Este documento describe los avances en el desarrollo de vacunas y nuevas estrategias de inmunoterapia. Las vacunas tradicionales han tenido un gran impacto en la salud pública, pero se necesitan nuevos enfoques para hacer frente a patógenos contra los que las vacunas actuales no son efectivas. Las nuevas estrategias incluyen el desarrollo de vacunas que inducen respuestas inmunitarias en las mucosas, vacunas conjugadas que generan memoria inmunológica, y vacunas de ADN que mejoran los mecanism

1. Vacunas
e
inmunoterapias
Alejandro Chabalgoity
Desarrollo Biotecnológico
Instituto de Higiene – Facultad de Medicina

2. Muchos patógenos han
desarrollado mecanismos que
le permiten evadir la
respuesta inmune y no pueden
ser eliminados en forma
natural:
importancia de las vacunas

3. La utilización masiva de las vacunas disponibles,
en su mayoría desarrolladas empíricamente,
ha tenido un enorme impacto en salud humana,
sólo superado por la disponibilidad de agua
potable

4. Vaccines have been the
greatest achievement of
biomedical sciences. Their
impact in public health is only
exceeded by the availability
of potable water

5. Vaccines have been the
greatest achievement of
biomedical sciences. Their
impact in public health is only
exceeded by the availability
of potable water

6. Cronograma de aparición de las principales vacunas
de uso humano:
- 1796: Vacunación contra la viruela
- 1885: Vacuna contra la rabia
- 1925: Toxoide diftérico, Toxoide tetánico y tos combulsa
- 1937: Vacuna contra la fiebre amarilla
- 1943: Vacuna contra influenza
- 1954: Vacuna inactivada contra virus de la polio
- 1956: Vacuna viva atenuada contra virus de la polio
- 1960: Vacuna contra el sarampión
- 1966: Vacuna contra la rubeóla
- 1975: Vacuna contra hepatitis B
- 1980: Viruela erradicada
- 1986: Primera vacuna recombinante (hepatitis B)
- 1988: Vacuna conjugada contra H. influenzae B

7. Incidencia pre- y post-vacunación
Incidencia pre- y post-vacunación
de las
de las
enfermedades prevenibles.
enfermedades prevenibles.

9. ¿ Qué hace posible la
vacunación?
Dos propiedades fundamentales de la inmunidad
adquirida:
* Especificidad
* Memoria

10. ¿Que características debe
tener?
- Segura
- Evita la enfermedad
- Protege a una proporción alta de quienes la reciben
- Induce protección duradera
- Carece de efectos secundarios
- Estable
- Bajo costo por dosis

11. ¿Que tipos de vacunas existen?
Tradicionalmente, se han utilizado:
 Microorganismos vivos atenuados empíricamente,
patogenos de otras especies
 Microorganismos muertos
 Antígenos purificados ("subunidades")
Proteínas o polisacáridos del patógeno
* Virus
Ag de superficie (Hepatitis B: HBsAg)
* Bacterias
- Polisacáridos capsulares (ej: neumo y meningo)
- Exotoxinas modificadas (Toxoide tetánico)

12. Respuesta inmune en la vacunación contra polio

13. Impacto del uso de vacunas
La utilización masiva de las vacunas tradicionales
(desarrolladas empíricamente):
 Ha tenido un impacto enorme en salud humana, modificando
sustancialmente la expectativa de vida de la población
 Ha permitido el control de patógenos:
- causantes de infecciones agudas, que generan inmunidad
duradera
-carentes de variación antigénica
- para los que existen modelos experimentales

14. VACUNAS
SISTEMATICAS
NO SISTEMATICAS
Dr. Jorge Quian
MSP - 2008

15. VACUNAS
SISTEMATICAS
Dr. Jorge Quian
MSP - 2008

17. VACUNAS
NO SISTEMATICAS
Antimeningocóccica
Antipapilomavirus
Antigripal
Dr. Jorge Quian
MSP - 2008

18. Recommended Childhood Immunization
Schedule in U.S.A (2001)

19. Sin embargo:
 Las enfermedades infecciosas siguen siendo el
principal problema de salud humana (y animal) en el mundo
 Algunos patógenos para las que existen vacunas, mantienen
alta morbi/mortalidad, y no es posible una cobertura global
con las vacunas actuales (inmunidad no duradera, vacuna inestable)
Existen situaciones en las que el principio clásico de
vacunación no es aplicable (respuesta inmune débil, o no efectiva)
 Necesidad de vacunas terapéuticas; (HSV, cancer)

