پلتفرمهای واکسن و طراحی منطقی
پلتفرمهای واکسن رویکردهای تکنولوژیکی متمایزی هستند که برای ارائه آنتیژن به سیستم ایمنی استفاده میشوند تا سیستم ایمنی حافظه محافظتی و ماندگار ایجاد کند. این پلتفرمها از رویکردهای پاتوژن کامل (واکسنهای زنده ضعیفشده و غیرفعالشده) از طریق رویکردهای آنتیژن خالصشده (واکسنهای زیرواحدی و نوترکیب) تا رویکردهای مبتنی بر ژن (واکسنهای ناقل ویروسی و اسید نوکلئیک) که به سلولهای خود گیرنده دستور میدهند تا آنتیژن را بسازند، متغیر هستند. طراحی منطقی، آنتیژن، پلتفرم و هرگونه ادجوانت را برای تحریک پاسخ ایمنی که تصور میشود با محافظت در برابر یک پاتوژن خاص مرتبط است، انتخاب و مهندسی میکند.
Definition
پلتفرم واکسن یک فناوری قابل تعمیم برای ارائه یا بیان آنتیژن به منظور القای ایمنی محافظتی است، و طراحی منطقی واکسن، انتخاب و مهندسی عمدی و مبتنی بر شواهد آنتیژن، پلتفرم و ادجوانت برای تحریک پاسخ ایمنی است که با محافظت مرتبط است.
Scope
این بخش خواننده را با پلتفرمهای اصلی واکسن و اصول طراحی که آنها را به هم متصل میکند، آشنا میکند: مصالحههایی که هر پلتفرم بین ایمنیزایی، ایمنی، قابلیت ساخت و پایداری انجام میدهد، و تغییر از تضعیف تجربی به سمت طراحی منطقی مبتنی بر ساختار و ژنوم. این یک مرور کلی روششناختی و مرجع است؛ جزئیات ضروری در صفحات موضوعی هر پلتفرم قرار دارند.
Sub-topics
Core questions
- چه پاسخ ایمنی با محافظت در برابر پاتوژن هدف مرتبط است و کدام پلتفرم به احتمال زیاد آن را القا میکند؟
- هر پلتفرم چگونه ایمنیزایی را در برابر ایمنی، پایداری و سهولت ساخت متعادل میکند؟
- طراحی واکسن چگونه از تضعیف تجربی به سمت طراحی منطقی مبتنی بر آنتیژن و ژنوم حرکت کرده است؟
- نقش ادجوانتها و سیستمهای تحویل در شکلدهی به بزرگی و کیفیت پاسخ چیست؟
Key concepts
- آنتیژن و ایمونوژن
- همبستگی محافظت
- پلتفرمهای پاتوژن کامل زنده ضعیفشده در مقابل غیرفعالشده
- پلتفرمهای آنتیژن زیرواحدی و نوترکیب
- پلتفرمهای مبتنی بر ژن (ناقل ویروسی، اسید نوکلئیک)
- ادجوانتها
- واکسنشناسی معکوس و طراحی مبتنی بر ساختار
- مصالحههای ایمنیزایی، واکنشزایی و ایمنی
- قابلیت ساخت و پایداری حرارتی
Mechanisms
هر پلتفرم با هدف ارائه آنتیژن به شکلی است که حسگرهای ایمنی ذاتی را درگیر کرده و سپس پاسخهای تطبیقی (سلولهای B تولیدکننده آنتیبادی، سلولهای T کمکی و سیتوتوکسیک) را که به صورت حافظه باقی میمانند، تحریک کند. پلتفرمهای پاتوژن کامل، سیستم ایمنی را به طور همزمان در معرض بسیاری از آنتیژنهای بومی قرار میدهند؛ ارگانیسمهای زنده ضعیفشده به طور موقت تکثیر میشوند و تمایل به القای پاسخهای گسترده و ماندگار دارند، در حالی که آمادهسازیهای غیرفعالشده نمیتوانند تکثیر شوند و اغلب نیاز به تقویتکننده یا ادجوانت دارند. آنتیژنهای زیرواحدی و نوترکیب خالصشده به خوبی تعریف شده و ایمن هستند اما اغلب برای ایمنیزایی کافی به ادجوانت نیاز دارند. پلتفرمهای مبتنی بر ژن، دستورالعملهای ژنتیکی را – از طریق یک ناقل ویروسی یا به صورت mRNA یا DNA – ارائه میدهند تا سلولهای گیرنده آنتیژن را به صورت درونزا سنتز کنند، که میتواند مسیرهای سلول T سیتوتوکسیک را به طور موثر درگیر کند. طراحی منطقی، انتخاب آنتیژن مورد استفاده را بر روی این مکانیسمها قرار میدهد، که اغلب با بیولوژی ساختاری و کاوش ژنوم (واکسنشناسی معکوس) و با دانش همبستگی محافظت، آگاه میشود.
