Τα DNA εμβόλια χρησιμοποιούν μικρά, κυκλικά μόρια DNA, τα οποία ονομάζονται πλασμίδια. Τα τελευταία περιέχουν συνήθως ένα γονίδιο ενός βακτηρίου ή ιού το οποίο μεταφράζεται παράγοντας μία πρωτεΐνη του παθογόνου, εκκινώντας έτσι την ανοσιακή απόκριση του οργανισμού.

Το εμβόλιο ZyCoV-D για παράδειγμα, το οποίο αναπτύχθηκε προσφάτως στην Ινδία, χρησιμοποιεί την παραπάνω τεχνολογία. Το πλασμίδιο του DNA που περιέχει μεταφέρει τη γενετική πληροφορία για την παραγωγή της πρωτεΐνης ακίδας του SARS-CoV-2.

Μετά την είσοδό του σε ένα κύτταρο του ανθρώπου, το πλασμίδιο ταξιδεύει στο κυτταρόπλασμα και εισέρχεται στον πυρήνα του κυττάρου. Τα ένζυμα που βρίσκονται εκεί μετατρέπουν το γονίδιο του πλασμιδίου σε αγγελιαφόρο RNA (mRNA). Το τελευταίο εισέρχεται και πάλι στο κυτταρόπλασμα όπου μεταφράζεται με αποτέλεσμα την παραγωγή της πρωτεΐνης του παθογόνου.

Το ανοσοποιητικό σύστημα ανιχνεύει την πρωτεΐνη του παθογόνου ως «ξένο» σώμα και εκκινεί την ανοσιακή απόκριση. Η απόκριση αυτή εξελίσσεται σταδιακά, καθώς το ανοσοποιητικό σύστημα δεν έχει συναντήσει στο παρελθόν το παθογόνο.

Μέσω του παραπάνω μηχανισμού, ο εμβολιασμός οδηγεί σε παραγωγή ανοσιακών κυττάρων μνήμης. Όταν τελικά μολυνθούμε με το παθογόνο, τα παραπάνω κύτταρα θα αναγνωρίσουν το βακτήριο ή τον ιό και θα αποτρέψουν τη σοβαρή νόσηση.

Τα πλασμίδια του DNA αποδομούνται εντός λίγων εβδομάδων, ωστόσο τα κύτταρα μνήμης του ανοσοποιητικού συστήματος παραμένουν και προσφέρουν ανοσία μακροπρόθεσμα γι’ αυτό το παθογόνο.

Διαφορές DNA και mRNA Εμβολίων

Όπως συμβαίνει και με τα mRNA εμβόλια, τα εμβόλια DNA μεταφέρουν επίσης γενετική πληροφορία για τη σύνθεση μίας πρωτεΐνης του ιού.

Αν και τα δύο είδη εμβολίων έχουν ορισμένες ομοιότητες, στην πραγματικότητα ο μηχανισμός δράσης τους διαφέρει σημαντικά.

Προκειμένου ένα DNA εμβόλιο να είναι αποτελεσματικό, αυτό σημαίνει ότι το πλασμίδιο θα πρέπει να διαπεράσει την κυτταρική μεμβράνη, να εισέλθει στο κυτταρόπλασμα και ακολούθως να φτάσει στον πυρήνα του κυττάρου.

Αντίθετα, στα mRNA εμβόλια, με την είσοδο του mRNA στο κυτταρόπλασμα, η αλληλουχία αρχίζει αμέσως να μεταφράζεται από τα ένζυμα που βρίσκονται εκεί.

Καθώς τα εμβόλια DNA πρέπει να εισέλθουν στον πυρήνα του κυττάρου προκειμένου να αρχίσει να δημιουργείται ανοσία, η ανοσιακή απόκριση που εμφανίζεται στα εμβόλια αυτά είναι ηπιότερη σε σχέση με τα εμβόλια mRNA.

Ωστόσο, από ένα πλασμίδιο DNA παράγονται αρκετά αντίγραφα mRNA. Αυτό συμβαίνει γιατί όταν το πλασμίδιο εισέλθει στον πυρήνα του κυττάρου, μεταγράφεται αρκετές φορές σε mRNA με αποτέλεσμα τελικά να παραχθούν περισσότερες πρωτεΐνες του παθογόνου συγκριτικά με τα mRNA εμβόλια.

Το γεγονός ότι τα DNA εμβόλια δημιουργούν χαμηλότερη ανοσία σε σχέση με τα mRNA δεν τα καθιστά αυτομάτως άχρηστα. Γνωρίζουμε σήμερα ότι η αυξημένη φλεγμονή από τα εμβόλια mRNA μπορεί να περιορίσει τη διαθεσιμότητά τους για ορισμένους πληθυσμούς.

Αν και ανεπιθύμητες ενέργειες που σχετίζονται με τη φλεγμονή από τα mRNA εμβόλια, όπως οι μυαλγίες, είναι αποδεκτές σε μία περίοδο πανδημίας, στην πραγματικότητα περιορίζουν τη χρήση των εμβολίων αυτών σε άλλες λοιμώξεις.

Τα mRNA εμβόλια είναι επίσης ιδιαίτερα ευαίσθητα και πρέπει να διατηρούνται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Αντιθέτως, τα DNA εμβόλια είναι πιο σταθερά και αποθηκεύονται ευκολότερα σε σχέση με τα εμβόλια mRNA.

Σήμερα, οι ιδιαίτερες συνθήκες που απαιτούνται για την αποθήκευση και μεταφορά των εμβολίων mRNA έχουν καταστήσει αδύνατη τη διανομή τους σε αναπτυσσόμενες χώρες.

Τα εμβόλια DNA, αντιθέτως, όπως για παράδειγμα το ZyCoV-D διατηρούνται σε θερμοκρασία δωματίου για τουλάχιστον 3 μήνες ή για μεγαλύτερη διάρκεια σε θερμοκρασίες 2-8 °C.

Πλεονεκτήματα των DNA και mRNA Εμβολίων σε Σχέση με τα Υπόλοιπα

Τόσο τα DNA όσο και τα mRNA εμβόλια είναι γενετικά εμβόλια που έχουν μία σειρά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα συμβατικά.

Ορισμένα από τα τελευταία χρησιμοποιούν εξασθενημένους ή αδρανοποιημένους ιούς ή βακτήρια προκειμένου να προκαλέσουν ανοσιακή απόκριση. Η προσέγγιση αυτή οδηγεί συχνά σε μειωμένη ανοσία σε σχέση με την επιθυμητή.

Τα ανασυνδυασμένα εμβόλια με υπομονάδες χρησιμοποιούν ιικές ή βακτηριακές πρωτεΐνες που έχουν παραχθεί από μύκητες ή βακτήρια. Τα εμβόλια αυτά δεν προκαλούν ισχυρή ανοσιακή απόκριση και επομένως ενδέχεται να χορηγηθούν σε πολλαπλές δόσεις. Η διαδικασία παραγωγής τους είναι επίσης αρκετά δύσκολη.

Αντίθετα με τα εμβόλια που χρησιμοποιούν εξασθενημένα ή αδρανοποιημένα παθογόνα, τα εμβόλια DNA και mRNA μεταφέρουν μόνο την πληροφορία για την παραγωγή μίας πρωτεΐνης, επομένως δεν είναι δυνατό να μολύνουν κύτταρα με αποτέλεσμα την παραγωγή νέων παθογόνων. Επιπλέον, τα εμβόλια αυτά ενεργοποιούν όλα τα τμήματα του ανοσοποιητικού συστήματος με αποτέλεσμα να δημιουργούν καλύτερη ανοσία σε σχέση με τα εμβόλια που χρησιμοποιούν εξασθενημένους ιούς ή υπομονάδες.

Τέλος, η διαδικασία παρασκευής των εμβολίων DNA και mRNA είναι σχετικά απλή, γεγονός που επιτρέπει τη μαζική παραγωγή τους.

Ποια Εμβόλια DNA Χρησιμοποιούνται Σήμερα;

Τα τελευταία 30 χρόνια έχουν γίνει εκτεταμένες μελέτες με σκοπό να βελτιωθεί η ανοσιακή απόκριση που προκαλούν τα DNA εμβόλια. Οι τρεις προσεγγίσεις που εφαρμόστηκαν για την επίτευξη του παραπάνω στόχου ήταν η ενίσχυση της σταθερότητας του πλασμιδίου, η αλλαγή της αλληλουχίας του DNA και η χρήση ενισχυτικών ουσιών για τη βελτίωση της ανοσιακής απόκρισης.

Αρκετές έρευνες έχουν εξετάσει επίσης εναλλακτικές οδούς χορήγησης για τα DNA εμβόλια. Αν και τυπικά τα εμβόλια χορηγούνται ενδομυϊκά ή ενδοφλεβίως, σήμερα εξετάζονται νέες μέθοδοι που δεν χρησιμοποιούν ενέσεις.

Μέχρι προσφάτως, τα DNA εμβόλια είχαν χρησιμοποιηθεί μόνο στην κτηνιατρική εξ’ αιτίας της περιορισμένης ανοσιακής απόκρισης που προκαλούν στον άνθρωπο. Το DNA εμβόλιο για την COVID-19 που ανέπτυξε η Zydus Cadila αποτελεί το πρώτο εμβόλιο αυτής της κατηγορίας που εγκρίνεται για τον άνθρωπο.

Η έγκριση αυτή αποτελεί σημείο σταθμό στην ανάπτυξη των DNA εμβολίων.

Το εμβόλιο ZyCoV-D δεν χρησιμοποιεί ένεση και χορηγείται με ένα μηχανισμό που ασκεί πίεση στην επιφάνεια του δέρματος.

Αυτή τη στιγμή διεξάγονται αρκετές κλινικές δοκιμές που εξετάζουν τη χρησιμότητα των DNA εμβολίων σε διάφορα λοιμώδη νοσήματα, μεταξύ των οποίων ο HIV, ο Ebola, ο Zika, η γρίπη και ο ιός των ανθρωπίνων θηλωμάτων.

Τα εμβόλια DNA εξετάζονται επίσης και σε διάφορες μορφές καρκίνου, μεταξύ των οποίων ο καρκίνος του παγκρέατος, ο καρκίνος του μαστού και ο καρκίνος του τραχήλου.