20. Es necesario contar con
nuevas y mas eficaces
vacunas

21. Situación actual
En los últimos años se ha producido un avance
espectacular en el diseño de nuevas vacunas como
resultado de:
- incremento en el conocimiento de cómo los
patógenos causan enfermedad
- avance en el conocimiento de la inmunología
de las infecciones
- avances tecnológicos: ADN recombinante,
análisis masivo de información genética, etc.

23. Why can’t we go on with the same
approach used for classic vaccines to
develop new ones?
• First encounter may not result in protective
immunity
• Classical approach may elicit immunopathology
• We may need vaccinate people already infected

24. Diseño racional de nuevas
vacunas e inmunoterapias

25. Estrategias de desarrollo
Dirigidas a:
• Generar una respuesta inmune mas efectiva
contra cada patógeno en particular
– Localización de la RI (sistémica vs. mucosas)

26. Vacunas de mucosas
• La mayoría de los patógenos ingresas por mucosas:
respuesta localizada la mas efectiva
• Ags adminstrados por vía sistémica no generan
RIM
• Estrategias para generar RIM
– Uso de vectores vivos (principalmente bacterias)
– Uso de proteínas derivadas de patógenos con
propiedad adyuante (toxina colérica, toxina
termolabil de E.coli, flagelina, etc.)

27. Salmonella enterica as a
vector for new vaccines
and immunotherapies

28. The development of live Salmonellae
into a delivery system for oral vaccines
 Live attenuated Salmonellae can be prepared by defined
mutations into the chromosome
 Can be administered orally; persist in the tissues for a
limited period of time stimulating strong immune responses
 Engineered to express heterologous antigens
Can elicit protective responses after a single dose
 It has a very good record of safety use, as demonstrated in
phase I and phase II clinical trials

29. Mucosal vaccination delays or prevents prion
infection via an oral route
100 PrPx2
PrPx1
Control
0 100 200 300 400 500 600
Incubation
Goni et al Neuroscience (2005)
50
0
P e r c e n t s u r v i v a l
Patent: WO 2005/019412. A2. PCT/US2004/016242. 20 May 2004

30. A Dog-Adapted Salmonella typhimurium Strain as a Basis for
a Live Oral Echinococcus granulosus vaccine
Chabalgoity et al Vaccine (2000)
An oral recombinant vaccine in dogs against Echinococcus
granulosus, the causative agent of human hydatid disease
Petavy et al PLos Neglected Pathogens (2008)
Patent submitted in France: No. 06 50799, 8 de Marzo 2006

31. Flagellin as mucosal adjuvant

32. Flagellin a mucosal adjuvant

33. Intranasal immunization with flagellin stimulate TL5
expression in CLN and spleen

34. Estrategias de desarrollo
Dirigidas a:
• Generar una respuesta inmune mas efectiva
contra cada patógeno en particular
– Localización de la RI (sistémica vs. mucosas)
– Generación adecuada de memoria inmunológica
(vacunas conjugadas)

35. Vacunas conjugadas

36. Estrategias de desarrollo
Dirigidas a:
• Generar una respuesta inmune mas efectiva
contra cada patógeno en particular
– Localización de la RI (sistémica vs. mucosas)
– Generación adecuada de memoria inmunológica
(vacunas conjugadas)
– Mejorar el tipo de mecanismos efectores
generados (vacunas a ADN)

37. Vacunas génicas
 Muy seguras
 Efectivas en modelos experimentales
 Fácil producción y escalado
 Generan mecanismos efectores especiales

