biotechnologia


 
 

Szczepionki DNA

Autor: Marcelina Olszak


Odkrycie szczepionek DNA związane było ściśle z badaniami nad terapią genową. Okazało się, że wprowadzenie obcego DNA do organizmu skutkowało stymulacją odpowiedzi immunologicznej i usuwaniem zainfekowanych komórek. Na podstawie tych badań powstały pierwsze szczepionki DNA. Początkowo podawane były domięśniowo, jednak charakteryzowały się przy tym małą immunogennością. Dopiero po dokładnym oczyszczeniu i odpowiednim przygotowaniu DNA, cząsteczki te działały jak pełnowartościowy antygen. Istotną zaletą tej metody było to, że nie wymagała użycia żywych zarazków, żeby wystąpiła długotrwała stymulacja immunologiczna [5].

Sposoby wprowadzenia obcego DNA do organizmu


1. Wprowadzanie DNA przy użyciu wektora, czyli cząsteczki DNA zdolnej do autonomicznej replikacji w określonych komórkach. Dzięki tej metodzie następuje powielenie fragmentu DNA wprowadzonego do wektora i synteza białka w przypadku wektorów ekspresyjnych [2]. Wybierając odpowiedni wektor ważne jest, by przenosił on skutecznie pożądany fragment DNA i jednocześnie chronił go przed zniszczeniem [1]. Bierze się pod uwagę komórki, w których gen będzie namnażany, a także ilość miejsc inicjacji replikacji (tzw. sekwencje ori). Obecnie do przenoszenia interesujących nas fragmentów DNA wykorzystywane są tzw. polilinkery – syntetyczne sekwencje DNA o kilkunastu miejscach rozpoznawanych przez enzymy restrykcyjne. Ułatwia to znacznie wybór odpowiedniego miejsca wbudowania przenoszonej sekwencji. Wektory posiadają także geny markerowe, co pozwala odróżnić komórki, do których wniknął przenoszony fragment DNA [2].

2. Wprowadzanie DNA z wykorzystaniem molekuł o charakterze kationów. W metodzie tej wykorzystywane są związki chemiczne – polimery kationowe oraz syntetyczne konstrukty (np. liposomy), które dostarczają do komórek docelowych cząsteczki DNA zawierające gen terapeutyczny. Do tego typu nośników zalicza się również grupy chemiczne, które rozpoznają swoiste receptory na powierzchni komórek oraz ułatwiają przedostawanie się wektora do cytoplazmy. Cały proces odbywa się na drodze endocytozy. Istotną zaletą takich nośników jest to, że nie jest pobudzany układ immunologiczny pacjenta. Mimo tego wydajność transferu za pomocą molekuł kationowych jest niższa niż w porównaniu z pierwszą metodą [1].

3. Dostarczenie nagiego DNA. Metoda ta polega na wprowadzeniu tzw.: „nagiego” DNA do komórek docelowych. Może ona zachodzić na drodze:
- mikrowstrzeliwania – kulki złota lub wolframu o średnicy od 0,5 do 5 µm opłaszczone fragmentami DNA wstrzeliwane są do komórek za pomocą tzw.: strzelby genowej
- elektroporacji – cząsteczka DNA przenika do komórek przez pory w błonie komórkowej powstałe pod wpływem impulsów elektrycznych
- fuzji liposomów – liposomy (kształt kulek utworzonych z podwójnej błony lipidowej) zawierają w środku DNA, które przekazywane jest do komórki po zlaniu się liposomu z protoplastem
- mikroiniekcji – DNA wprowadzane jest do komórek za pomocą igły mikromanipulatora
- metody wykorzystującej glikol polietylenowy – transgen wraz z DNA nośnikowym łatwiej wnika do komórek docelowych dzięki zwiększeniu przepuszczalności błony [1].

Dostarczanie nagiego DNA jest metodą najefektywniejszą i najmniej skomplikowaną. Wektorami w tym przypadku są koliste, dwuniciowe cząsteczki DNA – plazmidy. Fragment DNA kodujący komponentę antygenową drobnoustroju wprowadzany jest do DNA plazmidu i w ten sposób powstaje zrekombinowany plazmid, który po wprowadzeniu do komórek bakteryjnych ulega powieleniu. Po wyizolowaniu plazmidowego DNA z kultury bakteryjnej uzyskiwana jest gotowa szczepionka [4].


Mechanizm działania szczepionki DNA w organizmie:

Szczepionka DNA podawana jest pacjentowi domięśniowo lub podskórnie. Dostarczone DNA wychwytywane jest przez komórki gospodarza i transkrybowane na mRNA. Kolejnym etapem jest translacja mRNA na sekwencje aminokwasów w białku będącego antygenem szczepionkowym. Antygen szczepionkowy jest obrabiany wewnątrz komórek i prezentowany na powierzchni komórek MHC klasy I lub MHC klasy II. Kompleks MHC I-antygen rozpoznają limfocyty cytotoksyczne, a kompleks MHC II- antygen stymuluje limfocyty B. W ten sposób uruchamiane są mechanizmy odpowiedzi zarówno komórkowej jak i humoralnej. Ostatnim etapem jest niszczenie komórek prezentujących antygen i rozwój odporności na danego patogena [4].


Zalety szczepionki DNA:

- doskonała odporność humoralna i komórkowa, bez powstawania zjawiska tolerancji immunologicznej [6],
- duża odporność na działanie temperatury, stabilność,
- brak objawów niepożądanych, niewielka infekcyjność,
- DNA nie powoduje obrony swoistej gospodarza oraz nie wywołuje alergii,
- łatwość modyfikacji preparatów z użyciem immunomodulujących konstruktów DNA organizmu [2].

Wady szczepionki DNA:

- integracja DNA plazmidowego w chromosomach,
- słaba immunogenność [3].


Literatura:
1. Dworecka-Kaszak B.: Szczepionki grzybicze – współczesne możliwości i ograniczenia, Mikologia Lekarska, 14 (1): 63-71, 2007.
2. Jedlina-Panasiuk L.: Próby wykorzystania szczepionek genetycznych przeciwko helmitom. Kosmos, tom 54, numer 1, 123-130, 2005.
3. Kayser O., Muller R.H.: Podstawy biotechnologii farmaceutycznej., rozdz. 7, 2002.
4. Robinson H.L., Torres C.A.T.: DNA vaccines. Semin. Immunol., 9: 271-283, 1997.
5. Whitton J.L., Rodriguez F., Zhang J. I wsp.: DNA Immunization: mechanistic aspects, Vaccine, 17, 1612-1619, 1999.
6. Żeromski J., Immunologia. 19: Szczepienia; 1996.

Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

194 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 
 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u