Caratteristiche dei vaccini devono essere formati da una forma “modificata” del virus devono essere sicuri assenza di virus infettanti e virulenti assenza di contaminazioni (batteriche o virali) devono essere di: facile somministrazione stabili costo limitato I vaccini inducono un’immunizzazione attiva diversa dall’immunizzazione passiva o sieroprofilassi (strategia di emergenza - copertura limitata nel tempo)

Il vaccino contro il vaiolo Prima della messa a punto del vaccino, il 10% della popolazione mondiale umana veniva uccisa o sfigurata dall’infezione con il virus del vaiolo. Dal 1979 il virus è completamente eradicato

Storia del vaccino anti-vaiolo 11° secolo, medici cinesi ed indiani tentavano di ridurre gli esiti dell’infezione trattavando la cute di individui sani con pus prelevato da individui malati 18° secolo, medici inglesi, prelevavano le croste delle lesioni vaiolose e le strofinavano sulla cute di individui sani (variolazione). Queste pratiche spesso portavano allo sviluppo della malattia negli individui trattati. Jenner suppose che il contatto con il virus cowpox (un poxvirus bovino o vaccino) potesse proteggere dall’infezione con il virus umano. Edward Jenner (1749-1823) (1796) Jenner introdusse materiale prelevato da lesioni del virus vaccino in un ragazzo sano (vaccinazione) che poi deliberatamente infettò con il virus del vaiolo umano. Il ragazzo manifestò una infezione localizzata nel sito di infezione.

Un altro vaccino di successo distribuzione di poliovirus selvaggio Un altro vaccino di successo Poliovirus -- quasi completamente eradicato From Nathanson + Fine Science 296: 269 (2002)

1955- Il vaccino anti-polio di Salk vaccino inattivato (Poliovirus 1,2,3) somministrazione per via parenterale - induzione di anticorpi della classe IgG - non induce di IgA secretorie la vaccinazione impedisce lo sviluppo della malattia ma non la diffusione del virus attraverso la molteplicazione nel tratto GI costosa organizzazione sanitaria

Produzione di vaccino inattivato Elevate quantità di virus selvaggio vengono prodotte in colture di tessuto e quindi inattivate mediante procedure chimiche che eliminano l’infettività senza alterare l’antigenicità (formalina). Questi vaccini sono facili da produrre ma piuttosto costosi. Sono molto sicuri (assumendo che l’inattivazione sia completa!)

1961 - Il vaccino anti-polio di Sabin virus attenuato (Poliovirus 1,2,3) somministrazione facile e poco costosa somministrazione per via orale induzione di IgG e di IgA secretorie la vaccinazione impedisce sia lo sviluppo della malattia sia la diffusione del virus dovuta alla molteplicazione nel tratto GI

Virus attenuati virus virulenti diventano virus attenuati mediante: replicazione in ospiti diversi dall’ospite naturale replicazione a temperature diverse da 37°C L’attenuazione virale è dovuta a mutazioni che intervengono nel genoma del virus e che determinano: - diminuita replicazione virale nelle cellule bersaglio (ma non altri tipi di cellule) - diminuita capacità di raggiungere le cellule o l’organo bersaglio in vivo From Flint et al Principles of Virology ASM Press

Il vaccino anti-polio di Sabin Le mutazioni nella regione 5’ inibiscono la traduzione degli mRNA e la maturazione del virus nelle cellule del SNC

vaccino di Sabin vaccino di Salk vaccino di Sabin I virus attenuati replicano nell’organismo vaccinato ampliamento della dose di virus I virus attenuati provocano malattia lieve o inapparente induzione di una risposta immunitaria “autentica” I virus attenuati possono diffondersi nella popolazione (vaccinazione dei non vaccinati)

Vaccini anti-Polio

Problematica del vaccino di Sabin Reversione del P3 a virus “wild-type o selvaggio” poliomielite vaccinale (VDPV) - virus altamente enterotropico - ampia diffusione nei soggetti non-immuni Oggi, per evitare la poliomielite vaccinale, la prima vaccinazione viene effettuata con il vaccino di Salk

Rabbia Louis Pasteur mette a punto il vaccino contro il virus della Rabbia. Passaggi seriali del virus rabbico selvaggio (virulento) nella corda spinale di conigli. 1° produzione sperimentale di vaccino

Vaccino anti-rabbico Animali domestici vaccino ricombinante Nell’uomo vaccino inattivato è l’unico esempio di vaccinazione post-esposizione utilizzato in combinazione con sieroterapia

Vaccino anti-influenzale Ogni anno vengono prodotte 75 milioni di dosi di vaccino anti-influenzale I virus influenzali sono prodotti in uova embrionate I virus dopo purificazione, vengono trattati con: formalina Wv intero inattivato - detergenti non-ionici Sv subvirionici Deve essere somministrato ogni anno, Il vaccino è costituito da una miscela di 3 ceppi (due ceppi A e un ceppo B)

Il virus Influenzale è un bersaglio mobile composizione del vaccino influenzale dal 1970-al 2002

La variabilità 15 HA e 9 NA costantemente il virus accumula mutazioni mutazioni che interessano le proteine HA e NA determinano la comparsa di varianti antigeniche (antigenic drift) 15 HA e 9 NA

Variabilità dei virus Influenzali Deriva antigenica (Drift) (epidemie) Cambio antigenico (Shift) (pandemie) Genetic Mutations Antigenic Drift RNA virus mutation rates 10,000x higher than DNA viruses. Viral RNA replicase is a low fidelity enzyme so transcription errors accumulate HA is a 250aa protein that undergoes 2-3aa substitutions per year Antigenic Shift When two different viruses infect the same animal the progeny virions can contain genomic material from each parent creating unique progeny with different infectious properties. Two influenza viruses infecting the same cell can produce 256 genetically distinct progeny. 1918 Spagnola (H1N1) 1957 Asiatica (H2N2) 1968 Hong Kong (H3N2)

I virus influenzali A B C 3 generi

Gli ospiti Influenza A infetta una grande varietà di mammiferi inclusi uomo, maiale, cavallo e uccelli Gli ospiti

HA NA Sottotipi influenza A

Nomenclatura del virus influenzale A i ceppi virali vengono definiti come segue: tipo di virus/luogo di isolamento/numero di isolato/anno seguiti dal tipo di HA (H) e NA (N) e.g. A/Ann Arbor/6/60-H2N3 per i virus non-umani viene anche aggiunta la specie animale A/equino/Cornell/74 (H7N3) assenza di designazione H e N per i virus influenzali B

Infezione con virus influenzali di tipo A