VACCINI
Prof. Alessandro FIORETTI
Dip. Medicina Veterinaria e Produzione Animale
Università degli Studi di Napoli Federico II
I vaccini
Preparazione antigenica, costituita o dal microrganismo (es. virus,
batteri o protozoi) verso cui si vuole proteggere un determinato
soggetto, o da frazioni glicoproteiche del microrganismo stesso o da
sue tossine.
La vaccinazione induce nell’ospite una risposta immunitaria protettiva
e duratura nei confronti del microrganismo, impedendone o almeno
limitandone le conseguenze patologiche.
Un po’ di storia
Il concetto che un individuo, dopo aver superato una malattia, possa divenire resistente
sembra essere presente nella storia dell’uomo sin da quando sono state descritte le
prime malattie epidemiche.
• I millennio a.C.: gli antichi cinesi si proteggevano dal
vaiolo facendo inalare ai bambini la polvere di croste di
pazienti in fase di guarigione. Tale pratica si diffuse poi
tra le popolazioni del Medio Oriente.
• I secolo d.C.: Mitridate Eupatore, re del Ponto, si era
reso refrattario a certi veleni, assumendone, fin da
ragazzo, dosi sempre crescenti (mitridatismo).
• V secolo d.C.: lo storico greco Tucidide riportò che,
durante un’epidemia (probabilmente di vaiolo o
varicella) che decimò la popolazione di Atene, i malati
venivano curati da persone che avevano già contratto e
superato la malattia, in quanto nessuna di queste veniva
colpita una seconda volta dal morbo.
Re Veleno
Un po’ di storia
• XVIII secolo d.C.: Lady Mary Wortley Montague, moglie dell’ambasciatore inglese
ad Istanbul, fece conoscere in Inghilterra la tecnica della variolazione usata dai turchi
per prevenire il vaiolo. La variolazione (da Variola virus) consisteva nel sottoporre un
soggetto sano all’inalazione di materiale infetto, prelevato da pustole di vaiolo
umano, o al suo deposito sulla cute scarificata.
• 1796 d.C.: Edward Jenner, un medico
inglese, prendendo spunto dalle
osservazioni compiute nell’esercizio della
variolazione, realizzò il primo vaccino per
prevenire il vaiolo umano. Esso era
costituito da un ceppo virale proveniente
dalle lesioni che il virus del vaiolo bovino
causava sulle mani dei mungitori, poi per
questo denominato Vaccinia virus (dal
latino vaccinus: di vacca, da cui è derivato il
termine vaccinazione).
Un po’ di storia
• 1881 d.C.: Louis Pasteur, scienziato francese, mise a
punto il metodo per l’attenuazione della virulenza dei
microrganismi, osservando che l’agente del colera
aviare, se coltivato in laboratorio invece che
nell’ospite naturale, perdeva parte della sua
virulenza. Pasteur poi inoculò colture attenuate in
polli sani e notò che divenivano resistenti alle
successive infezioni con microrganismi virulenti. In
seguito Pasteur sfruttò la tecnica dell’attenuazione
per allestire altri vaccini contro il carbonchio ematico
e la rabbia.
• 1890 d.C.: Behring e Roux riuscirono a modificare le
tossine (anatossine), mediante calore o sostanze
chimiche, in modo che una volta inoculate in
soggetto potessero indurre immunità.
DALL’IDEA AL PRODOTTO
Vendite
Marketing
NECESSITA’
100
F
I CANDIDATI
Ricerca
Sviluppo
A
EFFICACIA/INNOCUITA’
Produzione
B
RIPRODUCIBILITA’
STANDARDIZZATA
Registrazione
VENDITA
T
I
TRASFERIMENTO
TECNOLOGIA
Pilota
T
I
T
A’
< 1/10
DALL’IDEA AL PRODOTTO
Vendite
Marketing
NECESSITA’
Ricerca
I CANDIDATI
PERIODO NON
QUANTIFICABILE
1-3 ANNI
Sviluppo
EFFICACIA/INNOCUITA’
PERIODO VARIABILE 1-2 ANNI
TRASFERIMENTO
DA
ANNI
Pilota5 A 10
TECNOLOGIA
Produzione
Registrazione
RIPRODUCIBILITA’
STANDARDIZZATA
VENDITA
1
ANNO
2-4
ANNI
Come dovrebbe essere un Vaccino?
•
•
•
•
•
Innocuo
Efficace
Facile da produrre
Facile da somministrare
Qualità
Risposta immunitaria
• Immunità: non-specifica
– IFN, fagocitosi, macrofagi, NK, complemento….
