Mercato del vaccino per HBV: Commercializzato nel 1986 1 MLD $/anno Costo troppo elevato per il terzo mondo dove HBV è più diffuso Vaccino attuale prodotto da lievito (vaccino subunitario HBsAg) Processo produttivo: Fermentazione Raccolta e rottura cellule Separazione frazione proteica Folding della subunità e assemblaggio delle particelle VLP (virus like particles) Utilizzo: somministrazione parenterale Vantaggi dei vaccini orali: Semplicità della produzione Facilità e comodità dell’assunzione Possibilità di vaccini multipli (somministrazione di più immunogeni insieme) Aumento della risposta immunitaria umorale e delle mucose Svantaggi: finora mancanza di tecnologia a basso costo Produzione attuale: vaccini antipolio

Stato dell’arte: produzione di HBsAg in tabacco (non edibile) e in patata Nuovo approccio: Verifica della potenzialità come vaccino orale di HBsAg da patata (p-HBsAg) Minima lavorazione del prodotto (pelatura e taglio) Comparazione con HBsAg da lievito (y-HBsAg) per via orale invece che parenterale Vantaggi: bassi costi di coltivazione e possibilità di produzione direttamente nelle regioni sofferenti

Immunizzazione di topi con somministrazione orale di y-HBsAg Dose: 150 g y-HBsAg + coadiuvante (CT: cholerae toxin, un potente antigene orale) 0 sett. = 1° dose 1 sett. = 2° dose 6 sett. = richiamo (dose subimmunogenica parenterale) risposta serica immunitaria (175 mIU/ml)

Costruzione di un vettore per l’espressione di HBsAg in patata Vettori già descritti per il tabacco e perfezionati per la patata in lavori precedenti (Richter et al. 2000) Cassetta di espressione: Promotore CaMV Dual enhancer + TEV (enhancer di traduzione di tobacco etch virus) ORF di HBsAg Terminatore con sito di poliadenilazione Pin2 (potato proteinase inhibitor II) Ceppo ospite: FL1607 Linea transgenica: FL1607 HB114-16 4 inserzioni del T-DNA Elevata produzione di HBsAg nei tuberi grazie all’efficienza dei meccanismi post-trascrizionali (poliadenilazione)

Analisi al microscopio elettronico (fig.3; TEM) Vescicole derivanti da ER con particelle VPL da 17nm: Reagiscono con anticorpi anti-HBsAg Simili a quelle del siero di umani malati HBV Simili a quelle di lievito e CHO ricombinanti

Attività immunitaria della patata transgenica Quantità di p-HBsAg: 8.35 g/g di tubero fresco Preparazione del vaccino: pelatura e cubettatura del tubero, aggiunta di CT Dosaggio del vaccino: 5 g di patata 1 volta a settimana per 3 settimane Controllo: patata nt FL1607 + CT Prelievo del sangue e analisi siero con anticorpo anti-HBsAg Risultati: Livelli protettivi di anticorpo (10 mIU/ml) dopo somministrazione orale Forte risposta secondaria dopo richiamo parenterale con y-HBsAg (3000 mIU/ml) Il vaccino orale è immunogenico

Esperimento inverso: Iniezione dose sub-immunogenica di y-HBsAg Somministrazione vaccino orale di patata Risposta immunitaria analoga a fig.4A (1° picco), ma con attività più elevata (1000 mIU/ml)

Esperimento di vaccinazione orale senza coadiuvante CT: Risposte immunitarie basse anche dopo richiamo ( 50 mIU/ml)

Effetto temperatura: Patate bollite prima della somministrazione Ripetizione esperimento come in fig.4A No risposta immunitaria primaria Risposta secondaria dopo il richiamo molto bassa (135 mIU/ml)

CONCLUSIONI Dosaggio (42 g): dipende dalla dose alimentare giornaliera del topo (5g patata) Risposta immunitaria: dosi più basse di p-HBsAg (90-120 g) danno risposte più elevate di dosi maggiori di y-HBsAg (300 g) Effetto dose di HBsAg di patata vs lievito: stato fisico dell’anticorpo? Libero quello del lievito, ‘bioincapsulato’ nella patata e rilasciato solo dall’effetto litico degli enzimi digestivi Il vaccino orale garantisce lo stabilirsi di una memoria immunitaria ed è quindi un immunogeno efficace Capacità di richiamo del p-HBsAg: nuove strategie di immunizzazione con una sola vaccinazione parenterale e richiami orali Coadiuvanti immunogenici (CT e/o LT, potenti antigeni orali): non utilizzabili tali e quali nell’uomo in quanto tossici. Uso/ricerca di forme mutate a bassa tossicità ma capacità coadiuvante Problema della bollitura: utilizzo di altri vegetali consumati crudi nei paesi interessati (es. pomodoro, banana etc)

Necessità di dosi maggiori Prove su cavie umane: Necessità di dosi maggiori Previsione di possibili somministrazione multiple Prove attualmente in corso di vaccinazioni orali su cavie umane: heat-labile enterotoxin (LT-B) e antigene del Norwalk virus, ma sono entrambe malattie gastro-enteriche Problemi economici: Il vaccino da livito usato prevalentemente nel mondo industrializzato e solo da poco nei paesi in via di sviluppo Costo di una dose di vaccino = 0.9$, più di quanto guadagnano in un giorno un miliardo di persone Necessità di sviluppare vaccini a basso costo di produzione e a bassa tecnologia di produzione Kong Q et al. Oral immunization with hepatitis B surface antigen expressed in transgenic plants (2001) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98:11539-11544