Immunoprofilassi delle malattie infettive

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Immunoprofilassi delle malattie infettive

• Scopo prevenire linfezione (es. morbillo,
  poliomielite .)
• prevenire la malattia (es.poliomielite,
  rabbia, .)
• Attiva Vaccini
• Passiva Immunoglobuline

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Vaccini antivirali

• Presuppongono la conoscenza dei meccanismi di
  difesa antivirale
• Inattivazione del virus libero
• Eliminazione delle cellule infettate
• Meccanismo di resistenza alla reinfezione

• Presuppongono la conoscenza della
• patogenesi della malattia causata dal virus

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(No Transcript)
4
(No Transcript)
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Tre siti principali di replicazione virale

• mucosa del tratto respiratorio e GI Rhino
  myxo corona parainfluenza respiratory
  syncytial rota
• infezione delle mucose e successiva
  disseminazione per via ematica o nervosa
  picorna measles mumps HSV varicella
  hepatitis A and B
• Ingresso diretto nel sangue per iniezione o
  puntura di insetto hepatitis B alpha flavi
  bunya rhabdo
• Difese locali, IgA secretorie importanti in 1 e 2

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Vaccini

• Stimolano il sistema immunitario a produrre
  anticorpi
• Attivano limmunità cellulo-mediata

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Problemi nella preparazione del vaccino

• Individuazione degli antigeni protettivi
• (es. HA, HBsAg ..)
• Immunogenicità
• Assenza di reazioni crociate con autoantigeni
• Disponibilità
• Sicurezza
• distribuzione

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Vaccini a virus inattivati

• Coltivazione del virus
• ?in animali (rabbia-cervello di topo)
• ? in uova embrionate (influenza)
• ? in colture cellulari (polio-cellule di rene
  di scimmia rabbia- fibroblasti diploidi umani)
• Purificazione e concentrazione
• Inattivazione (formalina, ?-propiolattone)

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Vaccini prodotti da componenti virali

• A subunità
• ? disgregazione dei virioni- e purificazione
  degli antigeni scelti (influenza-emoagglutinina)
• ? purificazione dellantigene dal sangue
  (HBsAg)
• ? Produzione di antigeni ricombinanti (HBsAg
  in cellule di lievito)
• Peptidi di sintesi

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• Necessitano di almeno due somministrazioni e
• successivi richiami

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Vaccini a virus attenuati

• Virus da specie correlate ( vaiolo bovino per
  vaiolo umano)
• Virus attenuati mediante passaggi in ospiti
  diversi (febbre gialla in topo e nelle uova
  polio passaggi ripetuti in cellule di rene di
  scimmia morbillo in uova embrionate)
• Riassortimento e ricombinazione genica

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Inducono una infezione
E sufficiente (teoricamente) una sola
somministrazione seguita da richiami a distanza
di anni
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Alla base dellattenuazione ci sono mutazioni
nel genoma virale
La stabilità dellattenuazione dipende dal
numero delle mutazioni responsabili
dellattenuazione
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Ostacolano la circolazione del virus
selvaggio Possibile eradicazione del virus
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Vaccino di Sabin
Vaccino di Salk
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I vaccini antipolio

• Vaccino di Sabin virus polio 1,2,3 attenuati
• Prevenzione infezione
• Vaccino di salk virus polio 1,2,3 inattivati
• Prevenzione malattia

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Polio Vaccine
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(No Transcript)
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Total casesSweden and Finland
10000
Killed (Salk) vaccine
1000
Reported cases
100
10
1
0
1950
1955
1960
1965
1970
1975
20
100
Inactivated (Salk) vaccine
Cases per 100,000 population United States
10
Oral vaccine
1
Reported cases per 100000 population
0.1
0.01
0.001
1950
1960
1990
1970
1980
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Sabin Polio Vaccine

