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Microrganismos na produção de Microrganismos na produção de vacinasvacinas
Michele Pepe [email protected]
12 de abril de 2011
Graduação em BiotecnologiaDisciplina de Biotecnologia Microbiana II
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ConceitoVACINA Produto biológico produzido pelo homem que contém um ou mais agentes imunizantes capazes de induzir uma resposta imune em indivíduos suscetíveis
Aplicação “ A utilização de vacinas eficientes impede que um indivíduo seja acometido por uma determinada doença, além de ser o meio mais econômico para isso. Além disso, a vacinação beneficia também os indivíduos não imunizados”
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A imunização profilática utilizada em programas de vacinação no mundo levaram a erradicação completa ou quase completa de muitas doenças nos paises desenvolvidos
Importância
Vacinas induzem proteção contra infecções estimulando o desenvolvimento de células efetoras e células de memória de vida longa
Resultado
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A erradicação da varíola pela vacinação.
Janeway, 2010
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Doença N° máximo de casos
(ano)
N° de casos 2004
Alteração percentual
Difteria 206.939 (1921) 0 -99,99
Sarampo 894.134 (1941) 37 -99,99
Caxumba 152.209 (1968) 236 -99,90
Coqueluche 265.269 (1934) 18.957 -96,84
Poliomielite 21.269 (1952) 0 -100,0
Rubéola 57.686 (1969) 12 -99,98
Tétano 1560 (1923) 26 -98,33
Haemophilus influenza tipo B
~20.000 (1984) 16 -99,92
Hepatite B 26.611 (1985) 6.632 -75,08Abbas et al., 2008
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Por que não existem Por que não existem vacinas para todos vacinas para todos agentes infecciosos agentes infecciosos
importantes?importantes?
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Doenças para as quais vacinas efetivas ainda são necessárias.
Janeway, 2010
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Vacinas são eficazes quando o agente
infeccioso:Não estabelece latência
Não sofre muito ou nenhuma variação antigênica
Não interfere com a resposta imunológica do hospedeiro
Ex: HIV
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Critérios para uma vacina
efetiva
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Tipos de vacinaAtenuada ou replicanteInativada ou morta Subunidade Conjugadas Recombinante
Biotecnologia Biotecnologia convencionalconvencional
Biotecnologia Biotecnologia modernamoderna
“ “DNA DNA recombinante”recombinante”
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Tipo de vacina Exemplos Bactérias vivas atenuadas ou mortas
BCG, cólera
Vírus atenuados vivos Pólio, raivaVacinas de subunidades (antígenos)
Toxóide tetânico, toxóide diftérico
Vacinas conjugadas Haemophilus influenzae, pneumococo
Vacinas sintéticas Hepatite (proteínas recombinantes)
Vetores virais Experiências clínicas de antígenos HIV em vetor canaripox
Vacinas de DNA Experiências clínicas em andamento para várias infecções
Exemplos de vacinas
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Tipos mais comuns de vacinas bacterianas
Proteção contra MO empregado no preparo
Composição básica da vacina
Coqueluche (pertussis) Bordetella pertussis MO inativadoCólera Vibrio chlorea MO inativado ou
atenuadoFebre tifóide Salmonella typhi MO inativadoTuberculose Mycobacterium bovis MO atenuado
Difteria Corynebacterium diphteriae
Exotoxina inativada (toxóide)
Tétano Clostridium tetani Exotoxina inativada (toxóide)
Meningite meningocócica C
Neisseria meningitidis
(Sorogrupo C)
Polissacarídeos capsulares
Meningite meningocócica B
Neisseria meningitidis
(Sorogrupo b)
Proteínas de membrana externa
Peste Yersinia pestis MO inativado
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Tipos mais comuns de vacinas virais
Proteção contra
MO empregado no preparo
Composição básica da
vacinaGênero Família
Poliomielite Poliovirus Picornaviridae Vírus inativado (Salk)
Vírus atenuado (Sabin)
Varíola Poxvirus Poxviridae Vírus atenuadoRaiva Lyssavirus Rhabdoviridae Vírus inativado
Rubéola Rubivirus Togaviridae Vírus atenuadoInfluenza Influenzaviru
s Orthomyxovirid
ae Vírus vivo ou
inativadoSarampo Morbillivirus Paramyxovirida
eVírus atenuado
Caxumba Paramyxovirus
- Vírus atenuado
Febre amarela Flavivirus Togaviridae Vírus atenuado
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Vacinas atenuadas e inativadas
Inativação: leva o microrganismo a incapacidade de replicação Atenuação: promove a perda da capacidade patogênica, mas mantém imunogenicidade
Vacinas bacterianas atenuadas: induzem proteção limitada, eficazes apenas por curto prazo
Vacinas virais atenuadas: induzem imunidade especifica de longa duração, dose única
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Atenuação
Metodologia tradicional
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Atenuação
Metodologia do DNA
recombinante
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InativaçãoMétodos físicos
calorultravioleta
Métodos químicos FormaldeídoAgentes alquilantes (β-propiolactona,
etieneimina) Ligam cruzadamente as cadeias de ácido nucléico
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Vacina de subunidadeUsa somente fragmentos antigênicos ou
produtos de um microrganismosMaior imunogenicidade
Normalmente administrado com adjuvantesToxóides: toxina bacteriana atenuada, que se
tornam inócuas, mas permanecem imunogênicas
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Vantagens e desvantagens
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Vacinas recombinantes Produzidas mediante tecnologia de DNA recombinante Tipos: Subunidade, Vetorizada ou Gênica (DNA) Para humanos: Hepatite B, HPV Para animais: Raiva (vaccinia virus), Leucemia felina (canarypox virus), Doença de Marek e Doença de Newcastle (herpesvírus de peru), Cinomose, Leishmaniose...
