lezione 04 - vaccini

I VACCINI
Impatto delle malattie infettive
Other causes
25%
Infectious diseases
33%
Circulatory diseases
29%
Cancer
13%
Malattie infettive emergenti
Coinvolgimento nella patogenesi di alcuni tumori
Coinvolgimento nella patogenesi di malattie croniche (es.
neurologiche, circolatorie, infiammatorie)
Aumentato numero di pazienti immunocompromessi/vita
media
Aumentato rischio di infezioni nosocomiali
Comparsa di ceppi farmaco-resistenti
Impatto delle vaccinazione sulla salute
umana
Vita media aumentata di 15-20 anni
Eradicazione del vaiolo
Eradicazione poliovirus e virus del morbillo prevista
nei prossimi anni
Risparmio
Benefici della vaccinazione contro la
pertosse
Incidenza
No. per 100,000 casi dopo:
Infezione
Vaccinazione
Rapporto
(infez/vacc)
Polmoniti
5000
1
Convulsioni
720
60
12
Danni cerebrali
280
0.1
2800
10
0.02
500
0.075
26
Morte
Infezione cronica
2
5000
Prevenzione e terapia
Importanza di sviluppare nuovi approcci
per la profilassi delle malattie umane per:
Prevenzione delle malattie e sofferenza umana
(dovere
sociale)
Prevenzione sequele e fallimenti terapeutici
Riduzione dei costi per la terapia (es. ricovero
ospedaliero)
Vaccinazione rappresenta lo strumento più economico
per la prevenzione
Misure di prevenzione dalle malattie infettive
e loro conseguenze
Miglioramento delle condizioni igieniche
Immunizzazione (Prima immunizzazione: Jenner
1796)
Immunizzazione passiva
Immunizzazione attiva
Immunizzazione passiva
Scopi
Protezione temporanea contro la malattia dopo
esposizione all’agente patogeno o tossina
Attenuare la sintomatologia di un’infezione
(es. Tetano, rabbia, VZV, HBV).
Modalita’
Somministrazione di anticorpi prodotti
esogenamente
Fisiologica: Trasferimento transplacentare e nel
latte materno di anticorpi
Immunizzazione passiva
Immunoglobuline
Soluzioni intramuscolari di anticorpi derivati dal sangue umano
Protezione nei soggetti immunodeficienti, nel morbillo, epatite A
Soluzioni endovenose
Terapia sostitutiva deficienze IgG
Porpora idiopatica trombocitopenica
Immunoglobuline specifiche
Preparazioni ottenute da pool di sangue umano preselezionato per l’elevato
contenuto di anticorpi contro specifiche malattie (es. Epatite B, varicellazoster, rabbia, tetano)
Anticorpi monoclonali
Anticorpi prodotti da ibridomi diretti contro un singolo epitopo
Immunizzazione attiva
Scopi
Indurre nell’organismo lo sviluppo di difese (umorali e/o
cellulari etc.) contro l’infezione (immunità sterilizzante) e/o la
malattia
Modalita’
Somministrazione di vaccini
(Infezione naturale)
STRATEGIE DI VACCINAZIONE
Vaccini vivi: i microrganismi possono infettare e replicare
nell’ospite senza causare la malattia
Vaccini non-vivi: l’immunogeno non è in grado di replicare
nell’ospite
Vaccini a subunità: proteine, peptidi, polisaccaridi
Vaccini a DNA: il DNA non replica e induce la sintesi dell’antigene
vaccinale (in fase sperimentale)
Vaccines
Whole cell
vaccines
Inactivated
vaccines
Attenuated
Attenuated
bacteria
Live vaccines
DNA
vaccines
Subunit
vaccines
Apathogenic
Apathogenic
bacteria
Live carrier
Proteins / Peptides
Polysaccharides
Concetto più ampio di vaccinazione
Classica profilassi anti-infettiva
Vaccini terapeutici anti-infettivi
Immuno-terapia e -profilassi dei tumori
Immuno-terapia e –profilassi delle malattie
croniche
(cardiovascolari/neurologiche)
Malattie autoimmuni
Controllo della fertilità
RISPOSTA IMMUNITARIA
RISPOSTA IMMUNITARIA
Antigeni stimolano risposte cellule T e cellule B
(risposta T-cell dipendente)
Alcuni antigeni stimolano direttamente risposte B cellulari
(risposta T-cell indipendente)
Presentazione dell’antigene