• Attenuation by passage in foreign host
• More suited to foreign environment and less
  suited to original host
• Grows less well in original host
• Polio
• Monkey kidney cells
• Grows in epithelial cells
• Does not grow in nerves
• No paralysis
• Local gut immunity (IgA)

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Salk Polio Vaccine

• Formaldehyde-fixed
• No reversion

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Vaccino anti-HBV

• HBsAg plasma-derivato
• Limitata disponibilità
• Elevato costo
• HBsAg ricombinante
• Disponibilità illimitata
• Basso costo

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New Methods
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Vaccino antinfluenzale

• trivalente tipo A(H3N2), A(H1N1), tipo B
• A virus inattivati
• Somministrazione parenterale (i.m.)
• A subunità (HA, N)
• Somministrazione parenterale (i.m.)
• A virus attenuati
• Somministrazione per via endonasale

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Vaccino antinfluenzale

• Tempi lunghi di preparazione del vaccino
• Scelta della composizione entro febbraio
• Necessità di ottenere virus ricombinanti
• HA ed N dei ceppi umani altri geni da ceppi
  adattati alluovo.

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FluMist
A differenza dei ceppi selvaggi, i ceppi di
virus attenuati inclusi nel vaccino sono
modificati così che non si moltiplicano bene a
37C (mutanti ts) ma si replicano a sufficienza
per indurre una immunità protettiva
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New Methods
Recent flu vaccine from Aviron Passage
progressively at cold temperatures TS mutant in
internal proteins Can be re-assorted to so that
coat is the strain that is this years flu strain
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(No Transcript)
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Vaccines

• 1796 Jenner wild type animal-adapted virus
• 1800s Pasteur Attenuated virus
• 1996 DNA vaccines
• The third vaccine revolution

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DNA Vaccines
Gene for antigen
Muscle cell
plasmid
Muscle cell expresses protein - antibody made CTL
response
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Vaccini a DNA

• Gene per limmunogeno
• inserimento del gene
• in plasmide di espressione
• trasformazione e crescita
• dei batteri,
• purificazione del plasmide
• Immunizzazione con il plasmide

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Il vettore di espressione

• Plasmide, preferibilmente in forma superavvolta,
  comprendente
• origine della replicazione batterica (ori)
• gene marker per la selezione (res kanamicina)
• sequenze codificanti lantigene
• sequenze regolatrici della trascrizione
  (promotore, enhancer)
• sequenze di arresto della trascrizione
• elementi opzionali .

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Inoculazione del vaccino a DNA

• Parenterale
• ?iniezione del DNA in fisiologica con ago
  ipodermico
• ?gene gun di sferette doro coperte di DNA
• Mucosale
• ? intranasale
• ? gene gun (mucosa vaginale)

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(No Transcript)
36
(No Transcript)
37
Analisi comparativa

• Vantaggi dei vaccini a DNA per facilità di
  sviluppo e produzione e costi
• Facilità di trasporto e conservazione analoga a
  v. inattivati, superiore a v. attenuati

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Sicurezza

• Integrazione 1150.000 nuclei
• Tolleranza 1 solo caso osservato
• Autoimmunità. Non gt che per altri vaccini
• Anticorpi anti-DNA. Nessuna dimostrazione

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DNA Vaccines

• Plasmids are easily manufactured in large
  amounts
• DNA is very stable
• DNA resists temperature extremes so storage and
  transport are straight forward
• DNA sequence can be changed easily in the
  laboratory. This means that we can respond to
  changes in the infectious agent
• By using the plasmid in the vaccinee to code for
  antigen synthesis, the antigenic protein(s) that
  are produced are processed (post-translationally
  modified) in the same way as the proteins of the
  virus against which protection is to be produced.
  This makes a far better antigen than purifying
  that protein and using it as an immunogen.

