DNA واکسن‌ ها، که اغلب تحت عنوان واکسن‌ های نسل سوم شناخته می‌ شوند، از DNA مهندسی شده برای ایجاد پاسخ ایمونولوژیک در میزبان- در برابر باکتری‌ ها، انگل ها، ویروس ‌ها و سرطان بالقوه- بهره می گیرند.

واکسن ‌های متداول

واکسن سرخک، سرخجه، اوریون، ویروس آنفولانزای فصلی، کزاز، فلج اطفال، هپاتیت B، سرطان دهانه رحم، دیفتری، سیاه سرفه و …. از جمله واکسن های متداول هستند که در حال حاضر در دسترس عموم اند و بومی مناطق خاص دنیا هستند.

بسیاری از این واکسن ‌ها از طریق القای پاسخ ‌های ایمنی تطبیقی ویژه ی آنتی ‌ژن در میزبان، مصونیت ایجاد می‌کنند.

به طور خاص، این واکسن ‌ها سیستم ایمنی بدن را در معرض اپی توپ های ناشی از پاتوژن های هدف قرار می ‌دهند- که به سیستم ایمنی اجازه می ‌دهند که آنتی ‌بادی تولید کند. در این صورت اگر میزبان واکسینه شده در آینده با این پاتوژن ها مواجه شود می تواند این عامل عفونی را شناسایی کرده و به آن حمله کند.

اگرچه واکسن ‌های متداول برای جلوگیری از شیوع بسیاری از بیماری‌ های عفونی شایع، حیاتی هستند، با این حال، تولید این واکسن ‌ها اغلب مستلزم آن است که پژوهشگران، پاتوژن های زنده را کنترل کنند. کنترل این پاتوژن ها در افراد واکسینه شده می تواند نگرانی های ایمنی ایجاد کند. گذشته از آن، خطر آلودگی توسط این پاتوژن ها نیز نگران کننده است.

چالش ‌های مرتبط با توسعه واکسن ‌های متداول (قدیمی)، منجر به بررسی چندین روش تزریق جایگزین می‌ شود که می ‌تواند برای بیماری‌ های عفونی و غیرعفونی به کار گرفته شود.

در این میان، واکسن های مبتنی بر DNA، گزینه قابل توجه دیگری هستند، که بسیار پایدار و مقرون‌ به ‌صرفه اند و کنترل آسان‌ تری نسبت به واکسن‌ های قدیمی دارند.

DNA واکسن ‌ها چطور عمل می‌کنند؟

DNA واکسن ‌ها، مانند هر واکسن دیگری، پاسخ ایمنی تطبیقی را تحریک می‌کنند. اصول اساسی عملکرد این گونه واکسن ها بکارگیری DNA پلاسمیدی است که برای پروتئین نشات گرفته از پاتوژن- در واکسن مورد هدف- کدگذاری می کند.

DNA پلاسمید (pDNA)، ارزان، پایدار و نسبتاً ایمن است، در نتیجه این پلت فرم غیر ویروسی یک گزینه عالی برای انتقال ژن محسوب می شود. برخی از حامل های مختلف ویروسی که برای تهیه pDNA استفاده می شوند، شامل آنکو رتروویروس ها، لنتی ویروس ها، آدنو ویروس ها، ویروس های مرتبط با آدنو و هرپس سیمپلکس-۱ است.

وقتی تزریق عضلانی (IM)، DNA واکسن انجام می شود،  DNAپلاسمید، یاخته های ماهیچه ‌ای (میوسیت ها) را مورد هدف قرار می دهد. DNA واکسن همچنین می تواند از طریق تزریق زیر جلدی یا داخل پوستی تجویز شود، که هر دو مورد، سلول های کراتینوسیت را مورد هدف قرار می دهند. pDNA صرف نظر از محل تزریق، میوسیت ها یا کراتینوسیت ها را ترانسفکت می کند، که پس از آن، این یاخته ها، دستخوش نوعی از مرگ سلولی برنامه ریزی شده- موسوم به آپوپتوز- می شوند.

سلول ‌هایی که تحت آپوپتوز قرار می گیرند، قطعات کوچک متصل به غشا را ترشح می کنند، که در غیر این صورت به عنوان اجسام آپوپتوتیک شناخته می‌ شوند- که منجر به تحریک اندوسیتوز بقایای سلولی، توسط سلول های دندریتیک نابالغ (iDC) می شوند. سپس، فعالیت این سلول ها می ‌تواند تولید آنتی ‌ژن ‌های اگزوژنوس را آغاز کند- که منحصرا توسط مجموعه سازگاری بافتی اصلی کلاس یک یا MHCII بیان می شوند.

