I jornadaI jornada d’actualitzaciód’actualització per aper aI jornada I jornada d actualitzaciód actualització per a per a professoratprofessorat de de ciènciesciències

immunologiaimmunologia i novesi noves estratègiesestratègies dede vacunacióvacunacióimmunologiaimmunologia i noves i noves estratègiesestratègies de de vacunacióvacunació

Francesc Francesc AccensiAccensi

per què un sistema immunitari? 

ll f lluita contra infeccions 

protecció front de lesions

protecció front del parasitismei è i d l’ è i...supervivència de l’espècie

origen del sistema immunitarimilions d’anysgi

aprimeres evidencies de vida3.800

3.600 bacteris fotosintètics

y

nolog

3.300 fòssils més antics

2.700 primers eucariotesfagocitosis

mmun

2.600 bacteris terrestres

1.000 fòssils eucariotes més anticsim

700 animals de cos tou

550 cordats550 cordats

470 peixos

420 artròpodes terrestres

anticossos(peixos cartilaginosos)

350 rèptils

225 primers mamífers vertaders

primats60

5 homínids

ari

gloss

g

uns petits conceptes per a començar...

immunogen: substancia capaç de produir una resposta immune específicaimmunogen:  substancia capaç de produir una resposta immune específica

antigen (Ag) :  molècula capaç de ser reconeguda pel sistema immune

epitop (determinant antigènic): part de l’Ag contra la que es genera la p p ( g ) p g q gresposta immune

citocina (CK) : proteïna que actua com a missatgera entre els components del sistema immunede s ste a u e

clon:  limfòcits del mateix origen i amb la mateixa especificitat d’Ag

ari

gloss

g

la immunogenicitat dels Ags depèn de...

característiques pròpies de l’Ag

t NO i d l i di ido ser reconegut com a NO propi del individuo pes molecular: > major pm,  millor Ag (pm<750: NO Ag)o composició química y estructura

• major complexitat, millor Ag (proteïnes  >  carbohidrats, lípids...)j p , g (p , p )• major estabilitat, millor Ag

com l’Ag llega a l’organisme

dosiso dosiso via d’administracióo adjuvant

característiques pròpies de l’organisme: espècie edat característiques genètiques característiques pròpies de l’organisme: espècie, edat, característiques genètiques...

tat

nnect

à con

està

tot 

un sistema en equilibriun sistema en equilibri  dos tipus de immunitat: innata i adquirida  els seus components cel∙lulars i humorals influeixen l’un amb l’altre l ió / d l ió lt fi regulació / modulació molt fina 

òrgans del sistema immune

nts

onenòrgans limfoides primaris (centrals)

ompo òrgans limfoides primaris (centrals)

producció i maduració de limfòcits(no estimulació per l’Ag)

( íf )co timus (mamífers & aus) borsa de Fabrici (aus) medul∙la òssia (mamífers)

òrgans limfoides secundaris (perifèrics)

estimulació antigènica del limfòcit madur

encapsulats encapsulats o limfonodeo melsa

no encapsulats:no encapsulats:  teixit limfoide associat a mucoses (MALT)

o gastrointestinal (GALT)o respiratori (BALT)o respiratori (BALT)o genitourinari

cèl∙lules del sistema immune

nts

onen

ompo

co

línea limfoide

limfòcit TLT l l b d

línea mieloide

o neutròfili òfilo LT col∙laborador

o LT citotòxic

limfòcit Bo cèl lula plasmàtica

o eosinòfilo basòfil

mastòcito cèl∙lula plasmàticao cèl∙lula de memòria

cèl∙lules natural killer

monòcit – macròfag

cèl∙lula dendrítica

sta

espo

sde

 remps d

la resposta immune

tem

la resposta immune

immunitat innata immediata (0‐4h)

resposta innata  (4‐96h)p ( )o mecanismes inespecífics, preformats  e  idèntics en tots els individus

resposta  adaptativa (>96h)o mecanismes específics que requereixen un reconeixement de l’antigen en qüestióo mecanismes específics  que requereixen un reconeixement de l antigen en qüestió

gia

immunitat innata:  la primera línea de defensano

log

mmun

im

eliminació de l’agentmecanismesno específics0‐4 hores

immunitat innata & immunitat adaptativates

immunitat innata immunitat innata  immunitat adaptativaimmunitat adaptativaspost

NO reconeix antígens concrets reconeix “patrons” de patògens

reconeix antígens concrets NO reconeix “patrons” de patògenss r

es

NO desenvolupa memòria mediada per receptors (PRRs) participen citocines i altres

desenvolupa memòria mediada per receptors (TCR, BCR) participen citocines i altresdu

es

participen citocines i altresmediadors

participen citocines i altresmediadors

receptors

ata

la immunitat natural no reconeix Ags...  …però reconeix determinats tipus de molècules pròpies de grans grups de patògensin

na

PRRs (Pattern Recognition Receptors) reconeixen patrons moleculars conservats en determinats patògens, els PAMPs (Pathogen AssociatedMolecular Patterns)Molecular Patterns)