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DNA Vaccines

• Mixtures of plasmids could be used that encode
  many protein fragments from a virus/viruses so
  that a broad spectrum vaccine could be produced
• The plasmid does not replicate and encodes only
  the proteins of interest
• No protein component so there will be no immune
  response against the vector itself
• Because of the way the antigen is presented,
  there is a CTL response that may be directed
  against any antigen in the pathogen. A CTL
  response also offers protection against diseases
  caused by certain obligate intracellular
  pathogens (e.g. Mycobacterium tuberculosis)

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DNA Vaccines

• Possible Problems
• Potential integration of plasmid into host
  genome leading to insertional mutagenesis
• Induction of autoimmune responses (e.g.
  pathogenic anti-DNA antibodies)
• Induction of immunologic tolerance (e.g. where
  the expression of the antigen in the host may
  lead to specific non-responsiveness to that
  antigen)

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(No Transcript)
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DNA Vaccines

• DNA vaccines produce a situation that reproduces
  a virally-infected cell
• Gives
• Broad based immune response
• Long lasting CTL response
• Advantage of new DNA vaccine for flu
• CTL response can be against internal protein
• In mice a nucleoprotein DNA vaccine is effective
  against a range of viruses with different
  hemagglutinins

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Towards an anti-HIV Vaccine

• Questions
• For a vaccine what are the measures of
  protection?
• Can we overcome polymorphism?
• What are the key antigens?
• Attenuated or killed or neither?
• Mucosal immunity critical?
• Prevent infection or prevent disease?
• Animal models
• How does HIV kill cells anyway?

45
Towards an anti-HIV Vaccine
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Towards an anti-HIV Vaccine
Since 1986 gt 15 SUBUNIT VACCINES Based on
gp160/gp120 All safe None effective Low levels
of strain-specific antibodies that quickly
disappear Only ephemeral effects of
cell-mediated immunity All done with gp160/gp120
of syncytium-inducing virus None tested on large
groups of high risk people
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Towards an anti-HIV Vaccine

• A Classical Approach?
• December 1992 Live attenuated SIV vaccine
  protected all monkeys for 2 years against massive
  dose of virus
• All controls died
• cell mediated immunity was key

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Towards an anti-HIV Vaccine

• Problems for all vaccines
• Enhancing antibody
• Vaccine may be immunosuppressive (anti-MHC)

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Towards an anti-HIV Vaccine

• Summary of problems
• Virus can hide in cells
• Cell-cell transmission
• Ethical problems
• Lack of animal models
• Immuno-silent sugars
• Polymorphism/hypervariability DRIFT
• Activation of same cells that virus infects
• Useless if T4 cells are depleted
• Blood brain barrier
• Oncogenicity

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New methods
Anti-idiotype vaccine
Virus
epitope
Antibody with epitope binding site
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Anti-idiotype vaccine cont
Make antibody against antibody idiotype
Anti-idiotype antibody mimics the epitope
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Anti-idiotype antibody cont 2
Use anti-idiotype antibody as injectable vaccine
Use as vaccine
Binds and neutralizes virus
Antibody to anti-idiotype antibody
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Vaccini a DNA-basi storiche

• Linoculazione di DNA plasmidico puro (naked DNA)
  in muscolo di topo induce lespressione del gene
  reporter nelle fibre muscolari (Wolff et al 1990)
• Se la proteina del gene reporter è antigenica
  (ormone della crescita umano nel topo) si
  sviluppa una risposta immunitaria verso questa
  proteina (Tang et al 1992)

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Vaccini a DNA-basi storiche2

• Vaccino a DNA protegge il topo (Ulmer et al 1993)
  e il pollo (Robinson et al 1993) da un challenge
  letale con virus influenzale

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Vaccini a DNA tempistica

• 1992 dimostrazione di immunogenicità
• 1993 primi studi protezione
• 1994 denominazione WHO
• 1995 prima sperimentazione umana
• 1996 FDA note
• 1998 sperimentazioni sulluomo HIV, malaria,
  influenza, herpes, HBV