วัคซีนดีเอ็นเอคืออะไร?

วัคซีน DNA ซึ่งมักถูกเรียกว่าวัคซีนรุ่นที่สาม ใช้ DNA ที่ออกแบบเพื่อกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในโฮสต์เพื่อต่อต้านแบคทีเรีย ปรสิต ไวรัส และมะเร็งที่อาจเกิดขึ้น

วัคซีนแผนโบราณ

วัคซีนที่มีจำหน่ายสำหรับประชากรทั่วโลกในปัจจุบัน ได้แก่ วัคซีนสำหรับโรคหัด คางทูม หัดเยอรมัน ไวรัสไข้หวัดใหญ่ตามฤดูกาล บาดทะยัก โปลิโอ ไวรัสตับอักเสบบี มะเร็งปากมดลูก โรคคอตีบ ไอกรน และวัคซีนสำหรับโรคอื่นๆ ที่มีเฉพาะถิ่นในบางภูมิภาค โลก.

วัคซีนเหล่านี้หลายชนิดสร้างภูมิคุ้มกันโดยการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวเฉพาะแอนติเจนในโฮสต์

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วัคซีนเหล่านี้ทำให้ระบบภูมิคุ้มกันสัมผัสกับอีพิโทปที่เกิดจากเชื้อโรค ซึ่งช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถพัฒนาแอนติบอดีที่สามารถรับรู้และโจมตีเชื้อนี้หากโฮสต์ที่ได้รับการฉีดวัคซีนพบเชื้อโรคนี้ในอนาคต

แม้ว่าวัคซีนทั่วไปจะมีความสำคัญในการป้องกันการแพร่กระจายของโรคติดเชื้อจำนวนมาก แต่การผลิตวัคซีนเหล่านี้มักต้องการให้นักวิจัยจัดการกับเชื้อโรคที่มีชีวิต การจัดการกับเชื้อโรคเหล่านี้ไม่เพียงแต่ทำให้เกิดความกังวลด้านความปลอดภัยสำหรับผู้ที่พัฒนาวัคซีนเท่านั้น แต่ความเสี่ยงของการปนเปื้อนจากเชื้อโรคเหล่านี้ยังเป็นที่น่ากังวลอีกด้วย

ความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาวัคซีนแบบเดิมได้นำไปสู่การตรวจสอบแนวทางวัคซีนทางเลือกหลายวิธีที่สามารถใช้ได้กับทั้งโรคติดเชื้อและไม่ติดเชื้อ

วัคซีนทางเลือกหนึ่งที่ได้รับความสนใจอย่างมากคือวัคซีนที่มี DNA วัคซีนที่ใช้ DNA นั้นถือว่าเสถียรกว่า คุ้มค่ากว่า และจัดการได้ง่ายกว่าวัคซีนทั่วไป

วัคซีน DNA ทำงานอย่างไร?

เช่นเดียวกับวัคซีนชนิดอื่นๆ วัคซีนดีเอ็นเอกระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว หลักการทำงานพื้นฐานเบื้องหลังวัคซีน DNA คือการใช้ DNA plasmid ที่เข้ารหัสโปรตีนที่มาจากเชื้อโรคซึ่งวัคซีนจะถูกกำหนดเป้าหมาย

พลาสมิดดีเอ็นเอ (pDNA) มีราคาไม่แพง เสถียร และค่อนข้างปลอดภัย ดังนั้นจึงทำให้แพลตฟอร์มที่ไม่ใช่ไวรัสนี้ได้รับการพิจารณาว่าเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการส่งยีน ไวรัสเวคเตอร์ต่างๆ บางชนิดที่ใช้ในการหาแหล่ง pDNA ได้แก่ onco-retroviruses, lentiviruses, adenoviruses, ไวรัสที่เกี่ยวข้องกับ adeno และ Herpes simplex-1

เมื่อฉีดวัคซีนดีเอ็นเอเข้ากล้ามเนื้อ pDNA จะกำหนดเป้าหมาย myocytes วัคซีนดีเอ็นเอยังสามารถบริหารให้ผ่านการฉีดเข้าใต้ผิวหนังหรือทางผิวหนังเพื่อกำหนดเป้าหมายไปที่เซลล์เคราติน โดยไม่คำนึงถึงบริเวณที่ฉีด pDNA จะเปลี่ยนเซลล์ myocytes หรือ keratinocytes เซลล์เหล่านี้จะได้รับการตายของเซลล์

เซลล์ที่ผ่านกระบวนการอะพอพโทซิสจะปล่อยชิ้นส่วนเล็กๆ ที่จับกับเมมเบรนซึ่งเรียกว่าร่างกายอะพอพโทซิส วัตถุ apoptotic เหล่านี้กระตุ้น endocytosis ของเศษเซลล์โดยเซลล์ dendritic ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ (iDC) กิจกรรมของ iDC สามารถเริ่มต้นการสร้างแอนติเจนจากภายนอก ซึ่งนำเสนอโดยคลาส histocompatibility ที่สำคัญ II (MHCII) เท่านั้น

