Adjuvantes de vacinas – um constituinte essencial nas vacinas modernas!

A equipe de pesquisa de adjuvantes de vacinas do Statens Serum Institut tem a missão de desenvolver novos adjuvantes de vacinas.

As vacinas são de longe a intervenção médica de maior sucesso na história, e somente o acesso à água limpa e saneamento levou a uma maior expectativa de vida. A primeira geração de vacinas consistiu de vírus ou bactérias totalmente inativados, atenuados ou interrompidos (divididos), prevenindo doenças como varíola, tuberculose (TB; vacina BCG), sarampo, pólio (vacinas OPV/IPV) e gripe. Além de conterem os antígenos da vacina, todas estas tecnologias também contêm componentes imuno-estimuladores que ativam o sistema imunológico inato para aumentar e modular a resposta imunológica adaptativa aos antígenos. Outra estratégia tem sido isolar, purificar e desintoxicar toxinas diretamente dos patógenos – um método aplicado nas vacinas contra difteria e tétano.

Comum para muitas destas vacinas é que elas exigem a produção dos próprios patógenos, embora muitas vezes de uma forma atenuada. As desvantagens óbvias relacionadas à produção desta abordagem têm sido contornadas pela implementação de métodos de produção recombinante usando sistemas de expressão benigna como a E. coli para produzir os antígenos da vacina baseados em proteínas com altos rendimentos.

Ajuvantes vacinais

Estas vacinas altamente purificadas e recombinantemente produzidas não são capazes de ativar e potencializar suficientemente a resposta imunológica por si mesmas. Assim, são adicionados adjuvantes para fornecer o sinal de “perigo” e activar a activação imunitária inata e potenciar a vacina.

As vacinas contra a difteria e o tétano contêm o hidróxido de alumínio adjuvante, que potencia uma resposta de anticorpos específica de antigénios necessária para proteger contra estas infecções. Este adjuvante tem sido o mais utilizado desde a década de 1930, quando foi introduzido pela primeira vez. De fato, desde então, apenas um pequeno número de adjuvantes baseados em outros sais minerais, emulsões de squalene e virosomas foram aprovados para uso em humanos. Uma característica comum destes adjuvantes é que eles aumentam significativamente a resposta do anticorpo humoral aos antígenos vacinais, mas não são capazes de montar o tipo de imunidade celular mediada (IMC; ver quadro) que é importante para a proteção contra muitas das doenças infecciosas mais desafiadoras atualmente, como tuberculose, clamídia e influenza pandêmica.

Adjuvantes modernos da vacina, como o adjuvante AS01 usado na vacina Shingrix® recentemente registrada (GSK) contra as telhas induzidas pelo vírus da varicela, consistem em um sistema de entrega, tipicamente baseado em emulsões ou lipossomas portadores de moléculas especiais que são reconhecidas como estranhas pelo sistema imunológico.

Estes imunoestimuladores são tipicamente análogos sintéticos dos chamados ‘padrões moleculares associados ao patógeno’, ou PAMPs, e podem modular as células imunológicas para reagir de uma forma específica. Eles podem, por exemplo, mudar os anticorpos induzidos para funções especiais ou induzir um certo tipo de célula T com capacidade especial para matar células infectadas (as chamadas “células T assassinas” ou “linfócitos T citotóxicos” (CTLs)) ou modular a localização das células imunológicas para tecidos específicos, como o intestino ou os pulmões.

A maioria dos imunoestimuladores em desenvolvimento clínico ativam receptores da chamada família de “receptores de toll-like” (TLRs) ou “receptores de lectin tipo C (CLR)” e terão um grande impacto na eficácia de novas vacinas, especialmente nos casos em que uma forte resposta CMI é necessária para proteção.

Statens Serum Institut

The Danish Statens Serum Institut é uma empresa estatal sob os auspícios do ministro da saúde, e localizada perto do centro da cidade de Copenhaga, Dinamarca. O Statens Serum Institut é responsável pela preparação da Dinamarca contra doenças infecciosas, envolvendo a vigilância de doenças através da colaboração internacional, e consultas com o sistema de saúde e autoridades dinamarquesas no caso de epidemias que exijam acção urgente.

Pesquisa vacinal no Statens Serum Institut

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Pesquisa vacinal no Statens Serum Institut remonta à fundação do instituto em 1902, quando este foi criado para produzir anti-soros para difteria. A pesquisa logo se expandiu para outras doenças epidêmicas. A pesquisa de vacinas no Statens Serum Institut está focada em doenças que representam uma grande ameaça para a saúde global. Hoje o principal esforço é dedicado às vacinas contra tuberculose, clamídia, HIV e influenza pandêmica.

