A maioria das vacinas disponíveis depende de tecnologias inativadas ou atenuadas. No entanto, ambas as técnicas têm suas limitações e problemas potenciais associados. Problemas com surtos de campo foram correlacionados a vacinas inativas devido a inativação incompleta. Esses não deveriam - e não existiriam - se inativantes mais confiáveis, procedimentos de inativação e testes de inocuidade fossem usados ​​na fabricação. Além disso, uma vez que o desenvolvimento de tais vacinas envolve grandes quantidades de cultura do agente infeccioso, há um perigo potencial para os profissionais envolvidos e o meio ambiente. Finalmente, a resposta à vacinação pode ser limitada e de curta duração com adjuvantes ou imunoestimulantes necessários para sua imunogenicidade. As vacinas atenuadas, por sua vez, devem ser precisamente controladas e caracterizadas para fornecer o nível necessário de imunidade protetora sem causar sintomas da doença no hospedeiro. Também há um baixo risco de que o antígeno atenuado possa reverter para virulência total, e estudos de segurança de virulência devem ser realizados para evitar a reversão. Ademais, é possível que outros agentes infecciosos possam ser introduzidos, os quais podem levar a efeitos colaterais indesejados quando a vacina é utilizada.

Por essas e outras razões, incluindo eficácia, economia de fabricação, e viabilidade da produção in vitro do agente infeccioso, os cientistas têm cada vez mais voltado sua atenção para as novas tecnologias de vacinas. Essas, incluem produto dividido, proteína isolada, vacinas com marcadores antigênicos, vetor vivo e abordagens de ácido nucleico.

> Vacinas de produto dividido e subunidades naturais

A vacina de subunidade é aquela em que o agente infeccioso foi simplesmente desmontado ou dividido em suas partes, como em proteínas ou antígenos peptídicos. Um exemplo são as atuais vacinas contra a gripe que consistem em vírus inativados por formalina que foi tratado com objetivo de lisar o envelope viral e liberar as proteínas do mesmo. Infelizmente, as vacinas de produto dividido tendem a ter imunogenicidade reduzida quando comparadas com produtos de vírus inteiros. As tentativas de melhorar esta situação têm se concentrado na modificação da apresentação do antígeno, entregando glicoproteínas virais dentro das vesículas lipídicas, que podem ser compostas por derivados de lipídios virias.

Embora as vacinas de subunidades naturais produzidas a partir do agente infeccioso ainda desempenhem um papel importante, o custo de produção e purificação do imunógeno pode ser uma dificuldade. Na verdade, uma vez que as proteínas imunogênicas tenham sido identificadas, torna-se o objetivo de muitos pesquisadores produzir grandes quantidades dessas proteínas em uma forma suficientemente pura para gerar vacinas seguras e eficazes.

> Vacinas de proteína recombinante

Com a tecnologia das proteínas recombinantes, a criação de moléculas de DNA recombinante por meio da ligação de um gene codificador da proteína de interesse a um vetor (DNA plasmidial) permite expressar, em grande quantidade, a proteína exógena em uma célula hospedeira de fácil cultivo no laboratório. Na maioria dos casos, as células hospedeiras são bactérias, principalmente a Escherichia coli ou leveduras como a Saccharomyces cerevisiae, pois são microrganismos fáceis de serem manipulados e cujo crescimento em grandes volumes de cultura é relativamente barato. Em casos especiais, células de insetos e de mamíferos também são utilizados. Geralmente, isso fornece uma fonte relativamente inesgotável e barata de proteína de agentes infecciosos para estudos de vacinação.

> Vacinas peptídicas

Ao identificar e sequenciar locais imunogênicos importantes nos agentes infecciosos, estes podem, em muitos casos, ser imitados usando cadeias curtas de aminoácidos (peptídeos). Uma vez que um peptídeo candidato é identificado, ele deve ser apresentado ao sistema imunológico de uma maneira adequada, a fim de induzir não apenas uma resposta quantitativa, como também qualitativa. Na realidade, houve uma opinião generalizada de que, devido a seu tamanho molecular relativamente pequeno, os peptídeos são imunógenos fracos e, portanto, requerem acoplamento de transportador para aumentar sua imunogenicidade. Por causa disso, inúmeros exemplos de peptídeos que foram acoplados de maneira descontrolada a grandes proteínas carreadores, produziram anticorpos que falharam em reconhecer a proteína.

Peptídeos sintéticos são fáceis de produzir em escala industrial, não possuem potencial de integração ou recombinação genética, omitem sequências deletérias da proteína de origem, são quimicamente estáveis, não precisando de condições especiais de armazenamento e são livres de contaminantes virais ou bacterianos.

Embora apenas um número limitado de vacinas baseadas em peptídeos tenha sido licenciado, elas oferecem a oportunidade de transformar vacinas de substâncias biológicas relativamente indefinidas a produtos farmacêuticos mais definidos, e agora eles têm sido usados para induzir respostas imunes contra uma ampla variedade de vírus veterinários, incluindo o da raiva.

> Marcador vivo modificado

Um marcador pode ser definido como uma vacina baseada em mutantes de deleção ou contendo uma ou mais proteína microbiana, que o permite a distinção entre indivíduos infectados e vacinados com base nas respectivas respostas de anticorpos. Pode ser usado como uma ferramenta valiosa no controle de doenças e programas de erradicação, permitindo ao sistema de saúde diferenciar infectados de vacinados. Estas vacinas exigirão um teste de diagnóstico de acompanhamento para a triagem, e pode possibilitar que sejam usadas mais prontamente em situações não endêmicas.

> Vacinas de vetores vivos

As vacinas vivas atenuadas oferecem várias vantagens distintas sobre as convencionais inativadas e de subunidades. Ao replicar no hospedeiro, elas imitam com maior precisão a infecção natural, e muitas vezes são fáceis de administrar, fornecem imunidade mais longa e estimulam uma resposta imune mais "abrangente", incluindo anticorpos humorais, anticorpos secretores e células T-citotóxicas. Por estas razões, cientistas investigaram maneiras de entregar vacinas de subunidades ou peptídeos usando vetores vivos.

Um exemplo atual é a vacina da Oxford/Astrazeneca, na qual utiliza um adenovírus de macaco com a proteína Spike do SARS-CoV-2. Ao identificar a sequência da proteína S do SARS-CoV-2, nosso sistema imunológico a reconhece como estranha e produz anticorpos contra o coronavírus, além de ativar outras componentes do sistema imune.

Uma tecnologia de vacina relativamente nova que fica entre as abordagens atenuadas e inativas é a vacina de ácido nucléico. Essa é baseada em DNA clonado em um plasmídeo. Quando administrada, o DNA é reconhecido pelas células, que começam a produzir substâncias que seriam desenvolvidas por bactérias, vírus ou qualquer outro agente, fazendo com que o organismo hospedeiro reconheça e produza imunidade contra essas substâncias. Quando comparadas às vacinas tradicionais, àquelas de DNA apresentam vantagens econômicas, técnicas e logísticas, pois possuem um controle de qualidade mais simples, não necessitam de refrigeração para seu transporte, já que são estáveis à temperatura ambiente; possuem baixo custo de produção e manutenção, a exemplo. Outra vantagem dessas vacinas é que elas estimulam a produção de linfócitos T, responsáveis por identificar e lisar as células infectadas. A vacina de DNA também tem capacidade de gerar resposta imune celular e humoral. Além disso, não há risco de infecção, e essas vacinas podem ser usadas para contornar a imunidade passiva.