PAMPs no estan presents a l’organisme dels animals no estan presents a l organisme dels animals solen ser essencials per la funcionalitat/infectivitat del patogen

PRRsPRRs un mateix PAMP pot ser reconegut por més de un PRR un mateix patogen pot presentar PAMPs que activin diferents PRRsp g p p q l’activació dels PRRs produeix accions efectores, “guanyant temps” per 

la resposta adaptativa l’ i ió d l PRR d l l i d i l’activació dels PRRs pot modular la resposta immune adaptativa

fagocitosisata

realitzada per macròfags, t òfil

inna

neutròfils

part cel∙lular de la immunitat natural  unió(NK citotoxicitat natural)

macròfags expressen lt PRR

ingestiómolts PRRs

unió del patogen a la superfície del fagocit

fusió

ingestió posterior i fusió amb  el fagosoma

fagolisosomes (digestió del patogen)

eliminació dels restes de

digestió

eliminació eliminació dels restes de dins la cèl∙lula.

eliminació

ata fagocitosis

inna

fagocitosis mitjançant opsonització

patogen opsonitzat per Ac (receptor Fc del macròfag)

patogen opsonitzat per fracció C3b del complement (CR1 del macròfag) patogen opsonitzat per fracció C3b del complement (CR1 del macròfag)

el sistema del complementata

> 25 proteïnes diferents (C1, C2, C3, B, D, P…)in

na

produïdes per diferents cèl∙lules (hepatòcits, epiteli intestinal…)

components actuen en cascada

fallada d’un component: inactiva la cascada

diferents vies d’activacióo clàssica 

lt tio alternativao de las proteïnes de 

unió  a manosa

inflamació (C3a, C5b)( , )

quimiotaxis (C5a)

opsonització (C3b)

via terminal:lisis cel∙lular patogen

ata

inna

la inflamació i fl ió d l (l l) b d d l i è d d f i li inflamació aguda:  calor (local), rubor,  edema, dolor i pèrdua de funcionalitatmecanisme per concentrar cèl∙lules i altres mecanismes de defensa en el lloc de la infecció increment del diàmetre dels vasos sanguinis (calor i rubor) increment de la permeabilitat vascular (edema i dolor)increment  de la permeabilitat vascular (edema i dolor) disminueix la velocitat del flux sanguini / expressió de molècules d’adhesió en els vasos  generar un coàgul a nivell local / reparació del teixit malmès

immunitat innata & immunitat adaptativates

immunitat innata immunitat innata  immunitat adaptativaimmunitat adaptativaspost

NO reconeix antígens concrets reconeix “patrons” de patògens

reconeix antígens concrets NO reconeix “patrons” de patògenss r

es

NO desenvolupa memòria mediada per receptors (PRRs) participen citocines i altres

desenvolupa memòria mediada per receptors (TCR, BCR) participen citocines i altresdu

es

participen citocines i altresmediadors

participen citocines i altresmediadors

receptors

daqu

iriTCRs (T cell receptor)  reconeix l’Ag (processat)  i i bl i t t

adq

regions variable i constant associat a CD3 (transmet senyal de TCR)

BCRs (B cell receptor)  reconeix l’Ag (no processat) reconeix lAg (no processat) regions variable i constant associat a CD79 (transmet senyal de BCR)

limfòcits T

da limfòcits T citotòxics

o expressen CD8o reben Ag presentat via MHC Iqu

irio al ser activats poden eliminar cèl∙lules amb patògens intracel∙lulars

limfòcits T helper (col∙laborador)

adq

o expressen CD4o reben Ag presentat via MHC IIo al ser activats produeixen CKo TH1 o TH2 segons les CK produïdes

TH1 Immunitat cel∙lularIL‐2, TNF, IFN‐

TH1 Immunitat cel∙lularIL‐2, TNF, IFN‐

Immunitat cel lular

IFN‐

IFN‐ IL‐4, 

Immunitat cel lular

IFN‐

IFN‐ IL‐4, 

IL‐4, IL‐10

IFN IL‐10

IL‐4, IL‐10

IFN IL‐10

TH2 Immunitat humoralIL‐4, IL‐5, IL‐10

TH2 Immunitat humoralIL‐4, IL‐5, IL‐10

MHC tipus Idaqu

iri

s'expressen a la superfície de les cèl∙lules nucleades

adq

presenten Ag endògens produïts dins la cèl∙lula

la cèl∙lula produeix la proteïna p pa presentar:o víriques o anormals (neoplasia)

