I plasmidi ricombinanti sono un importante vettore nel campo della terapia cellulare e genica (CGT), che può essere utilizzato come,
- Terapia del DNA (DNA plasmidico nudo per terapia) - Plasmide nudo come vettore di espressione genica, in alternativa alla terapia sostitutiva proteica/enzimatica.
- Vaccini a DNA per uso profilattico e terapeutico - Plasmide come vettore genetico, che esprime antigeni di virus, batteri o cellule tumorali.
- Materiali di partenza per la produzione di vettori virali - I plasmidi ricombinanti possono essere utilizzati per produrre lentivirus (LV) e virus adeno-associati (AAV) per vaccini virali vettoriali, terapia genica o editing genetico.
- Materiali di partenza per la produzione di mRNA/circRNA - I plasmidi linearizzati, come modelli per la trascrizione in vitro, sono materiali chiave per vaccini o farmaci mRNA/circRNA.
1 DNA plasmidico nudo
1.1 DNA plasmidico nudo per uso umano
I farmaci di terapia genica attualmente sul mercato utilizzano principalmente vettori virali come AAV e LLV. Tuttavia, la ricerca ha riportato che la terapia genica dei fattori angiogenici mediata da vettori virali o cellulari può portare alla formazione di tumori vascolari nel cuore dei topi. Per evitare un'espressione prolungata di fattori angiogenici, l'uso di plasmidi nudi con DNA plasmidico come vettore di terapia genica esprime un livello inferiore di proteina bersaglio in vivo ed è considerato una scelta preferibile.
Pertanto, l’obiettivo principale dello sviluppo delle terapie a plasmidi nudi è la terapia genica con fattori angiogenici. Ad oggi, ci sono un totale di due farmaci a plasmidi nudi approvati per uso umano a livello globale: Neovasculgen, lanciato in Russia nel 2011, e Collategene, introdotto nel mercato giapponese nel 2019. Molti altri farmaci a plasmidi nudi sono attualmente nella Fase II- III stadi clinici. I geni codificanti includono HGF, VEGF-A, SDF-1 (CXCL12) e tra gli altri.
1.2 DNA plasmidico nudo per uso animale
Diversamente dai medicinali per l'uomo, i vaccini a DNA hanno avuto più successo per l'uso animale, compresi quelli veterinari e da compagnia.
Tabella 1. Terapie del DNA autorizzate per uso umano e animale
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Applicazioni
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Prodotto
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Specie
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Target
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Indicazione
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Azienda
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Data/Paese della licenza
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Terapia genetica
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Neovasculgen, Cambiogenplasmid, PI-VEGF165
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Human
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VEGF-A
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CLI, ischemia critica degli arti
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Istituto delle cellule staminali umane
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2011/ Russia
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Terapia genetica
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Collategene, beperminogene perplasmide, AMG0001
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Human
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HGF
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CLI, ischemia critica degli arti
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Anges
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2019/Giappone
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Terapia genetica
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LifeTideSW5
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suino
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Ormone di rilascio dell'ormone della crescita suino (GHRH)
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Aumentare il numero di suinetti svezzati.
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VGX Salute animale
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2008/Australia
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Immunoterapia contro il cancro
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Oncept
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Cani
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tirosinasi
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Melanoma maligno orale (OMM)
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Merial, Boehringer Ingelheim Salute animale
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2010/Stati Uniti
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Gli antimicrobici
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Zelnate
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Bovino
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Aggiornamento in sospeso
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Malattia respiratoria del bovino (BRD) dovuta a Mannheimia haemolytica
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Diamond Animal Health, Bayer
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2013/Stati Uniti
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2 Vaccino a DNA
Fig 1. Sviluppo di vaccini a DNA
2.1 Vaccino a DNA per uso umano
La bassa immunogenicità negli esseri umani rappresenta ancora una grande sfida per l’applicazione del vaccino a DNA, nonostante i progressi nei modelli animali.
Inoltre, l’esplorazione dei vaccini a DNA per le malattie infettive, come l’HIV, la tubercolosi e la malaria, ha stimolato lo sviluppo di diverse strategie di ottimizzazione negli anni successivi.
Tabella 2. Vaccini a DNA autorizzati per uso umano
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si utilizza
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Brand
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Obiettivo/Indicazione
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Stage
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Azienda
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Vaccino profilattico
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ZyCoV-D
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Spike-proteina; SARS-CoV-2
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Autorizzazione all'uso di emergenza in India
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Zido Cadila
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2.2 Vaccino a DNA per uso animale
I vaccini a DNA nelle applicazioni veterinarie hanno fatto grandi progressi poiché vari prodotti hanno ottenuto licenze per malattie infettive, come l’immunoterapia contro il cancro e le applicazioni di terapia genica.
Tabella 3. Vaccini a DNA autorizzati per uso animale
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si utilizza
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Brand
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Specie
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Obiettivo/Indicazione
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Azienda
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Data/Paese della licenza
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Vaccino profilattico
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Innovatore del Nilo occidentale
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Cavalli
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Virus del Nilo occidentale (WNV)
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CDC USA, Fort Dodge Animal Health
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2005/Stati Uniti
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Apex-IHN
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Salmone
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Virus della necrosi emopoietica infettiva (IHNV)
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Salute animale di Novartis
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2005/Canada
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Clynav
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Salmone
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Alfavirus del salmone sottotipo 3 (SAV3)
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Elanco Salute Animale
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2016/UE
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EsattoVac
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Pollame
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Influenza aviaria A (H5N1)
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AgriLabs
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2017/Stati Uniti
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3 DNA plasmidico come materiali per la produzione di mRNA o vettori virali
L'mRNA e l'mRNA circolare (circRNA) sono stati ampiamente utilizzati nella ricerca sullo sviluppo di vaccini. Il DNA plasmidico linearizzato funge da modello di trascrizione richiesto per l'mRNA di IVT, facilitato dalla RNA polimerasi T7.
Il vettore virale si distingue come il metodo più efficiente per il trasferimento genico, consentendo la modifica mirata di specifici tipi di cellule o tessuti e consentendo la manipolazione per esprimere geni terapeutici. Nella produzione di vettori virali, il DNA plasmidico gioca un ruolo cruciale.
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Riferimento:
[1] Pagliari S, Dema B, Sanchez-Martinez A, Montalvo Zurbia-Flores G, Rollier CS. Vaccini a DNA: storia, meccanismi molecolari e prospettive future. J Mol Biol. 2023 1 dicembre;435(23):168297. doi: 10.1016/j.jmb.2023.168297.
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