بیان آنتی ژن به MHCII، T سلول های +4CD را فعال می کند، که به پرایمینگ سلول های B کمک می کنند و در نهایت امکان ایجاد پاسخ ایمنی هومورال را فراهم می کنند. این پاسخ ایمنی هومورال برای فعال سازی تولید T سلول های +CD8 لازم است.

هر مسیر تجویز DNA واکسن، علاوه بر تأثیر بر روی میوسیت ها یا کراتینوسیت ها، می تواند سلول ‌های پردازنده آنتی ‌ژن (APC) واقع در نزدیکی محل تزریق را نیز ترانسفکت کند. این مسیر انتقال مستقیم، منجر به بیان ترانس ژن اندوژنوس (درون زاد) و بیان پارالل آنتی ژن، از طریق MHCI و MHCII می شود و بدین ترتیب سلول های +CD8 و +4CD حاصل می گردند.

در حال حاضر چه DNA واکسن ‌هایی در حال توسعه هستند؟

در حال حاضر، هیچ DNA واکسنی برای کاربرد گسترده در میان انسان ‌ها تایید نشده است. با این حال، چندین واکسن مبتنی بر DNA توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) و وزارت کشاورزی آمریکا (USDA) برای کاربردهای دامپزشکی تصویب شده‌ است که واکسن ضد ویروس نیل غربی در اسب ها و واکسن ملانوما برای سگ ها جزو آن هاست.

اگرچه واکسن‌ های مبتنی بر DNA در حال حاضر، برای استفاده عموم تایید نشده اند، اما چندین آزمایش بالینی در حال انجام در مورد DNA واکسن‌ وجود دارد. با توجه به کتابخانه ملی پزشکی ایالات متحده، هم اکنون، بیش از ۱۶۰ DNA واکسن مختلف در آزمایشات بالینی انسانی در آمریکا در حال آزمایش است و تخمین زده می شود که ۶۲ درصد از این آزمایشات به واکسن های سرطانی اختصاص دارند و ۳۳ درصد برای مقابله با ویروس نقص ایمنی انسانی (اچ آی وی) به کار گرفته می ‌شوند.

یکی از اولین آزمایشات بالینی بر روی DNA واکسن، اثرات درمانی و پیش گیری کنندگی بالقوه ی DNA واکسن علیه HIV را بررسی کرد. اگرچه در این آزمایش سطح ایمنی زایی کمی مشاهده شد، با این حال، هیچ پاسخ ایمنی قابل توجهی ایجاد نشد. قابلیت تغییر پذیری HIV باعث می شود که این ویروس از طریق چندین مکانیزم مختلف به سیستم ایمنی میزبان حمله کند.

در نتیجه، دانشمندانی که به دنبال توسعه واکسن مبتنی بر DNA، علیه HIV هستند، دریافتند که بایستی چندین استراتژی پرایمینگ متفاوت، عوامل تقویت کننده و برنامه تغییر یافته تزریقی ارزیابی شود، تا بهترین DNA واکسن علیه HIV طراحی شود.

خط مشی های آینده

اگر چه بسیاری از واکسن‌ های مبتنی بر DNA در حال حاضر در انسان‌ های سراسر جهان مورد آزمایش قرار گرفته اند، با این حال، هنوز هم چالش ‌های متعددی در بکارگیری این روش در کلینیک وجود دارد. یکی از بزرگ ‌ترین چالش‌ های مرتبط با واکسن های DNA، ایمنی زایی پایین آن ها در حیوانات بزرگ تر و انسان هاست.

محققان معتقدند که برای افزایش ایمنی زایی واکسن‌ های مبتنی بر DNA مقادیر بالاتری از DNA- در محدوده ی ۵ تا ۲۰ میلی‌گرم- برای تزریق در انسان لازم است. چالش دیگر در مورد این واکسن‌ ها، شامل بهینه ‌سازی ترانسفکشن است که می ‌تواند از طریق ترکیب چندین پارامتر مختلف مانند پروموتر یوکاریوتی یا هیبرید ویروسی و یا بهینه ‌سازی کدون های آنتی‌ ژن ایجاد شود.

به طور کلی، یک DNA واکسن ایده ‌آل، برای القای پاسخ ایمنی بلند مدت، از دگراداسیون خارج سلولی جلوگیری می‌ کند و با موفقیت وارد هسته سلول‌ های هدف می شود