I plasmidi ricombinanti sono un vettore importante nel campo della terapia cellulare e genica (CGT), che possono essere utilizzati come,
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Terapia DNA (DNA plasmidico nudo per la terapia) - Plasmide nudo come vettore di espressione genica, come alternativa alla terapia di sostituzione proteica/enzimatica.
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Vaccini DNA per uso profilattico e terapeutico - Plasmide come vettore genico, che esprime antigeni da virus, batteri o cellule cancerose.
- Materiali di partenza per la produzione di vettori virali - I plasmidi ricombinanti possono essere utilizzati per produrre lentivirus (LV) e adeno-associazione virus (AAV) per vaccini a vettore virale, terapia genica o editing genetico.
- Materiali di partenza per la produzione di mRNA/circRNA - Il plasmide lineare, come template per la trascrizione in vitro, è un materiale chiave per i vaccini o farmaci mRNA/circRNA.
1 DNA plasmidico nudo
1.1 DNA plasmidico nudo per l'uso umano
I farmaci di terapia genica attualmente sul mercato utilizzano principalmente vettori virali come AAV e LLV. Tuttavia, ricerche hanno segnalato che la terapia genica con fattori angiogenici mediata da vettori virali o cellulari può portare alla formazione di tumori vascolari nei cuori dei topi. Per evitare un'espressione prolungata dei fattori angiogenici, l'uso di plasmidi nudi con DNA plasmidico come vettore per la terapia genica esprime livelli più bassi di proteina target in vivo e viene considerato una scelta preferibile.
Quindi, il principale obiettivo di sviluppo delle terapie a base di plasmidi nudi è la terapia genica con fattori angiogenici. Al momento, esistono in totale due farmaci a base di plasmidi nudi approvati per l'uso umano a livello globale: Neovasculgen, lanciato in Russia nel 2011, e Collategene, introdotto sul mercato giapponese nel 2019. Altri farmaci a base di plasmidi nudi sono attualmente nei fasi cliniche II-III. I geni codificati includono HGF, VEGF-A, SDF-1 (CXCL12) e altri.
1.2 DNA Plasmidico Nudo per l'Uso su Animali
Diversamente dai medicinali umani, i vaccini a DNA hanno avuto più successo nell'uso per gli animali, inclusi quelli veterinari e per animali domestici.
Tabella 1. Terapie a DNA autorizzate per l'uso umano e animale
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APPLICAZIONE
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Prodotto
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Specie
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Obiettivo
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Indicazione
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Azienda
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Data di autorizzazione / Paese
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Terapia genica
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Neovasculgen, Cambiogenplasmide, PI-VEGF165
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Umano
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VEGF-A
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CLI, ischemia limbare critica
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Human Stem Cell Institute
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2011/ Russia
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Terapia genica
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Collategene, beperminogene perplasmide, AMG0001
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Umano
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HGF
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CLI, ischemia limbare critica
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AnGes
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2019/Giappone
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Terapia genica
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LifeTideSW5
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Suini
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Ormoni della crescita porcina rilasciati dall'ormone (GHRH)
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Aumentare il numero di maialini allattati.
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VGX Animal Health
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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 Animal Health
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2010/USA
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Antimicrobici
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Zelnate
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Bovino
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Aggiornamento in attesa
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Malattia respiratoria bovina (BRD) dovuta a Mannheimia haemolytica
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Diamond Animal Health, Bayer
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2013/USA
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2 vaccini a DNA
Fig 1. Sviluppo dei vaccini a DNA
2.1 vaccino a DNA per l'uso umano
L'immunogenicità bassa negli esseri umani rappresenta ancora una grande sfida per l'applicazione dei vaccini 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 strategie di ottimizzazione diverse negli anni successivi.
Tabella 2. Vaccini a DNA autorizzati per l'uso umano
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Utilizzi
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Nome del marchio
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Obiettivo/Indicazione
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Palcoscenico
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Azienda
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Vaccino profilattico
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ZyCoV-D
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Proteina Spike; SARS-CoV-2
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Autorizzazione di Uso d'Emergenza in India
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Zydus Cadila
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2.2 Vaccino DNA per l'uso negli animali
I vaccini DNA nelle applicazioni veterinarie hanno fatto grandi progressi poiché vari prodotti hanno ottenuto licenze per malattie infettive, come immunoterapia contro il cancro e applicazioni di terapia genica.
Tabella 3. Vaccini DNA Autorizzati per l'Uso negli Animali
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Utilizzi
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Nome del marchio
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Specie
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Obiettivo/Indicazione
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Azienda
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Data di autorizzazione / Paese
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Vaccino profilattico
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West Nile-Innovator
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Cavalli
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Virus del West Nile (WNV)
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USA CDC, Fort Dodge Animal Health
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2005/USA
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Apex-IHN
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Salmon
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Virus dell'ematopoietica infettiva della necrosi (IHNV)
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Novartis Animal Health
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2005/Canada
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Clynav
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Salmon
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Salmon alphavirus sottotipo 3 (SAV3)
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Elanco Animal Health
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2016\/UE
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ExactVac
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Pollame
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Influenza aviaria A (H5N1)
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AgriLabs
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2017\/USA
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3 Plasmid DNA come materiali per la produzione di mRNA o vettori virali
mRNA e mRNA circolare (circRNA) sono stati ampiamente utilizzati nella ricerca sullo sviluppo di vaccini. Il DNA plasmidico linearizzato funge da modello di trascrizione necessario per l'mRNA IVT, facilitato dalla polimerasi RNA 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 permettendo manipolazioni per esprimere geni terapeutici. Nella produzione di vettori virali, il DNA plasmidico svolge un ruolo cruciale.
Yaohai Bio-Pharma offre una soluzione CDMO completa per il DNA plasmidico
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 Dec 1;435(23):168297. doi: 10.1016/j.jmb.2023.168297.
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