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Vacinas de subunidade
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Recombinant clones
Mais de 120 produtos terapêuticos recombinantesMais de 120 produtos terapêuticos recombinantes
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Vacinas vetorizadas
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Vacinas gênicas (DNA)
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Produção de vacinasI. Seleção de cepas ou antígenosII. Preservação de cepasIII. MultiplicaçãoIV. PurificaçãoV. Inativação ou atenuação
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1. Seleção de cepas ou antígenos
SorotiposSorotiposVírus da febre aftosa: Vírus da febre aftosa: O, A, CO, A, C, SAT-1, SAT-2, SAT-3 e , SAT-1, SAT-2, SAT-3 e Ásia-1Ásia-1Streptococcus pneumoniae: + 90 (4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F e 23F)
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Antígenos víricos : envelope
PROJEÇÕES:HEMAGLUTININAS
NÚCLEO-CAPSÍDEO
ENVELOPE:GLICO/LIPO/PROTEINAS
PROJEÇÕES:PROJEÇÕES:CORONACORONA
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Antígenos bacterianosAntígenos bacterianos
FLAGELOS
RIBONUCLEO-PROTEINAS
MEMBRANACELULAR
PAREDE CELULAR
CÁPSULAPILIPILI
Enzimas CelularesEnzimas Celulares
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Liofilização
Ultrafreezer -80
Nitrogênio líquido -196
2. Preservação de cepas
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3. Multiplicação
- Conhecimento das características biológicas do MOConhecimento das características biológicas do MO- Meios de cultivo (25 a 3500 L)Meios de cultivo (25 a 3500 L)- Fermentação (bioreatores); ampliação de escala (scale Fermentação (bioreatores); ampliação de escala (scale up)up)
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Relação volume meio – capacidade do frasco
0,2 (20%)
Inóculo – 5 a 10%
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Cultivo celular
Ovos entre 7 a 19 dias
EstáticoHomogênio
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Células renais de bovino – cultivo primário
Efeito citopático – 30 h
Efeito citopático – 48 h
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4. Purificação
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4. Purificação
Centrífugas
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4. Purificação
Cromatografia
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Processo de produção da vacina da coqueluche
Bacilo gram-negativo Bordetella pertussisEtapas
Preparo do inóculo, Fermentação, Filtração, Destoxificação
Suspensão do MO liofilizado em soro fisiológico cultivo em Bordet-Gengou (35°C, 96h)
Recultivo em Bordet-Gengou (35°C, 48h)
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Processo de produção da vacina da coqueluche
Pré-inóculoDuas etapas de cultivo em meio de Stainer-
Scholte (24hs, 35°C)Fermentação
Relação entre volume do inóculo e volume do meio é de 5%
FiltraçãoSeparação das bactérias do meio e
ressuspender em soro fisiológico
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Processo de produção da vacina da coqueluche
DestoxificaçãoAtravés do uso de formaldeido, conservação
com mertiolato, em tanques de 2 a 8°CMistura com toxóide diftérico (vacina
conjugada)Provas para liberação final da vacina
ToxidezPotência em camundongos
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Controle de vacinasControle de vacinasInocuidadePurezaEsterilidadeEficácia
sorologiadesafio
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Vacina IdealBaixo CustoFácil estocagem (Temp. ambiente)Dose únicaProteção duradoura
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ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO DE VACINAS
-
~= 10-20 anos
Descoberta
- 1 -
Estudos Experimentais
- 2 -
Estudos Clínicos
- 3 -
Scale-up
- 4 -
Estudos ClínicosFase I- 5 -
Estudos ClínicosFase II- 6 -
Estudos ClínicosFase III
- 7 -
Registro- 8 -
Produto- 9 -
Fase IV - 10 -
Características: multidisciplinar; longo período de maturação; alto risco de investimento.
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Calendário básico de vacinação da criança
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Calendário básico de vacinação da criança
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Trabalho sobre vacinaTrabalho individualEscolher um artigo – desenvolvimento
de novas vacinas ou otimização de vacinas comerciais
Relatar o papel da biotecnologia nesse artigo escolhido
Enviar por e-mail o trabalho e o artigo escolhido – data: 15/04/2011
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