• Immunità: specifica
– Umorale: Linfociti B
– Cellulare: Linfociti T-
⇒ anticorpi
• CD4 – Helper
⇒ cytokine (IL2, …)
• CD8 – Citototossici ⇒ cell killing
I vaccini
Attualmente sono molti i vaccini disponibili e possono essere classificati
a seconda delle loro caratteristiche che dipendono dalle tecniche di
preparazione:
VACCINI CLASSICI
• vaccini inattivati (uccisi o spenti)
• vaccini vivi attenuati
NUOVI VACCINI TECNOLOGICI
• vaccini a sub-unità
• vaccini a vettori virali
• vaccini a DNA
Vaccini classici
• Coltivazione, moltiplicazione dell’agente
eziologico immunizzante
T
Anticorpi
T
• 3 tipi :
– Inattivati: ND, IBD, AI, Coriza, Pasteurella
– Attenuati/apatogeni: Marek, fowlpox, ILT,
– Lisati : E.Coli
Vaccini vivi attenuati
• L’agente eziologico è vivo ma ha perso o ridotto la sua patogenicità
naturalmente o attraverso trattamenti/metodiche varie
• L’agente eziologico mantiene la capacità di colonizzare e
moltiplicarsi nell’ospite da immunizzare.
• L’agente eziologico mima il ciclo dell’agente di campo limitando o
annullando i sintomi della malattia
Vaccini vivi attenuati
Vaccini “vivi attenuati” preparati a partire da:
•
•
•
•
Virali
Attenuazione mediante
passaggi
Varianti da altra specie
Mutanti temperaturasensibili
Ceppi naturalmente
apatogeni
Batterici
• Colture a temperature
disgenetiche (differente
dalla T°ottimale)
• Colture su terreni
particolari
• Mutanti spontanei
apatogeni
Vaccini vivi attenuati
Raccolta controllo
e inflaconamento
Incubazione
(Titolo vaccinale)
Inoculazione matrice
Vaccinazione
Attecchimento moltiplicazione e diffusione
(Titolo Proteggente)
Vaccini vivi attenuati
• Il vaccino vivo replica nell’individuo vaccinato e in molti
casi è in grado di diffondere da animale vaccinato ad
animale non vaccinato
Problematiche Vaccini vivi attenuati
• Innocuità:
– Residuo di virulenza (ND-IB)
– Rivirulentazione (ILT)
– Immunosoppressione (CAV, IBD Hot)
– Diffusione in ambiente (molti)
• Efficacia:
– Interferenza con anticorpi materni (IBD)
– Rapporto attenuazione efficacia (ILT)
• Qualità:
– Rischio di contaminazione da altri agenti patogeni
Vaccini vivi attenuati e Immunocomplessi
Sono vaccini attenuati dove l’agente vaccinale è
complessato con anticorpi specifici che lo rendono
latente
Lentamente si libera degli anticorpi tornando capace di
moltiplicarsi ed immunizzare
Vaccini spenti o inattivati
• L’agente vaccinale e inattivato (ucciso) quindi non più
capace di colonizzare infettare.
• L’agente vaccinale deve essere concentrato per
raggiungere un titolo capace di immunizzare
• L’agente vaccinale può essere lo stesso ceppo
patogeno responsabile della malattia
• Per stimolare l’immunità serve che l’agente vaccinale
sia addizionato con un adiuvante
Vaccini Inattivati
Incubazione
(Titolo di prod)
Inattivazione
Concentrazione dell’antigene
(Titolo vaccinale/proteggente)
Inoculazione matrice
Preparazione (adiuvante)
confezionamento
Vaccinazione
Vaccini spenti o inattivati
• Il vaccino inattivato non replica nell’individuo
vaccinato quindi non diffonde.
Problemi con i vaccini inattivati
• Innocuità:
– Adiuvante
– Utilizzo di ceppi patogeni e zoonotici
– Possibili fughe di ceppi patogeni
• Efficacia: Risposta immunitaria di tipo umorale
• Produzione: Richiedono grandi quantità di antigene
• Qualità:
– Rischio di inattivazione incompleta
– Perdita di immunogenità
• Somministrazione:
– Parenterale
Vaccini inattivati
• Vaccini contenenti lisati batterici purificati – Il vaccino
contiene solo alcune proteine immunizzanti derivate dalla
lisi dell’agente vaccinale purificati. (es. Vaccini E.Coli)
• Vaccini anti-tossine – il vaccino contiene le/a sole tossine
dell’agente eziologico ricavate dalla coltivazione dello
stesso estratte, purificate, e trattate per renderle innocue
(es vaccini Tetano e Clostridi)
NUOVI VACCINI
2 tipi:
A. Agenti modificati :
•
•
Per attenuare l’agente eziologico
Per produrre vaccini marker (DIVA)
A. Ad espressione del gene protettivo
Ad agenti modificati (delezione)
• Vantaggi:
– Attenuazione stabile
– DIVA
• Esempi:
– Ibraxion: DIVA IBR vaccine (gE-del)
– PRV
– Influenza H5N1: Umano
– Salmonella
Espressione del gene protettivo
• 4 tipi:
– Vaccini a Subunità
Gene protettivo
– Vaccini Vettorati
– DNA
– Chimera
Proteina
immunizzante
Vaccini a Subunità – 4 fasi
1.
Clonazione del gene protetivo(s)
2.
Espressione della proteina in vitro
–
Batteri: E. coli
–
Cellule: CHO (Chinese hamster ovary) o cell.
vegetali
–
Virus: baculovirus (CSFV, IFNω)
–
Piante
Vaccini a Subunità – 4 fasi
3. Purificazione della proteina
4. Formulazione con adiuvanti
Il vaccino è
costituito dalle
proteine
(Recombitek™ Lyme)
Vaccino a subunità
• Composizione ben definita e stabile
• Agisce come un inattivato senza il rischio di una
mancata inattivazione
• DIVA
• Ma:
• Produzione complessa (purificazione)
• Richiede adiuvanti (safety)
• Immunità di tipo umorale
• Somministrazione parenterale
Espressione del gene protettivo
• 4 tipi:
– Vaccini a Subunità
Gene protettivo
– Vaccini Vettorati
– DNA
– Chimera
Proteina
immunizzante
Vaccino vettorato
●
●
“Un vaccino vettorato utilizza un organismo come
“carrier” per generare protezione nei confronti di un
secondo organismo. Come risultato posso ottenere
con un solo organismo la protezione immunitaria per
due patologie”
Si suddividono in:
●
REPLICATIVI
●
NON REPLICATIVI
Vaccino vettorato
1. Clonazione del gene protettivo,
2. Inserzione del gene nel genoma del vettore (virus: poxvirus,
herpesvirus)
3. Produzione del vacc. Vettorato (metodica del vettore)
gene
HA
Influenza
Proteina
HA
Fowlpox
Vaccino vettorato
Vaccino vettorato
Anticorpi
Immunità
• umorale
• cellulo mediata
Anti-poxvirus
Anti-influenza
Vaccino vettorato
esempi:
– TROVAC-AIV H5: vet. poxvirus – influenza aviare
– RABORAL: vet vaccinia - rabbia
– VAXXITEK : vet Herpes HVT – M.Gumboro
Vaccino vettorato – il vettore
• Kanapox - ceppo vaccinale
• Vaccino vivo attenuato
• Innocuo nel canarino
Vaccino vettoratto non replicativo
Produzione del vaccino
Negli
uccelli
Necessita di
Nei
mammiferi
alto titolo
virale
Specie target
La specie-specificità è una caratteristica
naturale del canarypoxvirus
Vaccini vettorati a Canarypox
Presidi immunitari in umana:
– HIV
– Rabbia
– Epatitie C
– Japanese encephalitis
– Malaria
– Cytomegalovirus
– Tumori,…
Hepatitis C
vaccine
Vantaggi dei vaccini a virus vettorati
• Innocuità: = Innocuità del vettore
– Vivi attenuati (no reversione alla virulenza)
– Non necessitano di adiuvanti
• Efficacia:
– ampia immunità (cellulare and umorale)
– scarsa interference con anticorpi materni (vettore)
– Vaccini Bivalenti (pox+AI, HVT+IBD)
• Diagnosi differenziale : DIVA
Espressione del gene protettivo
• 4 tipi:
– Vaccini a Subunità
Gene protettivo
– Vaccini Vettorati
– DNA
– Chimera
Proteina
immunizzante
Vaccini a DNA
• Sono presidi vaccinali che si basano sul trasferimento
di solo materiale genetico nell’animale da
immunizzare.
• Il materiale genetico deve essere in grado di sfruttare
le strutture cellulari dell’ospite per trascrivere e
assemblare le proteine immunizzanti
Il vettore del gene è il Plasmide
Vettore di espressione
Promoter Gene protettivo
Ori
Poly A
Kana R
Solo Trasferimento di
Matriale genetico
Vaccini a DNA: Come funzionano ?
Plasmidi DNA
Anticorpi
neutralizzanti
Immunità
anti-plasmidi
anti proteine
Vantaggi dei vaccini a DNA
•
•
•
•
•
•
Nessun rischio di infezione
Nessun adiuvante
Stimola l’immunità umorale e cellulomediata
Scarsa interferenza con l’immunità materna
Permette l’associazione di più antigeni
Stabilità del vaccino
• Ma : limitata efficacia
Espressione del gene protettivo
• 4 tipi:
– Vaccini a Subunità
Gene protettivo
– Vaccini Vettorati
– DNA
– Chimera
Proteina
immunizzante
Chimera
• Sostituzione di un gene essenziale del virus A con un
gene corrispondente e correlato del virus B
• Esempio:
– Yellow fever/ West Nile
– PCV1/PCV2
Un Nuovo sistema di erogazione del vaccino per
i pulcini appena nati sviluppati ..
Sviluppato dal US Department of Agriculture (USDA)
I Pulcini appena schiusi ingeriscono perle di gelatina, dentro le
perle sono incluse oocisti di Eimeria.
Rappresenta un nuovo sistema di distribuzione del vaccino, per
proteggerli dalla "coccidiosi."
Grazie dell’attenzione
