Vaksin DNA, yang sering disebut sebagai vaksin generasi ketiga, menggunakan DNA yang telah direkayasa untuk memicu respons imunologis pada inang terhadap bakteri, parasit, virus, dan berpotensi kanker.
Vaksin Tradisional
Vaksin yang saat ini tersedia bagi populasi global termasuk vaksin untuk campak, gondongan, rubella, virus influenza musiman, tetanus, polio, Hepatitis B, kanker serviks, difteri, pertusis, dan vaksin untuk penyakit lain yang endemik di wilayah tertentu di dunia.
Banyak dari vaksin ini memberikan kekebalan dengan memicu respons imun adaptif spesifik antigen pada inang.
Secara lebih spesifik, vaksin-vaksin ini mengekspos sistem imun terhadap epitop yang berasal dari patogen, yang memungkinkan sistem imun untuk mengembangkan antibodi yang dapat mengenali dan menyerang agen infeksius ini jika inang yang divaksinasi mengalami patogen ini di masa depan.
Meskipun vaksin konvensional sangat penting untuk mencegah penyebaran berbagai penyakit menular yang sangat menular, proses pembuatan vaksin ini sering kali memerlukan penanganan patogen hidup oleh peneliti. Tidak hanya penanganan patogen ini menimbulkan kekhawatiran mengenai keselamatan bagi orang-orang yang mengembangkan vaksin, tetapi juga risiko kontaminasi oleh patogen ini menjadi masalah yang perlu diperhatikan.
Tantangan yang terkait dengan pengembangan vaksin konvensional telah mendorong penelitian beberapa pendekatan vaksin alternatif yang dapat digunakan untuk penyakit menular maupun tidak menular.
Salah satu vaksin alternatif yang menarik perhatian adalah vaksin berbasis DNA. Vaksin berbasis DNA dianggap lebih stabil, hemat biaya, dan lebih mudah ditangani dibandingkan vaksin tradisional.
Bagaimana cara kerja vaksin DNA?
Seperti jenis vaksin lainnya, vaksin DNA memicu respons imun adaptif. Prinsip dasar di balik setiap vaksin DNA adalah penggunaan plasmid DNA yang mengkodekan protein yang berasal dari patogen yang menjadi target vaksin tersebut.
Plasmid DNA (pDNA) tidak mahal, stabil, dan relatif aman, sehingga memungkinkan platform non-viral ini dianggap sebagai pilihan yang sangat baik untuk pengantaran gen. Beberapa vektor virus berbeda yang telah digunakan untuk mendapatkan pDNA termasuk onco-retrovirus, lentivirus, adenovirus, virus terkait adeno, dan Herpes simplex-1.
Ketika injeksi intramuskuler dari vaksin DNA diberikan, pDNA akan menargetkan myosit. Vaksin DNA juga dapat diberikan melalui injeksi subkutan atau intradermal, untuk menargetkan keratinosit. Terlepas dari lokasi injeksi, pDNA akan mentransfeksi myosit atau keratinosit. Sel-sel ini kemudian akan mengalami apoptosis.
Sebuah sel yang mengalami apoptosis akan melepaskan fragmen kecil yang terikat membran yang dikenal sebagai tubuh apoptotik. Tubuh apoptotik ini memicu endositosis debris seluler oleh sel dendritik tidak matang (iDC). Aktivitas iDC kemudian dapat memulai pembentukan antigen eksogen, yang secara eksklusif dipresentasikan oleh kelas histokompatibilitas utama II (MHCII).
Presentasi antigen kepada MHCII mengaktifkan sel T helper CD4+, yang berkontribusi pada priming sel B dan akhirnya memungkinkan terjadinya respons imun humoral. Respons imun humoral ini diperlukan untuk mengaktifkan produksi sel T CD8+.
Selain bertindak pada myosit atau keratinosit, setiap rute pemberian vaksin DNA juga dapat mentransfeksi sel penyaji antigen (APC) yang berada di dekat lokasi injeksi. Rute transkripsi langsung ini menghasilkan ekspresi transgen endogen dan presentasi antigen secara paralel melalui MHCI dan MHCII, sehingga menghasilkan sel T CD8+ dan CD4+.
Vaksin DNA apa yang sedang dalam pengembangan saat ini?
Saat ini, tidak ada vaksin DNA yang telah disetujui untuk penggunaan luas pada manusia. Namun, beberapa vaksin berbasis DNA telah disetujui oleh Food and Drug Administration (FDA) Amerika Serikat dan Departemen Pertanian Amerika Serikat (USDA) untuk penggunaan veteriner, termasuk vaksin terhadap virus West Nile pada kuda dan vaksin melanoma untuk anjing.
Meskipun vaksin berbasis DNA belum disetujui untuk digunakan oleh publik umum, beberapa uji klinis manusia yang sedang berlangsung tentang vaksin DNA telah dilakukan. Menurut Perpustakaan Medis Nasional AS, lebih dari 160 vaksin DNA yang berbeda saat ini sedang diuji dalam uji klinis manusia di Amerika Serikat. Diperkirakan bahwa 62% dari uji coba ini didedikasikan untuk vaksin kanker dan 33% diterapkan untuk vaksin terhadap virus imunodefisiensi manusia (HIV).
Salah satu uji klinis pertama tentang vaksin DNA menyelidiki efek terapeutik dan profilaksis potensial dari vaksin DNA terhadap HIV. Meskipun beberapa tingkat imunogenisitas terdeteksi dalam uji ini, tidak ditemukan respons imun yang signifikan. Variabilitas tinggi HIV memungkinkan virus ini menyerang sistem imun inang melalui berbagai mekanisme yang berbeda.
Akibatnya, para ilmuwan yang berusaha mengembangkan vaksin berbasis DNA terhadap HIV menemukan bahwa beberapa strategi priming yang berbeda, agen peningkatan, dan jadwal injeksi yang diubah harus dievaluasi dengan hati-hati untuk merancang vaksin DNA terbaik terhadap HIV.
Arah Masa Depan
Walaupun banyak vaksin berbasis DNA saat ini sedang diuji pada manusia di seluruh dunia, beberapa tantangan masih menghadang penerapan pendekatan vaksin ini di klinik. Salah satu tantangan terbesar yang terkait dengan vaksin DNA adalah rendahnya imunogenisitasnya pada hewan besar dan manusia.
Para peneliti percaya bahwa jumlah DNA yang lebih tinggi, dalam kisaran 5 hingga 20 mg, perlu disuntikkan ke dalam manusia berukuran rata-rata untuk meningkatkan imunogenisitas vaksin berbasis DNA. Tantangan lain dari vaksin berbasis DNA meliputi optimasi transfeksi, yang dapat dicapai melalui penggabungan beberapa parameter seperti promotor hibrida virus/eukariotik atau optimisasi kodon antigen.
Secara keseluruhan, vaksin DNA yang ideal akan menghindari dekomposisi ekstraseluler dan berhasil masuk ke dalam inti sel target untuk memicu respons imun jangka panjang.