CD8 s’uneix al complex proteïna‐MHCI

es produeix reacció citotòxicade LT citotòxic (CD8+)

MHC tipus IIdaqu

iri

s’expressen a la superfície de:o constitutiu: macròfags, dendrítiques

adq

o induït: epitelis vascular, LT activat

presenten Ag exògens  (epitop bacterians...)

té zona variable (reconeix Ag)

si no hi ha unió Ag‐MHC II: NO resposta

unió Ag‐MHCII reconeguda per LTh (CD4+)o CD4 s’uneix a complex MHCIIo LTh activats: producció de CKo LTh activats: producció de CKo resposta humoral: LB produeixen Ac

T depenent o independent

daAg T‐independent

NO intervenen CK quiri

polisacàrids d’estructura polimèrica (endotoxines bacterianes) LB estimulat per Ag que repeteix un mateix epitop (polimeritzat) generalment localitzats a les partes més exposades del patogen

adq

generalment localitzats a les partes més exposades del patogen es divideixen cèl∙lules i es produeixen Ac (IgM)  resposta més feble que T‐dependent

Ag T‐dependent

mediada per CKmediada per CK Ag “processat” presentat a LT (MHC tipus I o II) formació d’Acmajor intensitat en resposta secundariamaduració de la afinitat: canvi a la classe de l’isotipus: IgG, IgE… producció d’un clon limfocitari de LBproducció d un clon limfocitari de LB  formació de cèl∙lules memòria

daLB: producció d’anticossos

quiri

adq

anticossos

daqu

iriadq

i l b liimmunoglobulines

estructura: o cadenes lleugeres i pesadeso regions variable i constant

tipus: IgG, IgA, IgM, IgD, IgE

nes

acun

va

vacunes: una mica de històriavacunes: una mica de història 

s. VIII‐X:  primeres pràctiques de “variolació” (China/India)

1721: “variolació” introduïda al Regne Unit des de Turquia 1721:   variolació  introduïda al Regne Unit des de Turquia

1796:  14 de maig, primera “vacunació” (Jenner)

nes 

acun

va

vacunes: una mica de històriavacunes: una mica de història  1807:  polítiques de vacunació obligatòria europees

1967:  campanya mondial d’eradicació verola (OMS)

1977:  darrer mort de verola (Somàlia)

1980:  verola oficialment eradicada (WHA33.3)

ari

gloss

g

uns petits conceptes per a començar...

vacuna: preparat antigènic constituït per microorganismescomplerts (vius o morts) o algunes de les seves proteïnes o toxines,capaces d’induir una resposta immune protectora i que es manté ambel temps enfront de l’esmentat microorganismep g

seroteràpia: immunització passiva ràpida però de curta durada, pertransferència de immunoglobulines específiques

adjuvant: substància que millora l’efecte d’una vacuna, afavorint lapresentació de l'Ag. Fan que l’estimulació antigènica sigui mésduradora (segrestant i alliberant lentament l’Ag), augmenten lainflamació a la zona (incrementa la quimiotaxi de CPA)...( q )

la vacuna idealne

s fàcil administracióac

un fàcil administració

fàcil conservació (no dependre del fred)

va

( p )

induir una resposta ràpida i duradora front el major número possible d’agentsnúmero possible d agents infecciosos

no afectada pels anticossos t lmaternals

no generadora d‘individus portadors

permetre diferenciar entre individus vacunats i infectatsinfectats

ció 

ificac

classi

c

podem classificar les vacunes segons

agentagent: parasitàries, fúngiques, bacterianes, toxoids i víriques nºnº d’agentsd’agents: monovalent o polivalent (bivalent trivalent ) nº nº d agentsd agents: monovalent o polivalent (bivalent, trivalent...) sistemasistema de de produccióproducció: convencionals o de nova generació

tipus de vacunes nes

pacun

va

vacunesvacunes de nova de nova generaciógeneració

de subunitatsvacunesvacunes convencionalsconvencionals

atenuades (vives)

de subunitats vives delecionades de reversió gènica recombinants

inactivades (mortes)recombinants

d’ADN de plantes

vacunes convencionalsne

satenuades atenuades  inactivadesinactivadesac

un mètodes d’atenuació:

o adaptació a un hoste alternatiu(repetits passis)

mètodes de inactivació:o físics: calor (sobretot)o químics:  formaldehid, agents quelants... 