38. Vacunas génicas (DNA vaccines)

39. Vacunas génicas
 Muy seguras
 Generan mecanismos efectores especiales
 Fácil producción y escalado
 Efectivas en modelos experimentales
 En clínica RI en general débiles
Necesidad de mejorar su potencia
- adyuvantes moleculares
- pistola génica, inmunización cutánea
- vectores vivos

40. Adjuvantes moleculares (agonistas
de TLR, CpG, citoquinas, etc.)

41. Gene-gun para
Vacunas a ADN
Inmunización
transcutánea

42. Vacunas a DNA portadas por
bacterias atenuadas
APC
Nucleus
?
MHC
class I ó II

43. Learning from successful vaccines…
J Exp Med. 2006 Vol. 203: 413–424

44. YF-17D activates DCs through multiple TLRs and multiple TLR
adaptor proteins.J Exp Med. 2006 Vol. 203: 413–424
Lack of a single TLR depletes IL-12 and IL-6 production

45. The lessons…
• Future vaccinologists should not only concern themselves
with using the right combination of adjuvants but also
having vaccine preparations that are “clean,” but which
recapitulate the immunogenicity of the “dirty” vaccines

46. Estrategias de desarrollo
Dirigidas a:
• Generar una respuesta inmune mas efectiva
contra cada patógeno en particular
– Localización de la RI (sistémica vs. mucosas)
– Generación adecuada de memoria inmunológica
(vacunas conjugadas)
– Mejorar el tipo de mecanismos efectores
generados (adyuvantes moleculares, co-administración
de citoquinas, vacunas a ADN)
– Potenciar respuestas naturalmente débiles
(cáncer)

47. Vacunas para cáncer:
Células tumorales modificadas

48. Vacunas para cáncer:
Modificación ex vivo de
Células dendríticas

49. Towards new Immunotherapies:
Targeting recombinant
cytokines to
the immune system
using live attenuated
Salmonella

50. Salmonella accumulates inside solid
tumors
1.E+06
1.E+05
1.E+04
1.E+03
1.E+02
1.E+01
1.E+00
7 14 21 28
Days post-immunization
UFC/gr
Tumor
Liver
Spleen

51. Live attenuated Salmonella as a vector for oral
cytokine gene therapy in melanoma
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
Agorio et al J Gene Med (2007)
120
100
80
60
40
20
0
20 25 30 35 40 45 50 55
Days post-inoculation with B16F1
% surviving mice
SL-IL4
SL-IL18
SL-VR1012
Control
0
12 14 16 18 20 22 24 26
Days post inoculation with B16F1 cells
Tumor volume mm 3
Control
SL-IL4
SL-IL18
SL-VR1012

52. Therapeutic effect of IL4-encoding Salmonella
in a Acute Myeloid Leukemia model
80
60
40
20
0
% leukemia free animals
day 19 day 22 day 40
WEHI3B
WEHI3B LVR03-VR1012
WEHI3B LVR03-VR1012(IL4)
*p=0,028
*
% B cells on bone marrow
25
20
15
10
5
0
WEHI3B WEHI3B + LVR03(VR1012) WEHI3B + LVR03(VR1012-
IL4)
Naive
*
* p= 0,039
* p= 0,015
Brugnini et al in preparatioin

53. Salmonella & Clostridium
into clinical trials…
Applications into veterinary field?

54. Uso de la información de
proyectos genoma y la
bioinformática para acelerar el
descubrimiento de nuevos
candidatos vacunales
- Inmunoinformática para descubrimiento
de epítopes T
- REVERSE VACCINOLOGY

57. Is it possible to develop the “magic
bullet”?
Can we exhaust the immune system with
too many vaccines?

58. Problemas asociados a los
nuevos desarrollos:
 Altas inversiones en I+D resultan en altos precios
 Existencia de “vacunas huérfanas”
 Diferencia genética de patógenos puede resultar
en efectividad relativa
Sumado a esto:
Las vacunas tradicionales “baratas” están
comenzando a escasear

59. Vacunas tradicionales:
disponibilidad vs. demanda
Fuente: GAVI Immunization Focus - June 2001

60. Es necesario llevar
adelante Investigación y
Desarrollo en nuevas
vacunas en nuestros países

61. • There is a growing concern about
safety of vaccines