(MHC-I, MHC-II)
e attivazione dei linfociti T CD8+
Lisa cellule infettate
Secerne IL-2, INFγγ, TNFβ
β
CTL
IL-2
IL-2
M
I
HC
CD8+
nTp
IL-12
APC
M
HC
II
CD4+
Th0
CD4+
nTp
CD4+
Th1
Media ipersensibilità ritardata
Secerne IL2,IL3,IFNγγ,TNFα
α,β
β
IL-2
IL-4
antigene
CD4+
Th2
Help a cellule B - Switching isotipo
Secerne IL-3, IL-4,5,6,10,13,TNFα
α
Presentazione antigene (MHC-II)
e attivazione linfociti B
Help a cellule B - Switching isotipo
Secerne IL-3, IL-4,5,6,10,13,TNFα
α
antigene
→
B
→
attivazione
→
Plasma cellula
→
→
Naive
B
MHCII
→
→
CD4+
Th2
anticorpi
Decorso temporale della risposta anticorpale
Risposta primaria
Periodo di latenza
Risposta umorale e cellulo-mediata
Anticorpi
7-10 gg
IgM a bassa affinita’
Cambiamento mediato da T-cell help
IgG ad alta affinita’
Picco in 2-6 settimane
Patogeni replicanti in epiteli mucosali possono indurre IgA
Risposta anamnestica o secondaria
Piu’ rapida (4-5 gg)
Memoria immunologica
Imponente proliferazione di cellule secernenti anticorpi o cellule T
Anticorpi protettivi
Anticorpi antitossine
Anticorpi litici
Interazione con componenti del complemento
Anticorpi antiadesine
Prevenzione adesione batterica
Opsonine
Facilitazione fagocitosi e digestione intracellulare dei
batteri
Anticorpi neutralizzanti
Prevenzione proliferazione virus infettivo
COSTITUTENTI DEGLI AGENTI IMMUNIZZANTI
Adiuvanti
Aumento della risposta immune
es. Sali di alluminio
Liquido di sospensione
Acqua sterile o soluzione fisiologica contenenti proteine o altri
costituenti dal sistema biologico in cui l’agente immunizzante
viene prodotto
Conservanti, stabilizzanti, antibiotici
Inibizione di crescita batterica in colture virale, stabilizzazione
dell’antigene
Derivati del mercurio, gelatina, antibiotici
DETERMINANTI DI IMMUNOGENICITA’
Proprieta’ dell’agente immunizzante
Stato chimico e fisico dell’antigene
Grado di purezza dell’antigene
Dose
Curva dose-risposta immunitaria
Adiuvanti
DETERMINANTI DI IMMUNOGENICITA’
Via di somministrazione
Rapidita’ e natura della risposta immune
Inoculazione in o su organi secretori (produzione di IgA)
Sede (glutei vs deltoide) puo’ ridurre la risposta immunitaria
Eta’
Bambini ed adulti giovani: risposta migliore
Periodo neonatale: immunizzazione passiva materna
Eta’ avanzata: diminuita a certi antigeni
DETERMINANTI DI IMMUNOGENICITA’
Antigeni polisaccaridici
Risposte immunitarie T-cell indipendenti
non inducono risposte booster
hanno scarsa immunogenicita’ in eta’ pediatrica
DETERMINANTI DI IMMUNOGENICITA’
Antigeni proteici
Risposta immunitaria T-cell dipendente
effetto booster al richiamo
buona immunogenicita’ in eta’ pediatrica
DETERMINANTI DI IMMUNOGENICITA’
Caratteristiche dell’individuo
Caratteristiche genetiche (polimorfismo MHC):
Differenti individui riconoscono differenti epitopi di un
antigene complesso
Condizioni fisiologiche (stato di nutrizione, gravidanza,
infezioni)
Comparison of live and killed whole-cell vaccines
Live/Attenuated Vaccine
Killed/Inactivated Vaccine
Attenuated microorganisms are employed
Virulent bacteria can be used
Replicate in the host
Non replicating
Single/few doses are required
Multiple doses are required
Smaller number of microorganisms
Larger number of microorganisms
Less stable
More stable
No adjuvants are required
Often adjuvants are required
Can be delivered by natural infection route
Generally given by parenteral route
Stimulate antibody and cellular responses
Induce good humoral but poor cellular responses
Promote cellular and humoral memory
Stimulate weaker cellular memory
Sometimes shedding from vaccinated to
unvaccinated (herd immunity)
No spread to unvaccinated individuals
