Microrganismos na produção de Microrganismos na produção de vacinasvacinas

Michele Pepe Cerqueiramicpepe2@yahoo.com.br

12 de abril de 2011

Graduação em BiotecnologiaDisciplina de Biotecnologia Microbiana II

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”

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

A erradicação da varíola pela vacinação.

Janeway, 2010

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

Por que não existem Por que não existem vacinas para todos vacinas para todos agentes infecciosos agentes infecciosos

importantes?importantes?

Doenças para as quais vacinas efetivas ainda são necessárias.

Janeway, 2010

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

Critérios para uma vacina

efetiva

Tipos de vacinaAtenuada ou replicanteInativada ou morta Subunidade Conjugadas Recombinante

Biotecnologia Biotecnologia convencionalconvencional

Biotecnologia Biotecnologia modernamoderna

“ “DNA DNA recombinante”recombinante”

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

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

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

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

Atenuação

Metodologia tradicional

Atenuação

Metodologia do DNA

recombinante

InativaçãoMétodos físicos

calorultravioleta

Métodos químicos FormaldeídoAgentes alquilantes (β-propiolactona,

etieneimina) Ligam cruzadamente as cadeias de ácido nucléico

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

Vantagens e desvantagens

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...

Vacinas de subunidade

Recombinant clones

Mais de 120 produtos terapêuticos recombinantesMais de 120 produtos terapêuticos recombinantes

Vacinas vetorizadas

Vacinas gênicas (DNA)

Produção de vacinasI. Seleção de cepas ou antígenosII. Preservação de cepasIII. MultiplicaçãoIV. PurificaçãoV. Inativação ou atenuação

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)

Antígenos víricos : envelope

PROJEÇÕES:HEMAGLUTININAS

NÚCLEO-CAPSÍDEO

ENVELOPE:GLICO/LIPO/PROTEINAS

PROJEÇÕES:PROJEÇÕES:CORONACORONA

Antígenos bacterianosAntígenos bacterianos

FLAGELOS

RIBONUCLEO-PROTEINAS

MEMBRANACELULAR

PAREDE CELULAR

CÁPSULAPILIPILI

Enzimas CelularesEnzimas Celulares

Liofilização

Ultrafreezer -80

Nitrogênio líquido -196

2. Preservação de cepas

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)

Relação volume meio – capacidade do frasco

0,2 (20%)

Inóculo – 5 a 10%

Cultivo celular

Ovos entre 7 a 19 dias

EstáticoHomogênio

Células renais de bovino – cultivo primário

Efeito citopático – 30 h

Efeito citopático – 48 h

4. Purificação

4. Purificação

Centrífugas

4. Purificação

Cromatografia

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)

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

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

Controle de vacinasControle de vacinasInocuidadePurezaEsterilidadeEficácia

sorologiadesafio

Vacina IdealBaixo CustoFácil estocagem (Temp. ambiente)Dose únicaProteção duradoura

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.

Periódicos

Calendário básico de vacinação da criança

Calendário básico de vacinação da criança

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

micpepe2@yahoo.com.br