dossier biotecnologia [ produção de vacinas de dna ] produção de vacinas de dna Duarte Miguel F. Prazeresc, Gabriel A. Monteiro IBB - Instituto de Biotecnologia e Bioengenharia, Centro de Engenharia Biológica e Química, Instituto Superior Técnico, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa c autor correspondente e-mail: [email protected] 34_eq Resumo As vacinas de DNA são uma alternativa credível na prevenção de doenças infecciosas e outras. A demonstração recente da eficácia de uma vacina de DNA anti-gripal em humanos, aponta também para a sua utilização no combate a uma pandemia de gripe. Vários estudos descrevem como produzir DNA plasmídico (pDNA), o componente activo das vacinas de DNA, crescendo células bacterianas até densidades celulares elevadas (upstream processing) e acoplando uma sequência de operações unitárias de purificação (downstream processing). No entanto, a optimização e intensificação de processos são fundamentais para ultrapassar as restrições que tornam a produção de quilogramas de pDNA actualmente impraticável. Estas restrições encontram-se no downstream processing, e prendem-se, entre outras, com: i) a conformação peculiar do pDNA, ii) o elevado tamanho do pDNA, que se traduz em difusividades baixas e capacidades limitadas dos adsorventes convencionais, iii) a viscosidade elevada das correntes obtidas a partir de soluções com densidades celulares elevadas, iv) a presença de impurezas (RNA, DNA genómico) com propriedades análogas ao pDNA. Além disso, sendo a maioria dos custos de produção atribuíveis ao downstream processing será necessária uma nova geração de processos de produção, que deverão ser caracterizados por: i) menores tempos de produção, ii) maiores rendimentos, iii) menores consumos, especialmente de agentes mássicos de separação, iv) menor impacto ambiental, v) menor tamanho de fábrica, vi) redução de custos de produção e de capital, e vii) facilidade de aumento de escala e de validação. Abstract Vaccines based on plasmid DNA (DNA vaccines) offer a credible alternative for the prevention of infectious diseases and others. The first successful demonstration of the immunogenicity of an influenza DNA vaccine in humans also supports claims that DNA vaccines may be the best way to respond to an influenza pandemic. Although a number of publications describe how to produce plasmid DNA (pDNA) by growing an Escherichia coli host to high cell densities (upstream processing), and how to purify it by coupling unit operations (downstream processing), process optimization and intensification approaches are required to overcome the bottlenecks that make the production of kg of pDNA currently unpractical. These bottlenecks are found mostly in the downstream processing, and are related to: i) the peculiar shape and conformation of pDNA, ii) the large size of pDNA which translates into low diffusion coefficients and small binding capacities with conventional sorbents, iii) the unusually high viscosity of lysates generated from high cell density solutions, and iv) the presence of impurities (e.g. RNA, genomic DNA) with properties similar to pDNA. Furthermore, the downstream processing also accounts for the majority of manufacturing costs (50-80%). A new generation of pDNA manufacturing processes is thus required that should be characterized by: i) decreased manufacturing time, ii) higher yields, iii) lower inventory, specifically of mass separating agents, iv) environmental benefits, v) lower plant size, vi) capital and manufacturing cost reduction, vii) scalability and viii) easier validation.