Variable safety in immunocompromised
Excellent safety in immunodeficient patients
Shorter shelf-life
Usually longer shelf-life
Easy transport and storage
Easy transport and storage
Higher development costs
Lower development costs
Comparison of live and subunit vaccines
Live vaccines
Subunit vaccines
Live/attenuated microorganisms
Subcellular components
Replicate in the host
Non replicating
Variable safety
Excellent safety
Can spread to unvaccinated individuals
Non transmissible to contacts
Potential risk of reversion
No risk of reversion
Potential risk in immune-suppressed
No risk in immune-suppressed
Usually more reactogenic
Usually less reactogenic
Stimulate humoral and cellular responses
Trigger mainly humoral responses
May require fewer doses
Multiple doses are required
Generally long-lasting protection
Periodic boosters required
Lower production costs
Higher production costs
Easy administration logistics
More complicated/expensive administration logistics
Adiuvanti
Maggiore la complessita’ degli antigeni, maggiore
l’immunogenicita’
Aumentano la risposta immune agli antigeni
Mobilizzano fagociti al sito di deposizione antigenica
Direzionano l’antigene alle APC
Ritardano il rilascio dell’antigene
Adiuvanti
Chimici :
sali di alluminio
emulsioni
micro e nanoparticelle (ISCOM)
Vegetali:
Saponine
Batterici:
monofosforil lipide A
trealoso dimicolato
tossina colerica
lipopolisaccaride
Citochine:
Citochine proinfiammatorie (Th1 e Th2)
Chemochine
Molecole costimolatorie
CpG non metilati: Potente effetto immunostimolatorio nei vertebrati
Proliferazione cellule B e secrezione Ig
Aumento di espressione MHCII
Attivazione macrofagi e cellule dendritiche
IMMUNIZZAZIONE
Individui che non rispondono all’immunogeno
Individui che perdono l’immunita’ con il tempo
RILEVAMENTO DELLA RISPOSTA IMMUNITARIA
Misurazione del titolo anticorpale
Misurazione dell’immunita’ cellulo-mediata (solo
sperimentale)
PROBLEMI NEL GENERARE
VACCINI EFFICACI
Fattore
Esempio
Variazione antigenica
Influenza, HIV, Neisseria
Ampi serbatoi animali
Influenza
Integrazione/persistenza
del DNA nel genoma
dell’ospite
Epatite B
Infezione cellule chiave
Per sistema immune
HIV
Mutanti “escape”
HIV, N. gonorrhoeae
(MHC, fagocitosi, IgA proteasi)
Vaccini vivi
(A) Vaccini virali
virus attenuati in colture (e.s. usando cellule che non sono il normale
bersaglio)
•Vaccino orale contro poliovirus (Sabin), morbillo, parotite, rosolia, varicella
Varianti da altre specie (e.s. microorganismi che causano malattie
veterinarie)
•Vaccino anti-vaiolo (vaccinia virus della mucca), rotavirus isolato da
scimmie rhesus (poco efficaci)
Genomi riassortiti (co-infezione di cellule con virus segmentati differenti)
•rotavirus (geni animali e antigeni superficiali derivati da virus umani),
influenza
Mutanti ts (temperature-sensitive) (adattati al freddo o termosensibili)
•influenza, RSV
virus ricombinanti: uso della tecnologia ricombinante per (i) evitare la
possibilità di retro-mutazioni, (ii) prevenire la latenza, (iii) proteggere da
differenti sierogruppi e/o (iv) usarli come vettori virali ricombinanti
•adenovirus, HSV, vaccinia, fowlpox, canarypox, poliovirus
Vaccini vivi
(B) Vaccini batterici
Attenuati/eterologhi
• Bacille Calmette-Guérin (231 passaggi in 13 anni)
• Mutagenesi chimica (Ty21a)
Batteri attenuati ricombinanti (delezione di fattori di virulenza o
di geni metabolici)
• Vibrio cholerae, Shigella, Salmonella
Vettori batterici ricombinanti
• Salmonella, V. cholera, Shigella, Listeria, BCG
Vaccini uccisi/inattivati
virus intattivati
• Polio (Salk)
• Influenza
• Rabbia
• Japanese encephalitis
Batteri inattivati (calore, fenolo, etc.)
