Por que vacinas? Vacinologia Reversa - uma introdução. Vacinologia Clássica. Vacinas clássicas. Vacinas de 2 ª geração 08/01/2013

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1 Por que vacinas? Vacinologia Reversa - uma introdução Prof. Alan McBride Vacinologia e Engenharia de Vacinas Biotecnologia, UFPel Doenças infecciosas são a principal causa de morte; Metade por bactéria. Até agora são as ferramentas mais efetivas para prevenir uma doença infecciosa. Surtos de doenças infecciosas emergentes: Resistência aos antibióticos; patógenos novos para humanos; incidência maior. Dezenas de doenças infecciosas novas previstas nas décadas futuras. Vacinologia Clássica Princípios empíricos de Pasteur (século 19): Isolamento Inativação Injeção do agente causativo Estimulou desenvolvimento de vacinas durante o século 20. Vacinas clássicas Microorganismos inativados Hepatite A, Pólio, Yersinia pestis, Vibrio cholera Vivo-modificado MMR (Tríplice viral), BCG, Pólio, Febre amarela Vacinas de subunidade Hepatite B, Doença de Lyme (Borrelia burgdorferi), Coqueluche (Bordetella pertussis) Problemas com abordagem clássica: Todos os patógenos podem ser cultivados? Meio de cultura caro; Biossegurança; Falha de atenuação; Tempo de desenvolvimento (décadas). Vacinas de 2 ª geração Tecnologia de DNA recombinante: Cepas atenuadas racionalmente Componentes antigênicos purificados (ex. Toxinas) Problemas: Ainda leva tempo Não identificou vacina universal Ex. Meningocócico B 1

2 Vacinologia Reversa Genômica Analise in silico das sequências genômicas Genome mining Genômica funcional e estrutural Impacto de genômica na descoberta de vacinas Estratégias originais para vacinas 3ª geração. Sequências disponíveis aumentaram bases no GenBank Até genomas Bioinformática Vacinologia Reversa Genome mining Genômica comparativa e experimental Identificar candidatas de vacinas rapidamente Vacinas da 3ª geração A abordagem in silico Sequências genômica de bactéria, vírus ou parasitos são o início. Os dados são confirmados no laboratório. Metas: Fatores de patogenicidade Proteínas secretadas ou associadas à membrana externa Algoritmos identificam proteínas expostas na superfície Proteínas acessíveis aos anticorpos. Precisa entender a biologia da patógeno. Tipos de antígenos expostos ao sistema imune. Os alvos 570 proteínas putativas expostas na superfície: BLASTX identificou proteínas citoplasmáticas (inúteis); Identificou proteínas localizadas na membrana externa: Psi-BLAST FASTA MOTIFS FINDPATTERNS PSORT Comparou as sequências para sorogrupo A e N. gonorrhoeae >98% conservadas em cepas de MenA >95% conservadas em cepas de N. gonorrhoeae 2

3 350 ORFs expressadas em E. coli: Proteínas com cauda de His- or GST- 70 lipoproteínas 96 proteínas periplasmáticas 87 proteínas da membrana interna 45 Proteínas da membrana externa 52 Proteínas sem local definida. Proteínas recombinantes foram usadas para imunizar camundongos: Soro imune identificou proteínas expostas na superfície das cepas MenB. Soro avaliado para atividade antibacteriana. 85 proteínas positivas em 1 ou mais ensaios 7 positivas em todos os ensaios. Passos básicos em Vacinologia Reversa 4CMenB vacina universal para MenB: Coquetel da vesícula de membrana externa e 3 antígenos: fhbp::gna2091; NadA e NHBA::GNA1030 Foram identificados pelo vacinologia reversa Atualmente foi aprovado pelo European Medicines Agency (EMA) novembro de Hadad et al. APMIS Sep;120(9): doi /j x Foram aplicados aos outros patógenos Streptococcus pneumoniae Chlamydia pneumoniae Bacillus anthracis Porphyromonas gingivalis Mycobacterium tuberculosis Helicobacter pylori 3

4 O próximo capitulo em vacinologia reversa Musser. Nature Biotechnology 24, (2006) doi: /nbt O futuro... Repertório global gênico das espécies relevantes Pan-genoma: Genes principais em todas as espécies mais os genes dispensáveis Genômica Transcriptômica Proteômica Metabolômica Vacinômica (?) As -ômicas Vacinologia reversa pan-genômica. Seleção de isolados Vírus Como as ômicas contribuem para a vacinologia reversa. Vírus Hepatite C SARS HIV Engenharia de vacinas Hospedeiro-patógeno 4

5 Efeitos colaterais Referências Descobrimento de pili em patógenos Gram positivos; Descoberta da proteína fator G em meningococo, que se liga ao factor H complemento em humanos; Bambini & Rappuoli 2009 Drug Disc. Today 14: Davies & Flower 2007 Drug Disc. Today 12: