Vacinas de DNA vs. mRNA: semelhanças e diferenças


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As vacinas de DNA e RNA usam material genético para fornecer informações às células humanas e provocar uma resposta imunológica. As vacinas de DNA são seguras, fáceis de produzir e, ao contrário das vacinas de RNA, são estáveis ​​à temperatura ambiente. Esses atributos os tornam mais promissores para imunizar rapidamente as populações, especialmente em locais com recursos limitados.

Como funcionam as vacinas de DNA? Leia nosso explicador para descobrir. Crédito da imagem: Bloomberg Creative / Getty Images

As vacinas de DNA usam pequenas moléculas circulares de DNA, chamadas plasmídeos, para introduzir um gene de uma bactéria ou vírus para desencadear uma resposta imunológica.

Por exemplo, ZyCoV-D, a vacina de DNA COVID-19 recentemente desenvolvida e autorizada na Índia, consiste em um plasmídeo que carrega um gene que codifica a proteína spike SARS-CoV-2.

Depois de entrar na célula humana, o plasmídeo deve seguir seu caminho através do citoplasma, atravessar a membrana do núcleo e entrar no núcleo da célula.

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As enzimas no núcleo convertem o gene viral ou bacteriano que o plasmídeo carrega em RNA mensageiro (mRNA). O mRNA deve então viajar para o citoplasma, onde as enzimas se convertem em uma proteína bacteriana ou viral.

O sistema imunológico identifica a proteína bacteriana ou viral como um corpo estranho e induz uma resposta imunológica.

A resposta tende a ser gradual porque o sistema imunológico ainda não encontrou a proteína bacteriana ou viral.

A vacinação causa a formação de células do sistema imunológico de memória. Quando ocorre uma infecção, essas células reconhecem rapidamente a bactéria ou vírus e previnem doenças graves.

O DNA do plasmídeo se degrada em poucas semanas, mas essas células do sistema imunológico de memória fornecem imunidade contínua contra o patógeno.

Vacinas de DNA vs. mRNA: como elas diferem

Semelhante às vacinas de DNA, as vacinas de mRNA entregam material genético às células humanas para sintetizar em uma ou mais proteínas virais ou bacterianas.

Embora as vacinas de DNA e mRNA tenham várias semelhanças, há notáveis diferenças entre essas vacinas genéticas.

Para que as vacinas de DNA sejam eficazes, o DNA do plasmídeo deve cruzar a membrana celular, entrar no citoplasma e, em seguida, atingir o núcleo da célula, cruzando a membrana nuclear.

Em contraste, uma vacina de RNA precisa apenas atravessar a membrana celular para entrar no citoplasma. O citoplasma contém enzimas que usam a informação genética nas moléculas de mRNA para sintetizar as proteínas bacterianas ou virais.

Como as vacinas de DNA precisam passar pela etapa extra de entrar no núcleo da célula, elas produzem uma resposta imune muito menor do que as vacinas de mRNA.

No entanto, um único DNA de plasmídeo pode produzir várias cópias de mRNA. Uma vez que um DNA de plasmídeo entra no núcleo, ele pode produzir mais proteína bacteriana ou viral do que uma única molécula de uma vacina de mRNA.

Falando para Notícias Médicas Hoje, Dra. Margaret Liu, presidente do conselho da International Society for Vaccines, observou que as vacinas de DNA “não são inerentemente tão imunoestimulatórias quanto o mRNA [vaccines], mas [it is] não está claro [that] esta é uma desvantagem, pois a inflamação das vacinas de mRNA pode limitar suas aplicações ”.

Embora as pessoas possam tolerar a inflamação dos músculos e outros efeitos colaterais que as vacinas de RNA causam no contexto da pandemia de COVID-19, esses efeitos colaterais podem limitar seu uso contra doenças não pandêmicas, explicou o Dr. Liu.

As vacinas de mRNA são frágeis e requerem armazenamento e transporte em temperaturas frias ou ultra-frias. Em contraste, as vacinas de DNA têm maior estabilidade e são mais fáceis de armazenar e transportar do que as vacinas de mRNA.

O Dr. Liu observou que a logística de armazenamento e transporte de vacinas de mRNA impediu a distribuição de vacinas para nações de baixa renda. As vacinas de DNA estáveis ​​à temperatura oferecem uma alternativa viável.