• A cellule intere anti-pertosse
• V. cholerae
Vaccini a subunità
Proteine
Naturali
•Epatite B (Antigene HBs inattivato e purificato dal plasma di individdui
infettati cronicamente)
•vaccini acellulari della pertosse
Proteine ricombinanti
•HBV (lievito, cellule CHO, piante)
•HPV (Viral-like particles, VLP)
•HIV
•lyme disease (OspA)
Inattivate chimicamente
Tossoide tetanico (TT), difterico e della pertosse
Inattivato geneticamente
Tosside della pertosse e difterico CRM197
Vaccini a subunità
Peptidi sintetici
Fusi o coniugati ad un carrier etc.
esempio: fusione con Ag HBs, coniugati a TT
Oligonucleotidi
RNA antisenso, Ribozymi (contro geni virali e batterici)
Viral RNA
Bloccano la trascrizione o traduzione
Viral RNA or DNA
Antisense RNA
Triplex DNA
Vaccini a subunità
Polisaccaridi
Da soli (prima generazione, generano risposte T-indipendenti)
•Hib, S. Pneumoniae
coniugati, e.s. TT, DT, CRM197
•Hib, S. pneumoniae, S. agalactiae, N. meningitidis
DNA (nudo, o veicolato con sistema di delivery)
VACCINI A DNA
Uso di DNA nudo esprimente il gene (antigene) sotto il controllo di
un promotore attivo in cellule di mammifero
Injected eukaryotic
expression plasmid
containing antigen gene
Expressed gene
product presented by
MHC class I molecules
i.e mimics viral/endogenous
antigen
Vaccini a DNA
1960-Ito, induzione di tumori dopo iniezione di DNA del papilloma virus
Shope
1962-Atanasiu, induzione di tumori e anticorpi inoculando DNA di
polyoma virus
1990-Wolff, transfezione in vivo di DNA nudo
1992-Tang, induzione anticorpi contro HGH tramite inoculazione di DNA
via
1993-Ulmer, protezione contro l’influenza
Vie di somministrazione:
i.m.,
s.c.,
i.d. (iniezione, gene gun, biolistic
bombardment with gold particles),
i.v.,
mucosale
Immune risposte indotte:
cellulari (T helper and CTL)
umorali
Vaccini a DNA
Vantaggi
Limiti/Rischi
Semplici, bassi costi di sviluppo
Limitato ad antigeni proteici
stabili, no catena del freddo
Inattivazione inserzionale
Folding ottimale delle proteine eucariotiche
transformazione (e.s. attivazione di
modificazioni post-traduzionali
Immunità duratura
efficienti risponste nei neonati
no adiuvanti (ISS, CpG)
oncogeni)
tolleranza
Il futuro
Vaccini a singola dose
Vaccini combinati (aumentate risposte, ridotta interferenza)
Vaccini mucosali (nuovi adiuvanti, targeting ottimizzato)
Vaccini efficaci per i neonati (evitare inibizione anticorpi materni,
risposte aumentate con sistema immune immaturo)
Vettori vivi (valutare l’effetto delle pre-esistente immunità, sicurezza
in ospiti immunocompromessi,schemi prime-boost)
Vaccini a DNA
Vaccini combinati per ottimizzare le risposte anticorpali o
promuovere immunità duratura: vaccini ottenuti con diverse
tecnologie (cellule intere colera più rCTB) o regimi misti (prime
boost es. DNA o vettori vivi e proteine)
Piante ricombinanti
Sistemi di delivery sintetici
Quali sono i vaccini in Italia
VACCINAZIONI OBBLIGATORIE PER LEGGE
Le leggi sull'obbligo vaccinale prevedono come obbligatorie le
vaccinazioni:
antipolio
antiepatite B
antitetanica
antidifterica
(queste ultime due in un'unica iniezione)
In concomitanza con la certificazione dell’eradicazione della
polio dalla Regione Europea dell’OMS, avvenuta nel giugno
