در بهینه سازی رسیدن DNA به بافت هدف موارد زیر را دربر می‌گیرد:

1. شناسایی ترکیبات مختلف از نانوحامل‌ها با DNA با هدف جلوگیری از تخریب خارج سلولی DNA
2. هدفمندسازی دارورسانی سلول‌های ارائه دهنده آنتی‌ژن
3. کمک به خروج DNA از لیزوزوم

اتصال به توالی‌های هسته‌ای ویروسی باعث ورود آسانتر DNA به هسته بافت هدف می‌شود. اقدامات بهبود دهنده‌ی طراحی DNA واکسن ها در سال‌های اخیر شامل موارد زیر می‌شود:

1. استفاده از پروموتورهای مخصوص سلول‌های ارائه دهنده آنتی‌ژن در هدف‌گیری رونویسی (transcriptional targeting)
2. طراحی توالی‌های چند آنتی‌ژن کنار هم
3. استفاده از ادجوانت‌های ملکولی برای جلوگیری از ایجاد مقاومت
4. استراتژی‌هایی برای تضعیف پتانسیل مقاومت مهاری وکتور

برای استفاده موفقیت‌آمیز از DNA واکسن‌های بیوتکنولوژی در بالین لازم است که از تمامی پارامترهای ذکر شده استفاده کنیم. همچنین استفاده از رژیم دارویی ترکیبی و مصرف همزمان با داروهای دیگر برای پاسخدهی بیشتر توصیه می‌شود.

ایمنی‌زایی واکسن کووید۱۹

همانطور که می‌دانیم ویروس SARS-CoV-2 از خانواده کرونا ویروس‌ها عامل پاندمی پنومونی ویروسی این روزها شناخته شده است.  محققان بیوتکنولوژی پیش از این DNAواکسن سنتتیکی را مهندسی کرده بودند که پروتئین S روی سطح کرونا ویروس MERS را هدف قرار می‌دهد. پروتئینS یک آنتی‌ژن شاخص بر سطح کرونا ویروس می‌باشد. این واکسن بیوتکنولوژِی دارویی در حال حاضر تحت مطالعات بالینی قرار دارد. بر اساس این تجربه قبلی DNAواکسن‌هایی با هدف گیری پروتئین S در SARS-CoV-2تولید شده‌اند. آنتی‌ژن‌های حاصل از این محصولپروتئین S را بلاک می‌کنند و مانع از اتصال آن به گیرنده ACE2 می‌شوند. این واکسن‌ها پتانسیل بالایی به عنوان واکسن کرونا ویروس داشته و تحت مطالعات بالینی قرار دارند. برای اطلاع بیشتر از واکسن‌های کرونا به مقالات دیگر ما مراجعه کنید.

کلام پایانی

تکنولوژی بیوتکنولوژی و DNA واکسن ها به سرعت درحال پیشرفت است. در DNA واکسن های امروزی همراه با DNA ضمیمه‌هایی، ادجوانت، هم وجود دارد.ادجوانت‌ها به DNA برای ورود به سلول کمک می‌کنند و می‌توانند در دارورسانی هدفمند نقش داشته باشند. ادجوانت‌ها همچنین می‌توانند نقش تحریک کننده سیستم ایمنی را داشته باشند. نهایتا بین یک DNA واکسن پیشرفته و یک وکتور ویروسی ساده مرز مشخصی نمی‌توان قائل شد. همچنین در خصوص نحوه ایمنی زایی DNA واکسن ها نقاط مبهم و ناشناخته بسیاری وجود دارد. اگرچه این مسئله جلوی پیشرفته قابل توجه در استفاده از این نوع واکسن را نگرفته است. مطالعات بالینی بسیاری روی این نوع از واکسن‌های بیوتکنولوژی درحال انجام است. برای مطالعه بیشتر این آزمایشات به مقالات دیگر ما مراجعه کنید.    

شتابدهنده دارویی هنام فارمد، آماده پذیرش طرح‌ها و ایده‌های شما در حوزه‌های واکسن، بیوتکنولوژی دارویی و توسعه فناوری‌های بیوتکنولوژیک است. کافیست وارد وبسایت شده و ایده خود را ثبت کنید.
از صفر راه اندازی استارتاپ تا صد رسیدن به درآمد و صادرات همراه شما هستیم.
شرکت شتابدهنده دارویی هنام فارمد

منابع

1. DNA vaccines: roles against diseases
2. What’s the science on DNA and RNA vaccines?
3. Immunogenicity of a DNA vaccine candidate for COVID-19