va

o mutants termosensibles: adaptats a créixer a Tª subòptima

o variants naturals per passis en cultius cel∙lulars en condicions adverses

avantatges: o seguretato millor estabilitat (millor conservació)cel lulars en condicions adverses

avantatges:o millor protecció que inactivades 

l i f l èl l l i li

( )

problemes:o pitjor resposta que atenuades 

(no hi ha multiplicació)o al infectar les cèl∙lules i replicar‐seindueixen tots els mecanismes del SI:

• presentació d’Ag (MCHII i CD4+)• citotoxicitat (MCHI i CD8+)

(no hi ha multiplicació) o producció d’Ac (MCHII i CD4+)o cal administrar la vacuna més vegadeso tractaments inactivants poden alterar citotoxicitat (MCHI i CD8+)

• producció de CK

problemes:ió i lè i

palgun Ag

o inactivació insuficient pot generar virulència

o ús d’adjuvanto reversió a virulènciao manteniment en fred (soques vives!!)

o ús d adjuvant

vacunes convencionals: problemesne

sacun

seguretato reversió a virulència de les atenuades

fallades en la ina ti a ió de les mortes

va

o fallades en la inactivació de les morteso contaminació amb altres microorganismes

cadena del fredo especialment important en vacunes atenuadeso generalment mantenir entre +4 i +6ºCo problemes al tercer món

no diferencien vacunats de infectats

no totes les malalties tenen vacuna

efectes secundariso locals: dolor, inflamació, edema en punt inoculacióo sistèmics: febre 

vacunes de nova generació

nes

acun

va

de subunitats vives delecionades de reversió gènica recombinants d’ADN de plantesp

vacunes de subunitatsació

enera

identificar proteïnes d’interès immunològic i l’ADN que les codificaov

a ge

clonar l’ADN

vector de transferència: plasmidi  (escollit segons vector expressió)de

 no

(escollit segons vector expressió)

vector d’expressió:  Baculovirus,E. coli,  llevats... 

cune

s

introduir el plasmidi en el vector d’expressió 

seleccionar els vectors 

vac

correctament  “transformats”

cultivar el vector d’expressió in vitro

ifi l d d purificar la proteïna produïda

vacunes deleccionadesació

enera

modifiquem genèticament el virusova ge

modifiquem genèticament el virus

eliminem gens de:

t ï lli d i lè i de no

o proteïnes lligades a virulènciao altres proteïnes que no alterin la 

replicació (de no interès immunològic)cune

s

immunològic)

soques atenuades de manera establevac

vacunes recombinantsació

enera

ova ge

 de no

cune

svac

microoorganisme utilitzat com a vector per a expressar gens d’un altreo víric: Vaccinia, adenovirus, canarypox...o bacterià: Salmonella

indueix resposta contra els dos organismes

vacunes de reversió gènicaació

enera

utilitzada en grip

construïm virus amb gens:ova ge

g

o codificant Ag protectius(H5, d’H5N1)

b i è id i lò i de no

o amb interès epidemiològic (N3, d’H2N3 no circulant des de 1973)

o de replicació d’un virus nocune

s

o de replicació d un virus no patogen  (NS, M, NP, PA, PB1 & PB2 d’H1N1)

ràpid (no cal cultivar ni adaptar 

vac

àp d ( o ca cu t a adaptael virus)

vacunes d’ADNació

enera

ova ge

identificar Ag i l’ADN que el codifica

 de no clonar l’ADN i lligar‐lo a un promotor 

dins d’un plasmidi (vector)

la construcció s’injecta via IM / ID

cune

s j /

transfecció de les cèl∙lules del individu

expressió d’Ag: resposta del SI

vac

vacunes de plantesació

ús de les plantes com a vehicle de producció de proteïnesenera

transfectem tomaqueres o tabac amb plasmidis o amb l’ajut de virus o bacteris 

factoria de proteïnes més barata que un  fermentador

ova ge

possibilitat d’utilitzar‐la com a aliment‐vacuna

(immunització VO contra enterotoxines E. coli, p.ex.) 

 de no

cune

svac

problemes de les vacunes convencionals ació

resolts per les vacunes de nova generacióen

era

seguretat:o vacunes de subunitats DNA plantes NO hi ha res a inactivarov

a ge

o vacunes de subunitats, DNA, plantes, NO hi ha res a inactivaro vacunes de deleció o de reversió gènica, reversió a virulència pràcticament 

inexistent

 de no

cadena del fred:o vacunes de subunitats, de DNA, de plantes: NO necessiten fred

t dif i t i i f t tcune

s

permeten diferenciar vacunats i infectats: o important en programes d'eradicacióvac

de Jenner als nostres temps ha plogut molt…

…però sembla que no aprenem