Newsflash
Ars Medici

Profilaxia hepatitei B și C cu vaccinuri produse din plante

de Dr. Crina STĂVARU - iul. 19 2017
Profilaxia hepatitei B și C cu vaccinuri produse din plante
     La aproape un secol după demonstrația empirică a doctorului Edward Jenner a protecției prin imunizarea cu virusul Vaccinia contra variolei, Louis Pasteur a introdus termenul de vaccinare. Vaccinurile sunt produse biologice care induc un răspuns imun antigen-specific, conferind protecție față de numeroase boli infecțioase. Vaccinurile sunt alcătuite din bacterii sau virusuri omorâte sau atenuate, iar profilaxia realizată prin programele de vaccinare a dus la eradicarea sau restrângerea răspândirii unor boli infecțioase.
     Deoarece imunoprofilaxia prin vaccinare este una dintre intervențiile medicale cele mai rentabile, numeroase cercetări se îndreaptă spre dezvoltarea vaccinurilor subunitare formate din epitopi antigenici și dezvoltarea de noi moduri de producere, formulare și administrare a vaccinurilor pentru a le face disponibile pe scară mai largă. Cercetările în care sunt utilizate diverse sisteme biologice, cum ar fi plantele, celulele de insecte sau culturile bacteriene ca surse de producere a vaccinurilor câștigă interes, mai ales cele cu dezvoltare din plante, datorită numeroaselor avantaje.
     Conceptul folosirii plantelor în producerea și furnizarea vaccinurilor subunitare a fost introdus de dr. Charles Arntzen și colaboratorii săi. Primele plante folosite ca bioreactori au fost tutunul și floarea-soarelui, dar au mai fost utilizate și cartoful, roșia, porumbul și orezul (1). Inițial, ideea predominantă era ca vaccinurile obținute din plante să fie vaccinuri comestibile, dar această concepție este încă dificil de realizat, deoarece administrarea vaccinurilor la om impune standardizarea dozei, necesitatea purificării antigenelor, selecția condițiilor de formulare și producerea acestora în conformitate cu reglementările de bună practică de producție, dar și cele legate de reglementările referitoare la plantele transgenice. Totuși, datorită faptului că vaccinurile pe bază de plante sunt ușor de manevrat deoarece nu necesită condiții de depozitare complexe, iar producția lor este rentabilă și relativ ușoară la scară mare, această metodă de producție poate fi o alternativă (2).
     Progresele efectuate la începuturile anilor ʼ80 ai secolului trecut în tehnicile de biologie moleculară au contribuit decisiv la dezvoltarea de noi strategii pentru producția de vaccinuri subunitare și de proteine recombinante cu importanță pentru sănătatea umană și animală. Succesul producției din plante a antigenelor vaccinale necesită în primul rând selectarea unui antigen care să fie puternic imunogen, apoi construirea genelor și a promotorilor care ar asigura expresia antigenelor la un nivel cât mai înalt. Secvența antigenică de interes integrată într-un vector este apoi transferată în sistemul de expresie reprezentat de plantă. În funcție de metoda genetică de transformare aplicată, expresia transgenei poate fi stabilă, prin inserarea în genom, sau tranzientă, prin producerea de antigene în plante infectate cu vectorii virali.
     Transformarea stabilă sau permanentă este obținută prin integrarea nucleară sau plastidică a transgenei de interes prin transferarea directă a materialului ADN sau ARN în plantă, fie prin metoda biolistică (gene gun sau microprojectile bombardment), fie indirect, prin utilizarea tulpinii bacteriene modificate genetic de Agrobacterium. Limitările legate de utilizarea bacteriei Gram-negative Agrobacterium tumefaciens sunt determinate de numărul limitat de plante pe care le poate infecta natural, dar și de faptul că plantele transgenice stabile produc o cantitate scăzută de antigen, variind între 0,01 și 30% din totalul proteinelor solubile (3).
     Spre deosebire de această metodă, expresia tranzientă constă în producția antigenelor sau a proteinelor de interes foarte rapid după introducerea genei heterologe în planta-gazdă. Această transgenă nu este inserată în genomul celulei plantei, fiind introdusă în spațiul intercelular (metoda este numită agroinfiltrare). Astfel, transgena inserată plasmidic din agrobacteria transportoare se va transfera în mod activ din spațiul intercelular în cât mai multe celule ale plantei (4).
     Cercetările din domeniu anticipează că depășirea provocărilor generate de bioetică privind problemele legate de riscul reacțiilor adverse (cum ar fi potențialele alergii declanșate de antigenele plantelor trasgenice) sau de posibilitatea reactivării vectorilor bacterieni sau virali folosiți în unele dintre vaccinuri produse în plante (de a infecta organismul care le-ar consuma) va contribui la controlul bolilor la nivel mondial.
     La ora actuală, vaccinul contra hepatitei B este obținut pe tulpini recombinante de drojdie (Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris). Se consideră că o producție de vaccinuri din plante contra hepatitei B ar putea fi o alternativă mai avantajoasă din punct de vedere economic, atât prin accesibilitate biotehnologică, cât și prin posibilitatea de administrare orală și a stimulării răspunsului imun la nivelul mucoaselor. Imunizarea la nivelul mucoaselor este un mijloc eficient de inducere a unui răspuns umoral local prin IgA, dar și sistemic, prin IgM și IgG antigen specific, și chiar a unui răspuns imun mediat celular. Culturile de legume și fructe ar fi cele mai avantajoase sisteme de producție a vaccinurilor orale hepatitice B, dar antigenele de suprafață (Ag HBs) S și preS2 au fost exprimate și în plante necomestibile ca tutunul, microalgele sau lupinul. Dintre plantele comestibile în care a fost exprimat Ag HBs amintim: cartofii (S și preS2), salata, morcovii, bananele, roșiile. Nivelurile de expresie raportate la greutatea proaspătă au variat între 10 ng/g și 16 μg/g (5, 6).
     Studii clinice privind imunogenitatea antigenelor produse în plante au fost efectuate folosind antigene HBs exprimate în cartofi și salată. În studiul clinic de fază 1 s-a urmărit apariția răspunsului imun protector în urma administrării orale de cartof crud la voluntari care au primit inițial o injecție cu un vaccin B subunitar comercial. Rezultatele au arătat că rapelul oral cu cartof HBs a indus anticorpi anti-HBs (7).
     Virusul hepatitei C (VHC) a fost identificat în 1989, iar încercările de clonare a antigenelor imunogene în plante au fost începute în anul 2000. Peptide antigenice cu potențial neutralizant provenite din proteina de anvelopă E2 au fost exprimate în tutun (Nicotiana benthamiana). Ca vectori, au fost utilizați virusul mozaic al tutunului sau alte virusuri ale plantelor folosite în expresia transgenică. Peptidele antigenice derivate din proteina de anvelopă E2 au fost fuzionate cu alte structuri proteice, cum ar fi subunitatea B a toxinei holerice la capătul C-terminal sau cu proteinele șaperonice calnexina și calreticulina.
     Cu toate că numărul candidaților terapeutici pentru vaccinuri VHC este în creștere, profilaxia vaccinală este încă puțin investigată. Studiile de imunogenitate pentru unele dintre proteinele himerice exprimate în plante efectuate pe șoareci, iepuri și testate pe seruri provenite de la pacienții infectați cu HCV au evidențiat capacitatea seroneutralizantă (8).
 
