I diversi tipi di vaccini

Parliamo sui diversi tipi di vaccini che noi abbiamo in veterinaria, con i vantaggi e svantagi, e le possibili applicazioni di questi vaccini alle malattie virali particolari. I vaccini possono essere classificati in vario modo.

1) Possiamo avere una prima classificazione in relazione al metodo di produzione del vacino, e possiamo definire:
1.1) vaccini convenzionali e
1.2) vaccini novattivi, o non convenzionali.
Perche, col passaggio nel tempo, anche la vacinologiaç (ormai c'è anche questo termine, in tanto è bello, ma comunque che entrato nel vocabolario della virologia - la vaccinologia che è la scienza che studia i vaccini, si è ampliata notevolmente). Col passare del tempo anche i metodi di produzione dei vaccini si sono evoluti. Quindi, abbiamo:
1.1) Da un lato ci sono i vaccini convenzionali, quali che avete gia dentito parlare per le amplicazioni che possono avere sia nel campo di piccoli animali, che nei grossi animali, che si dividono in:
a. Vaccini vivi attenuati, (quindi: a stipiti vivi attenuati)
b. Vaccini inattivati.
Questa è la grossa classificazione che fino a pocchi anni fa va fatta,in relazione di metodi di produzione. 
1.2) I vaccini innovativi sono basati sul fatto che si possa intervenire sul genoma del virus, modificando il genoma di alcuni stipiti virali, producendo delle proteine virali ricombinanti (con metodo del DNA ricombinante). Esistono in relazione al metodo di produzione delle novità. Gia trovano applicazione in campo veterinario, a volte anche in campo umano.

2) In base invece al meccanismo di azione dei vaccini, li il pensiero piu comune è quella di dividere i vaccini in:
2.1) Immunogeni esogeni
2.2) Immunogeni endogeni.
Esiste un meccanismo di azione diverso di questi 2 grosse classificazione di vaccini.

2.1) Immunogeni ESOgeni
La sostanza immunogenica è già presente nell'inoculum stesso, in ciò che noi inoculiamo è gia presente, o sono gia presenti quelle sostanze che sono poi responsabili di una risposta di tipo ummunitario di un animale. (???? ????). Io inoculo la dose di una certa sostanza, (o mix di sostanze) questi antigeni vanno a contatto con il sistema immunitario (S.I), e si ha una risposta immunitaria. 

2.2) Immunogeni ENDOgeni
Negli immunogeni endogeni, la inoculazione determina la produzione di sostanze immunogene da parte delle cell. del animale vaccinato. Io inoculo qualcosa, che poi determina la produzione di una serie di sostanze immunogene da parte dell'ospite (proteine) e queste vanno a stimolare il sistema immunitario. Quindi il meccanismo di azione è un po' diverso. 
Nel primo caso abbiamo un'oculzione di qualcosa che gia di per sé stimola il S.I. 
Nel secondo caso abbiamo di un'oculazione di qualcosa, che poi determina una risposta di produzione di proteine da parte dell'ospite, che stimola il S.I.

Questa divisione si è fatta anche per includere i nuovi tipi di vaccini. Per darti un idea dei 2 categorie dei vaccini che rientrano nell'uno o nell'altra categoria: I vaccini inattivati rientrano nella prima categoria tra gli immunogeni esogeni, perché: Io inoculo un virus inattivato, e la risposta immunitaria avviene nei confronti delle proteine (glico-proteine) dei componenti del virus dirretamente da parte del S.I. 
Se invece, io inoculo un vaccino vivo attenuato (a stipite virale vivo ma attenuato), inoculo il virus vaccinale, questo si replica, produce le proteine virali, e l'organismo risponde con la R.I alle proteine virali, prodotte a seguito dell'infezione vaccinale (quindi, vaccino immunogeno endogeno). 
(00:08:08)
Queste sono 2 categorie che entrano, però ovviamente poi vedremo successivamente in questa classificazione, queste 2 grosse categorie, facciamo di entrate tutti i vaccini. Vaccini convenzionali, ma anche quelli novativi (di più recente sviluppo). Queste 2 categorie di vaccini (di immunogeni) corrispondono anche ad una diversa modalità di processare gli antigeni virali, perche:
· Nel primo caso (col l'immunogeni esogeni) gli Ag sono pre-formati, vengono somministrati, sono assunti dalle cellule, processati ed associati alle molecole di classe II del MHC (Complesso Maggiore di Histo compatibilità). Questi complessi stimolano principalmente i linfociti T helper (e quindi soprattutto una risposta umorale - poi vedremo riusciamo aver anche una risposta cell. mediata in qualche modo pacchettino anche risposta locale). Per questo meccanismo, a che fare con la R.I, (ho portato qualche elemento di immunologia), se io somministro un vaccino inattivato, un virus inattivato, o una sostanza immunogena (che deve immunizzare di per sé), ottengo questo tipo di risposta, che è prevalentemente di tipo umorale. Dal punto di vista delle conseguenze pratiche, nell'efficaci vaccini può avere conseguenze notevole.

