Una vacuna genética (también llamada vacuna basada en genes ) es una vacuna que contiene ácidos nucleicos como el ADN o el ARN que conducen a la biosíntesis de proteínas de antígenos dentro de una célula. Las vacunas genéticas incluyen, por tanto, las vacunas de ADN , las vacunas de ARN y las vacunas de vectores virales .
La mayoría de las vacunas, excepto las vacunas vivas atenuadas y las vacunas genéticas, no son absorbidas por las células presentadoras de MHC-I , sino que actúan fuera de estas células, produciendo solo una fuerte respuesta inmune humoral a través de anticuerpos . En el caso de patógenos intracelulares, una respuesta inmune humoral exclusiva es ineficaz. [1] Las vacunas genéticas se basan en el principio de absorción de un ácido nucleico en las células, con lo que se produce una proteína de acuerdo con la plantilla de ácido nucleico. Esta proteína suele ser el antígeno inmunodominante del patógeno o una proteína de superficie que permite la formación de anticuerpos neutralizantes que inhiben la infección de las células. Posteriormente, la proteína se descompone en el proteasoma en fragmentos cortos ( péptidos ) que se importan al retículo endoplasmático a través del transportador asociado con el procesamiento de antígenos , lo que les permite unirse a moléculas de MHCI que posteriormente se secretan a la superficie celular. La presentación de los péptidos en complejos MHC-I en la superficie celular es necesaria para una respuesta inmune celular . Como resultado, las vacunas genéticas y las vacunas vivas generan células T citotóxicas además de anticuerpos en el individuo vacunado. A diferencia de las vacunas vivas, solo se utilizan partes del patógeno, lo que significa que no se puede producir una reversión a un patógeno infeccioso como sucedió durante las vacunaciones contra la polio con la vacuna Sabin. [2]
Las vacunas genéticas se administran más comúnmente por inyección (intramuscular o subcutánea) o infusión , y con menos frecuencia y para el ADN, por pistola genética o electroporación . Si bien los vectores virales tienen sus propios mecanismos para ser absorbidos por las células, el ADN y el ARN deben introducirse en las células mediante un método de transfección . En los humanos, los lípidos catiónicos SM-102 , ALC-0159 y ALC-0315 se utilizan junto con lípidos auxiliares eléctricamente neutros. Esto permite que el ácido nucleico sea absorbido por endocitosis y luego liberado al citosol.
Entre los ejemplos de vacunas genéticas aprobadas para su uso en humanos se incluyen las vacunas de ARN tozinameran y mRNA-1273 , la vacuna de ADN ZyCoV-D , así como los vectores virales AZD1222 , Ad26.COV2.S , Ad5-nCoV y Sputnik V. Además, se están investigando vacunas genéticas contra proteínas de varios agentes infecciosos, toxinas basadas en proteínas , [3] como vacunas contra el cáncer , [4] y como vacunas tolerogénicas para la hiposensibilización de las alergias de tipo I. [ 5] [6]
El primer uso de un vector viral para vacunación – un virus vaccinia ankara modificado que expresa HBsAg – fue publicado por Bernard Moss y colegas. [7] [8] El ADN fue utilizado como vacuna por Jeffrey Ulmer y colegas en 1993. [9] El primer uso de ARN con fines de vacunación fue descrito en 1993 por Frédéric Martinon, Pierre Meulien y colegas [10] [11] y en 1994 por X. Zhou, Peter Liljeström y colegas en ratones. [12] [11] Martinon demostró que una respuesta inmune celular era inducida por la vacunación con una vacuna de ARN. [11] En 1995, Robert Conry y colegas describieron que una respuesta inmune humoral también era provocada después de la vacunación con una vacuna de ARN. [13] [11] Si bien las vacunas de ADN se investigaron con mayor frecuencia en los primeros años debido a su facilidad de producción, bajo costo y alta estabilidad a las enzimas degradantes, pero a veces produjeron respuestas bajas a la vacuna a pesar de contener sitios CpG inmunoestimulantes , [14] [15] luego se realizó más investigación sobre las vacunas de ARN, cuya inmunogenicidad a menudo era mejor debido a los adyuvantes inherentes y que, a diferencia de las vacunas de ADN, [16] no pueden insertarse en el genoma del vacunado. En consecuencia, las primeras vacunas basadas en ARN y ADN aprobadas para humanos fueron las vacunas de ARN y ADN utilizadas como vacunas COVID . Los vectores virales habían sido aprobados previamente como vacunas contra el ébola .