2002, nell’agosto di quello stesso anno è stato adottato
definitivamente un calendario basato sulla somministrazione
esclusiva di IPV (vaccino di Salk ucciso)
VACCINAZIONI RACCOMANDATE
vaccinazione singola anti-pertosse
vaccinazione singola anti-morbillo
vaccinazione singola anti-parotite
vaccinazione singola anti-rosolia
vaccinazione anti-haemophilus B
(Infezioni invasive da Haemophilus influenzae b)
vaccinazione anti-influenzale
Anti-pneumococco
Anti-meningite C
Anti-varicella
VACCINAZIONI SPECIALI
Tratto dal Sito di Pediatria On Line
vaccinazione anti-meningococco
vaccinazione anti-tifica
vaccinazione anti-tubercolare
vaccinazione anti-rabbica
vaccinazione anti-epatite A
vaccinazione anti-varicella
vaccinazione anti-colera
vaccinazione anti-vaiolosa
Vaccinazioni obbligatorie per determinate categorie
di persone e di lavoratori
vaccinazione antitetanica
è obbligatoria, oltre che per tutti gli sportivi affiliati al CONI, per i
lavoratori agricoli, i metalmeccanici, gli operatori ecologici, gli
stradini, i minatori e gli sterratori, etc., secondo l'elenco riportato
nella Legge del 5 marzo 1963, n° 292
vaccinazione antitifica
è obbligatoria per gli addetti ai servizi di approvvigionamento idrico,
ai servizi di raccolta e distribuzione del latte, ai servizi di lavanderia,
pulizia e disinfezione degli ospedali, etc (D. C. G. 2 dicembre 1926 D.P.R. 26 marzo 1980 n° 327, art. 38);
vaccinazione antitubercolare (BCG)
è obbligatoria per il personale medico ed infermieristico, per le
persone conviventi con soggetti affetti da tubercolosi, per i
ragazzi di età di compresa tra 5 e 15 anni residenti in zone
depresse ad elevata morbosità tubercolare (indice tubercolinico
maggiore del 5% nei bambini di 6 anni), per le reclute all'atto
dell'arruolamento (L. 14 dicembre 1970 n° 1008);
vaccinazioni antimeningococcica, antitifica,
antidiftotetanica, antimorbillo-parotite-rosolia
sono obbligatorie per le reclute all'atto dell'arruolamento.
vaccinazioni raccomandate per alcune categorie professionali
vaccinazione contro l'epatite virale B
è raccomandata, e offerta gratuitamente, agli operatori sanitari
e al personale di assistenza degli ospedali e delle case di cura
private, alle persone conviventi con portatori cronici del virus
dell'epatite B, agli operatori di pubblica sicurezza, ai
politrasfusi e agli emodializzati e a tutte le altre categorie
indicate nel D.M. del 4 ottobre 1991.
La vaccinazione contro l'influenza
è raccomandata a tutte le persone di età superiore a 65 anni e a
coloro che sono sofferenti di malattie croniche e debilitanti a
carico dell'apparato cardiovascolare, broncopolmonare, renale,
etc., nonché agli addetti a servizi di pubblica utilità (Circolari
emanate annualmente).
La vaccinazione antileptospira
è raccomandata ai lavoratori addetti ai servizi di smaltimento dei
rifiuti liquidi, agli sterratori, a coloro dediti per diporto ad attività
in zone "umide" o in acque dolci (pescatori, canoisti, etc.).
La vaccinazione antitifica, così come quella antiepatite virale A
e B, l'antipoliomielitica, l'antitetanica, l'antirabbica,
può essere indicata per i viaggiatori che si rechino all'estero in
zone endemiche o comunque considerate a rischio