· Invece, gli Ag prodotti dalle cellule stesse (vivo attenuato, il cui virus vaccinale deve infettare le cellule. Quando uttilizzo un vaccino vivo attenuato, ottengo una infezione blanda (????) controllata (perché il vaccino è attenuato, quindi a-virulento), però comunque infezione è! Perché il virus vaccinale deve replicarsi. A quel punto, sono le cellule che producono le proteine virali a seguito della replicazione del virus vaccinale. Si ha un meccanismo leggermente diverso di produzione dell'immunità. Gli Ag prodotti dalle cell. sono processati e presentati dal SI sulla superficie delle cellule in associazione con le molecole di classe I del CMI (=MHC). Questi complessi attivano principalmente i linfociti T citotossici, e stimolano molto bene l'immunità cell.-mediata (e anche l'immunità locale perché soprattutto quando la replicazione avviene, sostanze viene prodotte dalle virus). (00:11:32)
In sintesi, se io somministro un immunogeno esogeno, ho una risposta prevalentemente di tipo umorale (quindi associato agli anticorpi circolanti). Se io ho invece un immunogeno endogeno (una categoria diversa) ho un immunità che è molto più bilanciata, perche ho una risposta di tipo umorale, sicuramente, ma ho anche una buona risposta di tipo cell. - mediato, di tipo immunità locale. Quindi, in questo caso ho una risposta molto più articolata, molto più protettiva, molto più dura dura, e la risposta che sia vicina di più a quella di condizioni naturali, quando io ho un infezione naturale da parte di un virus.
Queste 2 tipi di immunogeni danno una R.I di tipo diverso. Ci sono diversi criteri per la scelta fra loro (la sicurezza, le globalità, il tipo di risposta che vuol ottenere, eec). Poi gli vedremo quando studieremo quel tipo di vaccino si usa, qual sono le possibilità di utilizzo, ecc.

Fra gli immunogeni esogeni, rientrano: 

1- Vaccini convenzionali inattivati. Si tratta di:
a. coltivare un virus
b. e poi inattivarlo con vari sostanze: la formalina, beta-proprio-lattone, Ziri - dina.
Quelle sostanze devono avere una sostanza inattivante a livello dell'acido nucleico virale, perché: devono conservare il più possibile il mosaico e la struttura antigenica del virus, possibilmente non devono alterare gli antigeni (perché altrimenti la R.I avviene verso qualcosa che è modificato), e nel contempo l'inattivazione deve colpire al cuore del virus, a livello dell'acido nucleico. Cioè rende l'a. nucleico incapace di innescare il processo di replicazione. A quel punto io inoculo qualcosa che è biologicamente inerte perché il virus non può moltiplicarsi. Questo e il classico esempio di un vaccino inattivato.
2- Ma, in questa categoria rientrano anche dei vaccini più nuovi, che sono già in commercio, che viene anche definiti vaccini a sub unità. (non inoculiamo l'intero virus, ma delle proteine che abbiamo individuato, glico-proteine o sostanze comunque virali, che noi abbiamo individuato come altamente immunogene).
Queste sub-unità possono essere frazionate, selezionate dal pool virale e poi inoculate, in questo caso inoculo qualcosa molto più purificato, anziché inoculare l'intero virus, o intere particelle virali inattivate, che contengono tutto un mosaico antigenico fra cui:
a. Ag che a me interessano sono quelli evocano la risposta di tipo protettivo,
b. ma anche Ag che in fondo interessano meno, perché in realtà non danno R.I estremamente protettiva. In questo caso io ovviamente seleziono queste sub unità. (00:16:30)
3- Attualmente queste sub-unità possono prodotte anche con metodi ricombinanti. Posso far produrle dei batteri, o con metodi del DNA ricombinante, quindi produrle artificialmente, senza vedere il virus in realtà. Partendo dal genoma che codifica per quella proteina. Posso far produrre una proteina a un batterio per poi produrre una quantità notevole per prepararci con una sostanza immunogena. (Si tratta sempre di un immunogeno esogeno, ma non è un virus, sono solo le proteine responsabili della risposta immunitaria protettiva).
4- ISCOMs (complessi immuno stimulanti = immuno-stimolating-complex) sono delle vere e proprie particelle virali. Sono delle piccole sostanze, che hanno una matrice intorno dei quali si depositano per interazioni di tipo idrofobico (una seri di proteine o di glico-proteine che noi abbiamo preparato in precedenza, e che stimolano anche nell'aspetto fisico.

