DNAワクチン接種
感染のリスクなし
MHCクラスI分子とクラスII分子の両方による抗原提示
タイプ1またはタイプ2に向けてT細胞応答を極性化する
目的の抗原に焦点を当てた免疫反応
開発と生産の容易さ
保管と出荷の安定性
費用対効果
ペプチド合成、組換えタンパク質の発現と精製、および毒性アジュバントの使用の必要性を排除
免疫原の長期持続性
インビボでの発現は、タンパク質が通常の真核生物の構造により近く、翻訳後修飾を伴うことを保証
IMとIDにおけるDNAの送達は、免疫反応を異なる方法で開始する。皮膚では、ケラチノサイト、線維芽細胞、ランゲルハンス細胞が抗原を取り込み、発現し、一次の抗体反応の誘導に関与する。核酸をとりこんだランゲルハンス細胞は、皮膚から(12時間以内に)流入領域のリンパ節に移動し、そこで二次的なB細胞およびT細胞の応答を刺激する。骨格筋では、横紋筋細胞が最も頻繁に核酸を取り込むが、免疫反応には重要ではない。代わりに、IMを接種したDNAは数分以内に流入領域のリンパ節に流され、そこで遠位の樹状細胞が核酸を取り込んで免疫応答を開始する。核酸を取り込んだ筋細胞は、プロフェッショナルなAPCを輸送するための抗原の「貯蔵所」として機能することが示唆された。
送達させるやり方として効果的な免疫応答を高めるために必要な用量を決定する。生理食塩水の注射は10μgから1mgまでのさまざまな量のDNAを必要とするが、遺伝子銃の送達は100から1000分の1を必要としている。一般に、0.2μg〜20μgが必要とするが、16ngという少量が報告されている。これらの量は種によって異なり、たとえば、マウスは霊長類の約10分の1のDNAを必要とする。生理食塩水の注射は、DNAが標的組織(通常は筋肉)の細胞外空間に送達されるため、より多くのDNAを必要とする。そこでは、DNAが取り込まれる前に、物理的障壁(基底膜や大量の結合組織など)を克服する必要がある。遺伝子銃の送達がDNAを直接細胞に駆動/強制する一方で、「無駄」が少なくなっている。
これらのさまざまな方法がどのように機能するか、発現する抗原の形態、およびヘルパーT細胞のさまざまなプロファイルは理解されていない。 IM注射で使用される比較的大量のDNAがTh1応答の誘導の原因であると考えられていた。しかし、その証拠として、Thタイプに用量の関連の違いがないことを示した。発生するヘルパーT細胞のタイプは、抗原提示細胞の分化状態によって決定される。樹状細胞は分化して、IL-12(Th1細胞の発達をサポートする)またはIL-4(Th2応答をサポートする)を分泌することができる。針によって注入されたpDNAは樹状細胞にエンドサイトーシスされ、樹状細胞は刺激されてTh1サイトカイン産生のために分化する。一方、遺伝子銃はDNAを細胞に直接衝突させ、Th1刺激をバイパスする。
プラスミドDNA自体が免疫系にアジュバント効果があるとされる。細菌由来のDNAは、自然免疫防御機構、樹状細胞の活性化、およびTh1サイトカインの産生を引き起こす可能性がある。これは、免疫刺激性である特定のCpGジヌクレオチド配列の認識による。CpG刺激(CpG-S)シーケンスは、真核生物よりも細菌由来のDNAで20倍頻繁に発生する。これは、真核生物が「CpG抑制」を示すためである。つまり、CpGジヌクレオチドペアは予想よりもはるかに少ない頻度で発生する。さらに、CpG-Sシーケンスは低メチル化されている。これは細菌のDNAで頻繁に発生するが、真核生物で発生するCpGモチーフはシトシンヌクレオチドでメチル化されている。対照的に、免疫応答の活性化を阻害するヌクレオチド配列(CpG中和またはCpG-Nと呼ばれる)は、真核生物のゲノムで過剰に表されている。最適な免疫刺激配列は、2つの5 'プリンと2つの3'ピリミジンが隣接する非メチル化CpGジヌクレオチドである。さらに、この免疫刺激性ヘキサマーの外側の隣接領域は、標的細胞への結合と取り込みを確実にするためにグアニンに富んでいる必要がある。
自然免疫システムは適応免疫システムと連携して、DNAにコードされたタンパク質に対する応答を開始する。