Uruguaysito Benavides

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Nanovacunas
Uruguaysito Benavides
Prof. Adj. Inmunología
Departamento de Microbiología
Facultad de Veterinaria
Nanotecnología/Nanopartículas

Nanoparticulas con el tamaño similar a componentes de las células y que pueden
entrar a células vivas usando los mecanismo de endocitosis o pinocitosis, Treuel et
al 2013.

Esta nueva tecnología vendió:

6.8 billones de dólares en el 2006.

160 billones de dólares en el 2015.
Uso de la Nanotecnología en el desarrollo de
vacunas.
Hoy la búsqueda nos dice que hay 522
Trabajos publicados
L. Zhao et al. / Vaccine 32 (2014) 327– 337
Aplicación de nanopartículas:

Aplicación terapéutica:

Tratamiento de cáncer, Alzheimer, hipertensión, adicción a la nicotina.

Profilaxis:

La mayoría de las nanovacunas son de uso humano y están en la fase de “preclinical” y “clinical Trial”.
Tamaño de las NPs usadas en
vacunas
L. Zhao et al. / Vaccine 32 (2014) 327– 337
Tipos de Nanoparticulas (NPs)

Poliméricas.

Inorgánicas.

Liposomas.

Immunostimulating complex (ISCOM).

Virus-like particles (VLP)
Poliméricas

Poly(d,l-lactide-co-glycolide) (PLG) (Thomas et al 2011).

Poly(d,l-lactic-coglycolic acid)(PLGA) (Lutsiak et al 2006).

Poly(g-glutamic acid) (g-PGA) (Akagi et al 2012).

Poly(ethylene glycol) (PEG) Vila et al (2004).
Inorgánicas

No son biodegradables.

Partículas de carbón, de oro, silica éstas últimas son biocompatibles
Liposomas

Lìpidos biodegradables. (liposome-polycation-DNA nanoparticles

(LPD).

Usadas para vacunas de DNA.

Comercialmente: Inflexal® V and Epaxal®,
Immunostimulating complex (ISCOM)

40 nm aproximadamente.

Estas partículas esféricas atrapan al antígeno.

Varios antígenos han sido probados en diferentes modelos:

Influenza (Mohamedi et al 2000).

Herpes virus (Agrawal et al 2003).

Enfermedad de Newcastle ( Homhuan et al 2004).
ISCOM inducen una buena respuesta sistémica y
de mucosa cuando se da vía mucosas.

Adyuvante Iscomatrix consiste de 40-nm una estructura denominada “cage-like structures”
compuesta de una fracción purificada de saponina, cholesterol y fosfolipidos.

Importante respuesta en mucosas y sistémica en ovejas contra antígenos de influenza
comparada con la inyección subcutánea.
Vujanic et al 2011; Clinical and Vaccine Immunology p. 79 – 83
ISCOM inducen una buena respuesta sistémica y de
mucosa cuando se da vía mucosas.
Vujanic et al 2011; Clinical and Vaccine Immunology p. 79 – 83
Virus-like particles (VLP)

Proteínas de la capside ensambladas como una partícula viral pero sin el
material infectante.

La vacunas VLP fueron las primeras en llegar al mercado ya en 1986
como vacuna contra hepatitis B. Es una vacuna recombinante.
Andre FE, Vaccine 1990;8:S74–8.
Interacción de las NPs con el Antígeno
Interacción de las NPs con el Antígeno

Absorción es por interacción hidrofóbica.

Esta interacción es débil.

Es importante el método de interacción a elegir.

Saber si el antígeno será liberado dentro de la CPA por ejemplo.
Nanovacunas

Nanoparticles deberían:
1)
Ser captadas por la CD.
2)
Madurar y activar CD.
3)
Procesar y presentar eficientemente los antígenos a las células T para activar las mismas.
4)
Inducir un contexto inflamatorio para que la CD expresen moléculas coestimuladoras.
5)
Estas señalizaciones llevan a la CD a migrar a los linfonódulos vía CCR7-CCL19/21 para activar
la respuesta de células T.
McCarthy et al 2014
Interacción de las NPs con las células
presentadoras de antígenos (CPA).

Primer paso es el “uptake” de las NPs por la CPA.

Para esto es muy importante: tamaño, carga, forma.
Tamaño de las Nanopartículas

Nanoparticulas (20–40nm ) pueden cruzar las barreras epiteliales e ir directamente a los nódulos
linfáticos a través de las Corrientes interstitciales.

Partículas más grandes(>100nm) requiere “uptake” por APCs para accede a los nódulos
linfáticos.
Tamaño de las Nanopartículas

Por ejemplo:

Fifis et al. comparanlas partículas (<0.5 μm) a un virus.

Más de (>0.5 μm) a bacterias.

DC de los linfonódulos captan major entre 40 a 100 nm NPs y activan la respuesta CD8+ y
humoral.
NPs Adyuvantes and Maduración de CD y
dirección de la respuesta inmune

En un estudio, la incorporación de Poly I:C

(ligando de TLR3 ) y resiquimod en las NPs: OVA-PLG NPs incrementan significativamente la
activación, proliferación y la función efectora específica de células CTLs.
Rutas de Inmunización
Subcutáneo/ inmunidad sistémica.
Intravenosa / tolerancia .
Via mucosas/Inmunidad de mucosas y sistémica.
El sistema immune de mucosas es altamente compartimentalizado.
La inmunización por via parenteral no induce anticuerpos de mucosas.
Inmunización por mucosas puede generar anticuerpos sistémicos y a nivel de
mucosas. Holmgren et al (2005)
Nanovacuna para mucosas

Co-conjugación con ovalbumina y

flagelina (TLR5 ligando) incrementa

la respuesta humoral y de células T

citotóxicas en vias aéreas, en las mucosas
rectales y vaginales cuando es administrado
intranasally.
Holmgren et al (2005)

Campilobacter es responsible por 400 millones de casos humanos de enterocolitis.

Un limitado número de casos evolucionana hacia artritis y la neuropatía de Guillain Barré.

Animales como gallinas, bovinos, cerdos, ovejas y perros actuan como reservoreos
asintomáticos.

Contaminan alimentos y fuentes de agua.
Huang et al 2010

Inmunización intranasal de White Leghorn usando una vacuna de DNA+Chitosan la cual lleva el
plasmido recombinante pCAGGS-flaA del gen fla que codifica la mayor proteína estructural flaA
de C. jejuni.
Huang et al 2010
Figure 2: Protection of DNA from DNAse I digestion by chitosan.
Naked DNA and chitosan-DNA complex containing 1 μg DNA
were both incubated with DNAse I for 15min at 37◦C. Then
the reaction was stopped by adding with 0.5M EDTA. chitosanDNA was then subjected to chitosanase and lysozyme digestion.
Finally, all samples were run on 0.8% (w/v) agarose gel and stained
with ethidium bromide.
Lane 1: chitosan-DNA;
2: chitosan-DNA + DNAse I (28U/mL);
3: chitosan-DNA + chitosanase (0.15 U/mL) + lysozyme (15U/mL);
4: 3 + DNAse I (28 U/mL);
5: DNA+ DNAse I (28U/mL);
6: DNA (pCAGGS-flaA, 4.1 kb).
Huang et al 2010
Huang et al 2010
Huang et al 2010
Huang et al 2010
Huang et al 2010
Vacuna contra aftosa:

Vacunación nasal es una alternative interesante para evitar el uso de jeringas. Los
experimentos de vacunación usando Chitosan- NPs-FMD lo demuestran, usando el
modelo de cobayos.

Tamaño de NPs(221.9-281.2 nm), carga positiva (+7 to +13 mV) y excelente
capacidad de liberación de antígenos (93-97%).

Se observaron altos niveles de anticuerpos en la vacuna NPs-CS-FMD.

Fué major que la intraperitoneal.

Mayores títulos de anticuerpos a nivel sanguíneo y en mucosas.
Tajdini et al 2014
Conjunctival vaccination against Brucella ovis in
mice with mannosylated nanoparticles.

Antígeno “hot saline complex extracted” de Brucella ovis (HS) encapsulado en
nanopartículas monosiladas (MAN-NP-HS).

Instilación nasal con MAN-NP-HS en ratones y se compararon los niveles de
protección con la vacuna commercial administrada subcutaneamente.

Los niveles de protección fueron superiores.

Animales immunizos con MAN-NP-HS mostraron 3-log reduccion en las CFU del
bazo comparados con animals no inmunizados.

Mayor respuesta de IgA que en la inmunización convencional.

IL2, IL4, e IFN gama mostraron buena correlación con la protección.
Da Costa Martin et al ; J Control Release. 2012 Sep 28;162(3):553-60
PLGA nanoparticulas
Ag: Porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS).
Inoculación: Intranasal a 2 semanas de intervalos 2 ml cada ves.
Respuesta mixta Th1-Th2
NPs: Chitosan
Ag: DNA - Chlamydia trachomatis
(major outer membrane protein (MOMP)).
Inoculación: intramuscular en modelos de ratones.
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