5- ha risposta immunitaria. Hanno un nucleo inerte e intorno si stratificano delle proteine immuogene, che creano particelle virali che stimolano il SI. Il nostro SI, se la proteina viene presentata come se fosse sulla superficie di una particelle virale, reagisce meglio. Ha bisogno che gli antigeni siano presentati adeguatamente per rispondere adeguatamente. 
6- Vaccini sintetici, nello scegliere proteine immunogene, ma soprattutto i peptidi, verso i quali si producono anticorpi. Interessa la parte esposta della proteina. Della lunga catena amminoacidica della proteina, a noi interessa la parte esposta , esterna della proteina, non quelle interne, mascherate e non accessibili agli anticorpi. Per molti virus si è identificata la proteina immunogena e nell'ambito della stessa proteina si è identificata una sequenza di peptidi responsabili della risposta vera e propria. Ci sono per questo vaccini a peptidi sintetici. Piccoli peptidi si possono sintetizzare , proteine intere è più complesso sintetizzarle. Più andiamo nel piccolo e più il SI diventa esigente dal punto di vista della presentazione dell'antigene. Essendo strutture piccole, bisogna presentare bene la sostanza al SI, con eccipienti adeguati. 
Fra gli immunogeni esogeni rientrano i vaccini inattivati con i metodi convenzionali. Sono virus messi su terreni colturali, i fermentatori ( in cui produco litri di liquido colturale infetto, poi utilizzati per la purificazione e estrazione delle particelle virali).
Con questi vaccini necessario aggiungere adjuvanti. Questi hanno la proprietà di potenziare la risposta cellulo-mediata, una risposta povera nel caso dei vaccini inattivati. Si cerca di compensare la incapacità dei vaccini inattivati a dare una buona risposta immunitaria, grazie all'aggiunta di adjuvanti, per ottenere una adeguata risposta cellulo-mediata. 
Le cellule possono essere coltivate in una fiaschetta, per aumentare e ottimizzare al massimo la produzione di virus, come si può fare attraverso fermentatori che sono macchine complesse, in cui si controlla pH, contaminazione ecc. 
Si può avere anche la classica inoculazione in uova embrionale. 
I virus influenzali crescono bene, le uova embrionate sono una buona sede di replicazione. 
Le sub unità possono essere prodotte frazionando l'intero virus o attraverso la tecnica del DNA ricombinante. 
Conoscendo l'intero genoma del virus saprò quale è il gene che codifica per quella proteina che codifica per quella proteina. Individuata la sequenza genomica posso inserirla in un batterio e far così produrre al batterio una quantità immensa di quella proteina. 
Ci sono delle proteine di superficie, degli spikes, delle glicoproteine che sono proteine glicolisate. La cellula procariotica non riesce a fare questo in natura. Lo fa la cellula animale procariotica. 
Si utilizzano altri sistemi di produzione dell'antigene in cellule eucariote. 
In cellule procariote possiamo utilizzare il sistema quando si ha a che fare con gli antigeni sequenzialer, quando è importante solo la sequenza. 
Quando si ha a che fare con gli antigeni conformaziuonali, dove è importante anche la conformazione, dobbiamo ricorrere alla produzione in cellule eucariote. 
Il Baculovirus è un virus che infetta degli insetti. Esistono stipiti di questo virus. Questo virus può crescere in laboratorio. Viene modificato introducendo il gene che codifica per la proteina X, che a me interessa. Si inserisce poi il Baculovirus in cellule di insetto, in laboratorio ( in fiasche, bottiglie rotanti, fermentatori). Questo fa produrre una serie di proteine e anche quella proteina, di cui ho inserito il gene. Troverò quindi nell'insetto anche la proteina che mi interessa. Quella proteina, essendo prodotta da quel tipo di cellula, è una proteina che ha tutta la conformazione sterica ottimale così come ce l'ha quella nativa. 
Questo permetterà di assumere la corretta conformazione sterica. 
Se la proteina non stimola la corretta conformazione sterica, non si avranno i giusti recettori e la giusta risposta immunitaria. 
Molte proteine, essendo nella composizione nativa, si auto assemblano a mimare delle particelle virali ( molte proteine si auto assemblano fra loro e si hanno così delle Viral like particles, si tratta di capsidi vuoti, ,qualcosa che mima la particella virale senza che questa contenga l'acido nucleico). 
Le cellule possono essere lisate o congelate e scongelate per isolare poi la proteina che si cerca. 
I complessi immunostimolanti gli Ag sono assemblati e disposti in più copie sulla superficie di particelle submicroscopiche, che stimolano le particelle virali. Si ha una matrice che è il glicoside e intorno si stratificano delle proteine e tutto questo simula una particella virale. 
La matrice è composta da Quil A. I componenti sono tenuti insieme da interazioni idrofobiche. Evocano una immunità bilanciata ( se messi a contatto con le mucose anche locale). 
Emoagglutinine e neuroaminidasi, se vengono trattate bene e vengono protette mantenendo la loro azione enzimatica, queste particelle mantengono la loro attività biologica, cioè potranno dare la agglutinazione, o la lisi ovvero la penetrazione del muco delle cellule dell'apparato respiratorio. 
Se abbiamo ben rispettato queste proteine, queste esplicano la loro attività biologica. 
I peptidi sintetici : di molti peptidi si conosce quella che è la sequenza importante per la risposta immunologica. I picorna virus sono piccoli virus a DNA. Contengono 4 proteine, una struttura semplice (VP1, 2 , 3, 4). La VP1 È quella che determina la risposta immunitaria responsabile della protezione. All'interno ci sono i peptidi immunogeni (es. afta epizootica). 
Nel caso di questi vaccini però il problema è cambiato dalle cavie agli animali zootecnici. 
Ogni specie infatti ha la propria risposta immunitaria. 
Con la Elisa si possono preparare diversi peptidi che diversificano solo alcuni AA. La sequenza è quella più reattiva e io identifico quella che mi interessa. 
Si fa un lavoro di pesca.