Por exemplo, a vacina de DNA COVID-19 ZyCoV-D permanece estável em temperatura ambiente por pelo menos 3 meses e ainda mais a 2–8 ° C (35,6–46,4 ° F), tornando-a inestimável para ambientes com recursos limitados.

No entanto, existem algumas preocupações em relação à segurança das vacinas de DNA. Dr. Jeremy Kamil, professor associado da Louisiana State University Health Shreveport: observado:

“Existem preocupações regulatórias de que o DNA estranho se recombine ou se integre ao nosso próprio DNA. No final do dia, a tecnologia atual da vacina de mRNA tem um caminho muito mais direto para o sucesso porque pode ser traduzida diretamente em proteína e não precisa chegar ao núcleo para que isso aconteça ”.

Vantagens sobre as vacinas convencionais

As vacinas de DNA e mRNA são vacinas genéticas que apresentam inúmeras vantagens sobre outras vacinas convencionais.

Algumas vacinas convencionais usam vírus ou bactérias enfraquecidos ou inativados para estimular o sistema imunológico. O uso de patógenos inativados ou mortos pode resultar em uma resposta imune mais fraca do que o desejado.

As vacinas de subunidades recombinantes usam proteínas virais ou bacterianas que as leveduras ou bactérias sintetizam. As vacinas de subunidade não produzem uma resposta imunológica forte e geralmente requerem várias doses de reforço. Além disso, o projeto e a produção de vacinas de subunidade podem ser demorados e desafiadores.

Ao contrário das vacinas que usam patógenos enfraquecidos, as vacinas de DNA e RNA carregam apenas as informações necessárias para produzir uma ou mais proteínas bacterianas ou virais e não podem gerar o patógeno inteiro. Além disso, as vacinas genéticas ativam todos os componentes do sistema imunológico para oferecer melhor proteção do que os patógenos inativados e as vacinas de subunidade.

Além disso, o processo de fabricação de vacinas de DNA e RNA é barato e mais simples do que o de subunidades e outras vacinas convencionais. Além disso, é possível fabricar vacinas de DNA e RNA em larga escala.

As vacinas de DNA e RNA usam fitas de DNA ou RNA que carregam informações sobre a proteína bacteriana ou viral desejada. Os fabricantes podem sintetizá-los do zero usando um processo químico, o que significa que podem adaptar rapidamente o processo de fabricação de vacinas de DNA e RNA para responder ao surgimento de uma nova variante ou vírus.

Vacinas de DNA: Perspectivas

Os cientistas realizaram pesquisas consideráveis ​​durante as últimas 3 décadas para abordar as preocupações sobre a resposta imunológica limitada evocada por vacinas de DNA. Essas abordagens incluem melhorar a estabilidade do plasmídeo para retardar sua degradação, alterar a sequência de DNA para aumentar os níveis de expressão da proteína e usar adjuvantes para aumentar a resposta imune produzida pela vacina.

Uma quantidade significativa de pesquisas também se concentrou em melhorar os métodos de entrega de vacinas de DNA para produzir uma resposta imunológica mais potente. Embora as abordagens convencionais envolvam a injeção da vacina de DNA sob a pele ou no músculo, os pesquisadores estão investigando alguns métodos sem injeção.

Até recentemente, as vacinas de DNA só tinham aprovação para uso veterinário devido à resposta imunológica limitada gerada em humanos. A vacina de DNA COVID-19 desenvolvida pela Zydus Cadila é a primeira vacina de DNA a receber aprovação para uso em humanos e representa um avanço significativo para as vacinas de DNA.

Notavelmente, a administração da vacina ZyCoV-D envolve o uso de um dispositivo simples e sem agulha que usa alta pressão para ajudar a vacina a penetrar na superfície da pele.

Diversos ensaios em humanos estão atualmente em andamento para avaliar o potencial de vacinas de DNA candidatas contra várias doenças infecciosas. Isso inclui vacinas contra doenças infecciosas causadas por HIV, vírus Ebola, vírus Zika, influenza, vírus do herpes e vírus do papiloma humano.

Os pesquisadores também estão estudando vacinas de DNA contra vários tipos de câncer, incluindo câncer de pâncreas, mama e colo do útero. As células tumorais expressam proteínas diferentes das células saudáveis ​​e as vacinas de DNA podem ensinar o sistema imunológico a reconhecer e eliminar as células tumorais.

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