Clinical relevance
درک پلتفرمهای واکسن به تفسیر نحوه عملکرد واکسنهای مجاز و در حال بررسی، چرایی تفاوت آنها در پاسخ ایمنی، الزامات زنجیره سرد و پروفایلهای واکنشزایی، و چگونگی توسعه سریع واکسنهای جدید در برابر پاتوژنهای نوظهور کمک میکند. این مدخل علم چگونگی طراحی واکسنها و چگونگی ایجاد محافظت را توصیف میکند؛ این یک منبع مرجع است و نه منبعی برای توصیههای ایمنسازی فردی.
Epidemiology
واکسنهای ساخته شده بر روی این پلتفرمها زیربنای کنترل و در برخی موارد، ریشهکنی بیماریهای عفونی عمده هستند، و مفهوم پلتفرم در طول همهگیری COVID-19 تعیینکننده بود، زمانی که چندین پلتفرم – اسید نوکلئیک، ناقل ویروسی، غیرفعالشده و زیرواحدی – به صورت موازی و با سرعت بیسابقهای پیشرفت کردند.
History
طراحی واکسن به صورت تجربی با تلقیح آبله گاوی توسط جنر و کشتهای ضعیفشده پاستور آغاز شد، و برای بیشتر قرن بیستم بر تضعیف، غیرفعالسازی و خالصسازی آنتیژنهای طبیعی متکی بود. از اواخر قرن بیستم، فناوری DNA نوترکیب، توالییابی ژنوم (که واکسنشناسی معکوس را امکانپذیر ساخت، نمونه آن کار پیتزا و همکارانش در سال 2000 بر روی مننگوکوک B)، بیولوژی ساختاری و فناوریهای انتقال ژن به تدریج واکسنشناسی را به یک رشته منطقی و طراحیمحور تبدیل کردند، گذاری که در تاریخ واکسیناسیون پلوتکین بررسی شده است.
Key figures
- Stanley Plotkin
- Rino Rappuoli
- Bali Pulendran
- Florian Krammer
Related topics
Seminal works
- plotkin-2014
- plotkin-2010
- pizza-2000
- krammer-2020
Frequently asked questions
- پلتفرم واکسن چیست؟
- پلتفرم واکسن یک فناوری قابل تعمیم برای ارائه یا بیان آنتیژن به سیستم ایمنی است – به عنوان مثال رویکردهای زنده ضعیفشده، غیرفعالشده، زیرواحدی/نوترکیب، ناقل ویروسی یا اسید نوکلئیک – که میتواند برای بسیاری از پاتوژنهای هدف مختلف سازگار شود.
- طراحی منطقی واکسن به چه معناست؟
- این انتخاب و مهندسی عمدی و مبتنی بر شواهد آنتیژن، پلتفرم و ادجوانت برای تحریک پاسخ ایمنی خاصی است که تصور میشود با محافظت مرتبط است، و به طور فزایندهای با کاوش ژنوم و بیولوژی ساختاری، به جای آزمون و خطای تجربی، آگاه میشود.