Vacinas de Ácido Nucleico (mRNA e DNA)

As vacinas de ácido nucleico fornecem instruções genéticas — RNA mensageiro (mRNA) ou DNA — que codificam um antígeno-alvo, para que as próprias células do receptor sintetizem o antígeno e o apresentem ao sistema imunológico. Elas não contêm material infeccioso nem antígeno proteico, apenas o código para um. As vacinas de mRNA, administradas em nanopartículas lipídicas, ganharam destaque como as primeiras vacinas amplamente utilizadas contra a COVID-19, demonstrando que a plataforma pode ser projetada rapidamente a partir da sequência genética de um patógeno.

Definition

Uma vacina de ácido nucleico é uma preparação de mRNA ou DNA que codifica um antígeno-alvo, administrada de modo que as células hospedeiras o traduzam em proteína, induzindo assim imunidade protetora sem usar o patógeno, um vetor vivo ou um antígeno proteico purificado.

Scope

Este tópico aborda como as vacinas de mRNA e DNA funcionam, por que a síntese endógena de antígenos induz imunidade tanto por anticorpos quanto por células T, o papel dos sistemas de entrega e da modificação de nucleosídeos, e as diferenças práticas entre as duas modalidades de ácido nucleico. É uma referência metodológica e não fornece cronogramas ou conselhos de elegibilidade.

Core questions

• Como as vacinas de mRNA e DNA instruem as células hospedeiras a produzir antígenos?
• Por que a produção endógena de antígenos provoca respostas tanto de anticorpos quanto de células T citotóxicas?
• Que papéis desempenham a entrega por nanopartículas lipídicas e a modificação de nucleosídeos, e como as plataformas de mRNA e DNA diferem?

Key concepts

• Plataforma de RNA mensageiro (mRNA)
• Plataforma de DNA plasmidial
• Entrega por nanopartículas lipídicas
• mRNA modificado por nucleosídeos
• Tradução endógena de antígenos
• Design rápido baseado em sequência
• Requisitos de cadeia de frio para mRNA

Mechanisms

A vacina entrega o código genético para o antígeno nas células hospedeiras: o mRNA é traduzido diretamente no citoplasma, enquanto o DNA plasmidial deve atingir o núcleo para ser transcrito antes da tradução. A célula então produz o antígeno e o processa através de ambas as vias principais de histocompatibilidade, preparando respostas de anticorpos e células T citotóxicas. Para o mRNA, dois avanços foram cruciais — o encapsulamento em nanopartículas lipídicas para entrega e captação estáveis, e a modificação química de nucleosídeos para reduzir a superativação imune inata e aumentar a produção de proteínas, conforme descrito por Pardi e colaboradores. As vacinas de DNA, revisadas por Kutzler e Weiner, são estáveis e simples de fabricar, mas historicamente menos imunogênicas em humanos, frequentemente necessitando de adjuvantes de entrega. Como o antígeno é codificado em vez de fornecido, uma vacina de ácido nucleico pode ser projetada diretamente a partir da sequência de um patógeno, permitindo um desenvolvimento rápido, como demonstrado pelas vacinas BNT162b2 e mRNA-1273 contra a COVID-19.

Clinical relevance

As vacinas de ácido nucleico, especialmente o mRNA, estabeleceram uma plataforma rapidamente projetável que induz forte imunidade humoral e celular e foi validada em larga escala durante a pandemia de COVID-19. A compreensão da plataforma explica por que tais vacinas podem ser desenvolvidas rapidamente a partir de dados de sequência e por que os produtos de mRNA têm requisitos específicos de armazenamento. Esta entrada descreve a ciência da plataforma e não é uma fonte de aconselhamento individual sobre vacinação.

Epidemiology

As vacinas de mRNA foram autorizadas e administradas a centenas de milhões de pessoas durante a pandemia de COVID-19, com grandes ensaios randomizados (Polack e colaboradores; Baden e colaboradores) demonstrando alta eficácia; as vacinas de DNA foram licenciadas em ambientes veterinários e continuam em desenvolvimento clínico humano.

History

A ideia de que o ácido nucleico injetado poderia direcionar a expressão antigênica in vivo remonta às demonstrações do início dos anos 1990 de expressão proteica a partir de mRNA e DNA injetados. As vacinas de DNA avançaram ao longo dos anos 2000 (revisadas por Kutzler e Weiner, 2008), enquanto o mRNA foi por muito tempo limitado pela instabilidade e ativação imune inata até que a modificação de nucleosídeos e a entrega por nanopartículas lipídicas o tornaram prático, um ponto de virada resumido por Pardi e colaboradores em 2018 e concretizado nas vacinas de mRNA contra a COVID-19 de 2020.

Key figures

• Norbert Pardi
• Drew Weissman
• David B. Weiner
• Florian Krammer

Seminal works

• pardi-2018
• kutzler-2008
• polack-2020
• baden-2021

Frequently asked questions

Como as vacinas de mRNA e DNA diferem?

Ambas fornecem instruções genéticas para um antígeno, mas o mRNA é traduzido diretamente no citoplasma e é tipicamente entregue em nanopartículas lipídicas, enquanto o DNA deve entrar no núcleo da célula para ser transcrito primeiro; o DNA é mais estável para armazenar, mas historicamente tem sido menos imunogênico em humanos.

Por que as vacinas de mRNA contra a COVID-19 puderam ser desenvolvidas tão rapidamente?

Como a vacina precisa apenas da sequência genética do antígeno-alvo, um mRNA pode ser projetado assim que a sequência do patógeno é conhecida, sem cultivar o patógeno ou purificar proteínas — permitindo um desenvolvimento muito rápido uma vez que os problemas de entrega e estabilidade tivessem sido resolvidos.