Vacunas 23

Vacunas e

inmunoterapias

Alejandro ChabalgoityDesarrollo BiotecnológicoInstituto de Higiene – Facultad de Medicina

Muchos patógenos han desarrollado mecanismos que le permiten evadir la respuesta inmune y no

pueden ser eliminados en forma natural:

importancia de las vacunas

La utilización masiva de las vacunas disponibles, en su mayoría desarrolladas

empíricamente, ha tenido un enorme impacto en salud

humana, sólo superado por la disponibilidad de agua potable

Vaccines have been the greatest achievement of biomedical sciences. Their impact in public health is only exceeded by the availability of potable water

Vaccines have been the greatest achievement of biomedical sciences. Their impact in public health is only exceeded by the availability of potable water

Cronograma de aparición de las principales vacunas de uso humano: - 1796: Vacunación contra la viruela- 1885: Vacuna contra la rabia- 1925: Toxoide diftérico, Toxoide tetánico y tos combulsa- 1937: Vacuna contra la fiebre amarilla- 1943: Vacuna contra influenza- 1954: Vacuna inactivada contra virus de la polio- 1956: Vacuna viva atenuada contra virus de la polio- 1960: Vacuna contra el sarampión- 1966: Vacuna contra la rubeóla- 1975: Vacuna contra hepatitis B- 1980: Viruela erradicada- 1986: Primera vacuna recombinante (hepatitis B)- 1988: Vacuna conjugada contra H. influenzae B

Incidencia pre- y post- vacunación de las

enfermedades prevenibles.

Incidencia pre- y post- vacunación de las

enfermedades prevenibles.

¿ Qué hace posible la vacunación?

Dos propiedades fundamentales de la inmunidad adquirida:

* Especificidad

* Memoria

¿Que características debe tener?

- Segura

- Evita la enfermedad

- Protege a una proporción alta de quienes la reciben

- Induce protección duradera

- Carece de efectos secundarios

- Estable

- Bajo costo por dosis

¿Que tipos de vacunas existen?

Tradicionalmente, se han utilizado:

Microorganismos vivos atenuados empíricamente, patogenos de otras especies

Microorganismos muertos

Antígenos purificados ("subunidades")Proteínas o polisacáridos del patógeno

* VirusAg de superficie (Hepatitis B: HBsAg)

* Bacterias- Polisacáridos capsulares (ej: neumo y

meningo)- Exotoxinas modificadas (Toxoide tetánico)

Respuesta inmune en la vacunación contra polio

Impacto del uso de vacunas

La utilización masiva de las vacunas tradicionales (desarrolladas empíricamente):

Ha tenido un impacto enorme en salud humana, modificandosustancialmente la expectativa de vida de la población

Ha permitido el control de patógenos:- causantes de infecciones agudas, que generan inmunidad duradera-carentes de variación antigénica- para los que existen modelos experimentales

VACUNAS

SISTEMATICAS

NO SISTEMATICAS

Dr. Jorge QuianMSP - 2008

VACUNAS

SISTEMATICAS


VACUNAS

NO SISTEMATICAS

Antimeningocóccica

Antipapilomavirus

Antigripal


Recommended Childhood Immunization Schedule in U.S.A (2001)

Sin embargo:

Las enfermedades infecciosas siguen siendo elprincipal problema de salud humana (y animal) en el mundo

Algunos patógenos para las que existen vacunas, mantienenalta morbi/mortalidad, y no es posible una cobertura globalcon las vacunas actuales (inmunidad no duradera, vacuna inestable)

Existen situaciones en las que el principio clásico de vacunación no es aplicable (respuesta inmune débil, o

no efectiva) Necesidad de vacunas terapéuticas; (HSV, cancer)

Es necesario contar con nuevas y mas eficaces vacunas

Situación actual

En los últimos años se ha producido un avance espectacular en el diseño de nuevas vacunas como resultado de:

- incremento en el conocimiento de cómo los patógenos causan enfermedad

- avance en el conocimiento de la inmunología de las infecciones

- avances tecnológicos: ADN recombinante, análisis masivo de información genética, etc.

Why can’t we go on with the same approach used for classic vaccines

to develop new ones?

• First encounter may not result in protective immunity

• Classical approach may elicit immunopathology

• We may need vaccinate people already infected

Diseño racional de nuevas vacunas e inmunoterapias

Estrategias de desarrollo

Dirigidas a:

• Generar una respuesta inmune mas efectiva contra cada patógeno en particular– Localización de la RI (sistémica vs.

mucosas)

Vacunas de mucosas• La mayoría de los patógenos ingresas por

mucosas: respuesta localizada la mas efectiva

• Ags adminstrados por vía sistémica no generan RIM

• Estrategias para generar RIM

– Uso de vectores vivos (principalmente bacterias)

– Uso de proteínas derivadas de patógenos con propiedad adyuante (toxina colérica, toxina termolabil de E.coli, flagelina, etc.)