การนำเสนอแอนติเจนต่อ MHCII เปิดใช้งานตัวช่วย CD4⁺ ทีเซลล์ ซึ่งมีส่วนช่วยในการไพรเมอร์บีเซลล์และในที่สุดทำให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันทางร่างกาย การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันทางร่างกายนี้จำเป็นต่อการกระตุ้นการผลิต CD8⁺ ทีเซลล์

นอกเหนือจากการออกฤทธิ์กับ myocytes หรือ keratinocytes แล้ว เส้นทางการบริหารวัคซีน DNA ใดๆ ยังสามารถถ่ายทอดเซลล์ที่สร้างแอนติเจน (APC) ที่อยู่ใกล้กับบริเวณที่ฉีด เส้นทางการถ่ายโดยตรงนี้ส่งผลให้เกิดการแสดงออกของทรานส์ยีนที่เกิดภายในและการนำเสนอแบบคู่ขนานของแอนติเจนผ่านทั้ง MHCI และ MHCII ดังนั้นให้ผลทั้ง CD8⁺ และ CD4⁺ ทีเซลล์

ปัจจุบันมีการพัฒนาวัคซีน DNA อะไรบ้าง?

ปัจจุบันยังไม่มีวัคซีนดีเอ็นเอที่ได้รับการอนุมัติให้ใช้อย่างแพร่หลายในมนุษย์ อย่างไรก็ตาม วัคซีนจาก DNA หลายชนิดได้รับการอนุมัติจากทั้งสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) และกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA) สำหรับการใช้งานทางสัตวแพทย์ รวมถึงวัคซีนป้องกันไวรัสเวสต์ไนล์ในม้า และวัคซีนมะเร็งผิวหนังสำหรับ สุนัข

แม้ว่าวัคซีนที่ใช้ DNA ยังไม่ได้รับการอนุมัติให้ใช้งานในบุคคลทั่วไป แต่ก็มีการทดลองทางคลินิกของมนุษย์เกี่ยวกับวัคซีน DNA อย่างต่อเนื่องหลายครั้ง ตามรายงานของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา วัคซีนดีเอ็นเอมากกว่า 160 ชนิดกำลังถูกทดสอบในการทดลองทางคลินิกของมนุษย์ในสหรัฐอเมริกา คาดว่า 62% ของการทดลองเหล่านี้ใช้วัคซีนมะเร็ง และ 33% ใช้สำหรับวัคซีนต้านไวรัสโรคภูมิคุ้มกันบกพร่องของมนุษย์ (HIV)

หนึ่งในการทดลองทางคลินิกครั้งแรกเกี่ยวกับวัคซีน DNA ได้ตรวจสอบผลการรักษาและการป้องกันโรคที่อาจเกิดขึ้นของวัคซีน DNA ต่อเอชไอวี แม้ว่าการทดลองนี้จะตรวจพบระดับภูมิคุ้มกันในระดับหนึ่ง แต่ก็ไม่พบการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่มีนัยสำคัญ ความแปรปรวนสูงของเอชไอวีทำให้ไวรัสสามารถบุกรุกระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์ผ่านกลไกต่างๆ

ผลที่ได้คือ นักวิทยาศาสตร์ที่ต้องการพัฒนาวัคซีนป้องกันเชื้อเอชไอวีจาก DNA ได้ค้นพบว่ากลยุทธ์การรองพื้น สารกระตุ้น และตารางการฉีดที่เปลี่ยนแปลงไปหลายอย่างต้องได้รับการประเมินอย่างรอบคอบเพื่อออกแบบวัคซีน DNA ที่ดีที่สุดสำหรับต่อต้านเชื้อเอชไอวี

ทิศทางในอนาคต

แม้ว่าวัคซีนที่ใช้ DNA จำนวนมากกำลังได้รับการทดสอบในมนุษย์ทั่วโลก แต่ความท้าทายหลายประการยังคงขัดขวางไม่ให้มีการแปลแนวทางวัคซีนนี้ในคลินิก หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดที่เกี่ยวข้องกับวัคซีนดีเอ็นเอคือภูมิคุ้มกันต่ำในสัตว์และมนุษย์ขนาดใหญ่

นักวิจัยเชื่อว่าปริมาณ DNA ที่สูงขึ้นในช่วง 5 ถึง 20 มก. จะต้องถูกฉีดเข้าไปในมนุษย์ที่มีขนาดเฉลี่ยเพื่อเพิ่มภูมิคุ้มกันของวัคซีนที่ใช้ DNA ความท้าทายอีกประการหนึ่งของวัคซีนที่มี DNA เป็นพื้นฐานเกี่ยวข้องกับการปรับให้เหมาะสมของการถ่ายเลือด ซึ่งสามารถทำได้โดยการรวมพารามิเตอร์หลายอย่างเข้าด้วยกัน เช่น โปรโมเตอร์ของไวรัส/ยูคาริโอตแบบลูกผสม หรือการปรับแอนติเจนโคดอนให้เหมาะสม

เมื่อนำมารวมกัน วัคซีนดีเอ็นเอในอุดมคติจะหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพนอกเซลล์และเข้าสู่นิวเคลียสของเซลล์เป้าหมายได้สำเร็จเพื่อกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในระยะยาว