Graduação em Biotecnologia Disciplina de Biotecnologia ... · Microrganismos e vacinas: das vacas...
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Microrganismos e vacinas: das Microrganismos e vacinas: das vacas as vacinas recombinantesvacas as vacinas recombinantes
Michele Pepe [email protected]
03 de abril de 2012
Graduação em BiotecnologiaDisciplina de Biotecnologia Microbiana II
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Conceito
VACINA ���� 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”
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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
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A erradicação da varíola pela vacinação.
Janeway, 2010
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-75,086.63226.611 (1985)Hepatite B
-99,9216~20.000 (1984)Haemophilusinfluenza tipo B
-98,33261560 (1923)Tétano
-99,981257.686 (1969)Rubéola
-100,0021.269 (1952)Poliomielite
-96,8418.957265.269 (1934)Coqueluche
-99,90236152.209 (1968)Caxumba
-99,9937894.134 (1941)Sarampo
-99,990206.939 (1921)Difteria
Alteração percentual
N° de casos 2004
N° máximo de casos (ano)
Doença
Abbas et al., 2008
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Por que não existem vacinas Por que não existem vacinas para todos agentes para todos agentes
infecciosos importantes?infecciosos importantes?
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Doenças para as quais vacinas efetivas ainda são necessárias.
Janeway, 2010
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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
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Critérios para uma vacina
efetiva
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Tipos de vacina
�Atenuada ou replicante
�Inativada ou morta
�Subunidade
�Conjugadas
�Recombinante
Biotecnologia Biotecnologia convencionalconvencional
Biotecnologia Biotecnologia modernamoderna
““DNA recombinanteDNA recombinante””
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Experiências clínicas em andamento para várias infecções
Vacinas de DNA
Experiências clínicas de antígenos HIV em vetor canaripox
Vetores virais
Hepatite (proteínas recombinantes)Vacinas sintéticas
Haemophilus influenzae, pneumococoVacinas conjugadas
Toxóide tetânico, toxóide diftéricoVacinas de subunidades (antígenos)
Pólio, raivaVírus atenuados vivos
BCG, cóleraBactérias vivas atenuadas ou mortas
Exemplos Tipo de vacina
Exemplos de vacinas
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Tipos mais comuns de vacinas bacterianas
MO inativadoYersinia pestisPeste
Proteínas de membrana externa
Neisseria meningitidis(Sorogrupo b)
Meningite meningocócica B
Polissacarídeos capsularesNeisseria meningitidis(Sorogrupo C)
Meningite meningocócica C
Exotoxina inativada(toxóide)
Clostridium tetaniTétano
Exotoxina inativada(toxóide)
Corynebacteriumdiphteriae
Difteria
MO atenuadoMycobacterium bovisTuberculose
MO inativadoSalmonella typhiFebre tifóide
MO inativado ou atenuado
Vibrio chloreaCólera
MO inativadoBordetella pertussisCoqueluche (pertussis)
Composição básica da vacina
MO empregado no preparo
Proteção contra
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Tipos mais comuns de vacinas virais
Vírus atenuadoTogaviridaeFlavivirusFebre amarela
Vírus atenuado-ParamyxovirusCaxumba
Vírus atenuadoParamyxoviridaeMorbillivirusSarampo
Vírus vivo ou inativado
OrthomyxoviridaeInfluenzavirusInfluenza
Vírus atenuadoTogaviridaeRubivirusRubéola
Vírus inativadoRhabdoviridaeLyssavirusRaiva
Vírus atenuadoPoxviridaePoxvirusVaríola
Vírus inativado (Salk)
Vírus atenuado (Sabin)
PicornaviridaePoliovirusPoliomielite
FamíliaGênero
Composição básica da vacina
MO empregado no preparoProteção
contra
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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
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Atenuação
Metodologia tradicional
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Atenuação
Metodologia do DNA
recombinante
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Inativação
�Métodos físicos
�calor
�ultravioleta
� Métodos químicos
�Formaldeído
�Agentes alquilantes (β-propiolactona,
etieneimina) � Ligam cruzadamente as
cadeias de ácido nucléico
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Vacina de subunidade
�Usa somente fragmentos antigênicos ou produtos
de um microrganismos
�Maior imunogenicidade
�Normalmente administrado com adjuvantes
� Toxóides: toxina bacteriana atenuada, que se
tornam inócuas, mas permanecem imunogênicas
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Vantagens e desvantagens
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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...
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Vacinas de subunidade
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Recombinant clones
Mais de 120 produtos terapêuticos recombinantesMais de 120 produtos terapêuticos recombinantes
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Vacinas vetorizadas
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Vacinas gênicas (DNA)
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Produção de vacinas
I. Seleção de cepas ou antígenos
II. Preservação de cepas
III. Multiplicação
IV. Purificação
V. Inativação ou atenuação
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1. Seleção de cepas ou antígenos
SorotiposSorotiposVVíírus da febre aftosa: rus da febre aftosa: O, A, CO, A, C, SAT, SAT--1, SAT1, SAT--2, SAT2, SAT--3 e 3 e ÁÁsiasia--11
Streptococcus pneumoniae: + 90 (4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F e 23F)
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Antígenos víricos :envelope
Antígenos víricos :envelope
PROJEÇÕES:HEMAGLUTININAS
NÚCLEO-CAPSÍDEO
ENVELOPE:GLICO/LIPO/
PROTEINAS
PROJEPROJEÇÇÕES:ÕES:CORONACORONA
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AntAntíígenos bacterianosgenos bacterianos
FLAGELOS
RIBONUCLEO-PROTEINAS
MEMBRANACELULAR
PAREDE CELULAR
CÁPSULA
PILIPILI
Enzimas CelularesEnzimas Celulares
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Liofilização
Ultrafreezer -80
Nitrogênio líquido -196
2. Preservação de cepas
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3. Multiplicação
-- Conhecimento das caracterConhecimento das caracteríísticas biolsticas biolóógicas do MOgicas do MO
-- Meios de cultivo (25 a 3500 L)Meios de cultivo (25 a 3500 L)
-- FermentaFermentaçção (ão (bioreatoresbioreatores); amplia); ampliaçção de escala (ão de escala (scalescale upup))
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Relação volume meio – capacidade do frasco0,2 (20%)
Inóculo – 5 a 10%
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Cultivo celular
Ovos entre 7 a 19 dias
EstáticoHomogênio
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4. Purificação
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4. Purificação
Centrífugas
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4. Purificação
Cromatografia
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Processo de produção da vacina da coqueluche
� Bacilo gram-negativo Bordetella pertussis
� Etapas
�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)
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Processo de produção da vacina da coqueluche
� Pré-inóculo
�Duas etapas de cultivo em meio de Stainer-Scholte
(24hs, 35°C)
� Fermentação
�Relação entre volume do inóculo e volume do meio
é de 5%
� Filtração
�Separação das bactérias do meio e ressuspender em
soro fisiológico
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Processo de produção da vacina da coqueluche
�Destoxificação
�Através do uso de formaldeido, conservação com
mertiolato, em tanques de 2 a 8°C
�Mistura com toxóide diftérico (vacina conjugada)
� Provas para liberação final da vacina
�Toxidez
�Potência em camundongos
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Controle de vacinasControle de vacinas
�Inocuidade
�Pureza
�Esterilidade
�Eficácia
�sorologia
�desafio
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Vacina Ideal
�Baixo Custo
�Fácil estocagem (Temp. ambiente)
�Dose única
�Proteção duradoura
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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.
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Periódicos
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Calendário básico de vacinação da criança
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Calendário básico de vacinação da criança
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