 
 
 

Acest studiu a fost realizat prin contractul de finanțare nr. 5 SEE/30.06.2014 în cadrul programului SEE 2009–2014, România–Norvegia  


 

Notă autor:

Bibliografie

1. Saxena J, Rawat S. Edible Vaccines. In: Ravi I et al (eds.). Advances in Biotechnology. Springer, New Delhi, 2014

2. Penney CA et al. Plant-made vaccines in support of the Millennium Development Goals. Plant Cell Rep. 2011 May;30(5):789-98

3. Altpeter F et al. Particle bombardment and the genetic enhancement of crops: myths and realities. Mol Breeding. 2005;15:305

4. Komarova TV et al. Transient expression systems for plant-derived biopharmaceuticals. Expert Rev Vaccines. 2010 Aug;9(8):859-76

5. Kumar GB et al. Production of hepatitis B surface antigen in recombinant plant systems: an update. Biotechnol Prog. 2007 May-Jun;23(3):532-9

6. Freytag LC, Clements JD. Mucosal adjuvants. Vaccine. 2005 Mar 7;23(15):1804-13

7. Tiwari S et al. Plants as bioreactors for the production of vaccine antigens. Biotechnol Adv. 2009 Jul-Aug;27(4):449-67

8. Rybicki EP. Plant-based vaccines against viruses. Virol J. 2014 Dec 3;11:205

Abonează-te la Viața Medicală!

Dacă vrei să fii la curent cu tot ce se întâmplă în lumea medicală, abonează-te la „Viața Medicală”, publicația profesională, socială și culturală a profesioniștilor în Sănătate din România!

  • Tipărit + digital – 249 de lei
  • Digital – 169 lei

Titularii abonamentelor pe 12 luni sunt creditați astfel de:

  • Colegiul Medicilor Stomatologi din România – 5 ore de EMC
  • Colegiul Farmaciștilor din România – 10 ore de EFC
  • OBBCSSR – 7 ore de formare profesională continuă
  • OAMGMAMR – 5 ore de EMC

Află mai multe informații despre oferta de abonare.

Cookie-urile ne ajută să vă îmbunătățim experiența pe site-ul nostru. Prin continuarea navigării pe site-ul www.viata-medicala.ro, veți accepta implicit folosirea de cookie-uri pe parcursul vizitei dumneavoastră.

Da, sunt de acord Aflați mai multe