Salmonella enterica as a vector for new

vaccines and immunotherapies

The development of live Salmonellae into a delivery

system for oral vaccines Live attenuated Salmonellae can be prepared by defined mutations into the chromosome

Can be administered orally; persist in the tissues for a limited period of time stimulating strong immune responses

Engineered to express heterologous antigens Can elicit protective responses after a single dose

It has a very good record of safety use, as demonstrated in phase I and phase II clinical trials

Mucosal vaccination delays or prevents prion infection via an oral route

Goni et al Neuroscience (2005)Patent: WO 2005/019412. A2. PCT/US2004/016242. 20 May

2004

0 100 200 300 400 500 6000

50

100PrPx2PrPx1Control

Incubation

Per

cen

t s

urv

ival

A Dog-Adapted Salmonella typhimurium Strain as a Basis for a Live Oral Echinococcus granulosus vaccine

Chabalgoity et al Vaccine (2000)

An oral recombinant vaccine in dogs against Echinococcus granulosus, the causative agent of human hydatid disease

Petavy et al PLos Neglected Pathogens (2008)Patent submitted in France: No. 06 50799, 8 de Marzo 2006

Flagellin as mucosal adjuvant

Flagellin a mucosal adjuvant

Intranasal immunization with flagellin stimulate TL5 expression in CLN and spleen


Dirigidas a:


mucosas)– Generación adecuada de memoria

inmunológica (vacunas conjugadas)

Vacunas conjugadas


Dirigidas a:


mucosas)– Generación adecuada de memoria

inmunológica (vacunas conjugadas)– Mejorar el tipo de mecanismos efectores

generados (vacunas a ADN)

Vacunas génicas Muy seguras

Fácil producción y escalado

Efectivas en modelos experimentales

Generan mecanismos efectores especiales

Vacunas génicas (DNA

vaccines)

Vacunas génicas Muy seguras

Fácil producción y escalado

Generan mecanismos efectores especiales

Efectivas en modelos experimentales En clínica RI en general débiles

Necesidad de mejorar su potencia - adyuvantes moleculares- pistola génica, inmunización cutánea- vectores vivos

Adjuvantes moleculares (agonistas de TLR, CpG,

citoquinas, etc.)

Gene-gun paraVacunas a ADN

Inmunizacióntranscutánea

APC

Nucleus

?

MHCclass I ó II

Vacunas a DNA portadas por bacterias atenuadas

Learning from successful vaccines…

J Exp Med. 2006 Vol. 203: 413–424

YF-17D activates DCs through multiple TLRs and multiple TLR adaptor proteins.J Exp Med. 2006 Vol. 203: 413–424

Lack of a single TLR depletes IL-12 and IL-6 production

The lessons…• Future vaccinologists should not only concern

themselves with using the right combination of adjuvants but also having vaccine preparations that are “clean,” but which recapitulate the immunogenicity of the “dirty” vaccines


Dirigidas a:

• Generar una respuesta inmune mas efectiva contra cada patógeno en particular– Localización de la RI (sistémica vs. mucosas)– Generación adecuada de memoria inmunológica

(vacunas conjugadas)– Mejorar el tipo de mecanismos efectores

generados (adyuvantes moleculares, co-administración de citoquinas, vacunas a ADN)

– Potenciar respuestas naturalmente débiles (cáncer)

Vacunas para cáncer:Células tumorales

modificadas

Vacunas para cáncer:Modificación ex vivo de

Células dendríticas

Towards new Immunotherapies:

Targeting recombinant cytokines to

the immune system using live attenuated

Salmonella

Salmonella accumulates inside solid tumors

1.E+00

1.E+01

1.E+02

1.E+03

1.E+04

1.E+05

1.E+06

7 14 21 28

Days post-immunization

UFC

/gr Tumor

Liver

Spleen

Live attenuated Salmonella as a vector for oral cytokine gene therapy in

melanoma

Agorio et al J Gene Med (2007)

0

20

40

60

80

100

120

20 25 30 35 40 45 50 55

Days post-inoculation with B16F1

% s

urvi

ving

mic

e

SL-IL4

SL-IL18

SL-VR1012

Control

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

12 14 16 18 20 22 24 26

Days post inoculation w ith B16F1 cells

Tu

mo

r vo

lum

e m

m3

Control

SL-IL4

SL-IL18

SL-VR1012

Therapeutic effect of IL4-encoding Salmonella in a Acute Myeloid Leukemia model

0

20

40

60

80

day 19 day 22 day 40

% leukemia free animals

WEHI3B

WEHI3B LVR03-VR1012

WEHI3B LVR03-VR1012(IL4)

*p=0,028

*

% B cells on bone marrow

0

5

10

15

20

25

WEHI3B WEHI3B + LVR03(VR1012) WEHI3B + LVR03(VR1012-IL4)

Naive

*

* p= 0,039

* p= 0,015

Brugnini et al in preparatioin

Salmonella & Clostridium into clinical

trials…

Applications into veterinary field?

Uso de la información de proyectos genoma y la

bioinformática para acelerar el descubrimiento de nuevos

candidatos vacunales

- Inmunoinformática para descubrimiento de epítopes T

- REVERSE VACCINOLOGY

Is it possible to develop the “magic bullet”?

Can we exhaust the immune system with too many vaccines?

Problemas asociados a los nuevos desarrollos:

Altas inversiones en I+D resultan en altos precios

Existencia de “vacunas huérfanas”

Diferencia genética de patógenos puede resultar en efectividad relativa

Sumado a esto:Las vacunas tradicionales “baratas” están comenzando a escasear

Vacunas tradicionales: disponibilidad vs.

demanda

Fuente: GAVI Immunization Focus - June 2001

Es necesario llevar adelante Investigación y Desarrollo en nuevas vacunas en nuestros

países

• There is a growing concern about safety of vaccines

Technology

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