Vantaggi e svantaggi degli immunogeni esogeni:

Gli immunogeno endogeni:

1- Vaccini vivi attenuati con i metodi convenzionali;

2- Stipiti vivi attenuati con metodi di tipo molecolare, con cui si ha la deiezione di geni attenuati nella virulenza ( lo stipite vaccinale si trattava con metodi empirici, si passava 100 volte su uova embrionale- se su conigli era detto 'lapinizzato', questi passaggi davano una serie di mutazioni per cui lo stipite si attenuava pur mantenendo le capacità immunogene; oggi si possono studiare dal punto di vista genomico il genoma virale direttamente senza affidarsi al caso; si può dal genoma di un virus togliere o inserire un gene senza togliere nulla alla capacità re plicativa del virus; se io tolgo un gene posso attenuare quel virus e ottengo un virus deleto, attenuato o parzialmente attenuato);

3- Vaccini basati su virus vettori, che trasportano un gene eterologo ( utilizzo ad esempio il virus del vaiolo umano, può essere manipolato con facilità. Posso inserire il gene che codifica per la proteina del gene della rabbia, si può così ottenere una risposta immunitaria anche per il virus della rabbia, perché gli animali mi producono proteine anche per il gene della rabbia. Sono virus che esprimono anche proteine estranee);

4- Vaccini di tipo genetico (se riusciamo a inoculare dei segmenti genomici all'interno delle cellule, si ha la trasfezione, cioè se in una cellula riesco a inserire determinati geni, questa cellula mi esprime i geni, producendo la proteina . Se noi inoculiamo direttamente all'interno della cellula il genoma del virus questo può essere in grado di replicarsi e portare alla produzione virale. Negli ultimi anni è stata fatta in vivo. Inoculando dei segmenti genomici in plasmidi (segmenti di DNA), si ha la produzione di proteine relative e essendo proteine estranee anche la produzione di anticorpi. Si inoculano segmenti di DNA che codificano per quelle proteine che a noi interessano.

I vaccini vivi attenuati con i metodi convenzionali:

Ci sono situazioni in cui per la stessa malattia si utilizza l'immunogeno esogeno, per altre circostanze il vivo attenuato. Non c'è una regola precisa, ma tanti fattori fanno propendere per un tipo di vaccino o un altro. 

La vaccinazione mediante inoculazione di segmenti di DNA che codificano per proteine virali immunogene.

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