O programa de pesquisa de vacinas é parte integrante da missão central da SSI no que diz respeito à preparação e fornecimento de vacinas. A maior parte da pesquisa de vacinas realizada no Statens Serum Institut é colocada sob o Centro de Pesquisa de Vacinas e cobre todo o desenvolvimento de vacinas, desde a geração de hipóteses e pesquisas básicas até a avaliação clínica das vacinas em humanos. O centro concentra-se nas respostas imunológicas à infecção e na pesquisa de vacinas básicas e translacionais, envolvendo programas detalhados de descoberta de antígenos com o objetivo de identificar as proteínas expressas pelos patógenos alvo e reconhecidas pelo sistema imunológico.

Presentemente, os dois principais programas estratégicos de vacinas são direcionados para o desenvolvimento de novas vacinas contra a tuberculose e a clamídia.

Tuberculose é um dos principais agentes infecciosos assassinos no mundo atualmente e causou aproximadamente 1,6 milhões de mortes em 2017, incluindo 230.000 crianças. A vacina Bacillus Calmette-Guérin protege eficazmente as crianças e é administrada aos bebés o mais próximo possível do momento do nascimento, nos países onde a tuberculose é comum. A eficácia da BCG, no entanto, diminui com o passar dos anos, e normalmente tem pouco efeito protetor quando as crianças entram na adolescência. Portanto, há uma necessidade urgente de vacinas que possam melhorar a proteção contra a tuberculose, especialmente em adolescentes e adultos.

A tracomatite de clamídia é uma das infecções sexualmente transmissíveis mais prevalentes e houve 1,7 milhões de casos notificados apenas nos Estados Unidos em 2017.

Felizmente, essa infecção parece estar fortemente subdiagnosticada, com muitos países não relatando taxas de doença, o que dificulta a obtenção de uma visão exata da carga. Pode causar danos permanentes no sistema reprodutivo da mulher, levando potencialmente a uma gravidez ectópica fatal ou infertilidade.

alguns serótipos de Chlamydia trachomatis causam ainda o tracoma, infecção sob as pálpebras, que pode eventualmente levar à cegueira. Esta doença é um grande problema de saúde na África, Ásia e América Central e do Sul, onde causa cegueira de 1,2 milhões de pessoas e visão reduzida em mais um milhão de pessoas.

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Cuitos patógenos infectam as células e as vacinas contra eles, portanto, exigem adjuvantes que induzam uma forte resposta do CMI.

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Pesquisa sobre adjuvantes vacinais

Para a última década, o Statens Serum Institut desenvolveu novos adjuvantes vacinais além de estar envolvido no desenvolvimento de vacinas contra a tuberculose e a clamídia.

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O objetivo de nossa pesquisa é adaptar o adjuvante para induzir a resposta imunológica exata necessária para controlar o patógeno em questão. Isto é possível através da construção de adjuvantes baseados em lipossomas que incorporam imunoestimuladores. Os imunoestimuladores são derivados de moléculas naturais de PAMP de microorganismos que desencadeiam diferentes partes do sistema imunológico. As propriedades destes lipossomas podem ser modificadas, e podem ser produzidos em diferentes tamanhos e com diferentes moléculas incorporadas, dependendo da resposta imunológica necessária para uma vacina específica. Os lipossomas feitos sob medida são combinados com o antígeno da vacina na vacina final. O lipossoma irá garantir que o antígeno vacinal seja apresentado às células certas do sistema imunológico e que a resposta imunológica desejada esteja sendo gerada.

Na nossa busca pelo adjuvante ideal para um antígeno vacinal, modificamos sistematicamente a composição do sistema de entrega da vacina e/ou dos imunoestimuladores. Modificamos a composição das partículas de entrega a fim de alterar as características físicas do sistema de entrega da vacina, por exemplo, em termos de tamanho, fluidez ou carga. Tais modificações podem ser usadas para garantir uma ótima adsorção de antígenos, depósito de vacinas, captação e apresentação in vivo, etc. A fluidez dos lipossomas pode, por exemplo, ter uma influência profunda na distribuição dos componentes da vacina e no nível de respostas de CMI e anticorpos.

Na nossa busca do imunomodulador ideal, descobrimos que vários lipídios micobacterianos têm fortes efeitos imunomoduladores que podem ser explorados para o desenvolvimento da vacina. Estivemos envolvidos na descoberta de α, α’ trehalose 6,6′ dibehenate (TDB) como um imunomodulador eficaz para a indução de respostas imunológicas mediadas por células e a dissecção das vias de sinalização envolvidas.

O programa de descoberta do imunomodulador também identificou o micobacteriano monomicoloyl glicerol (MMG) como um activador eficaz das células dendríticas humanas e como um imunomodulador, dando origem a uma resposta Th1 proeminente em modelos animais. Neste programa de descoberta também foi importante para nós compreender os mecanismos inatos ativados por estes novos imunomoduladores. Finalmente, a via de vacinação também está sob avaliação no grupo e demonstrou ter um grande impacto na resposta imunológica induzida. Estamos, portanto, trabalhando com diferentes estratégias de imunização, incluindo a entrega às vias aéreas superiores, para melhorar as respostas imunológicas de proteção em superfícies mucosas.

Os adjuvantes da CAF do SSI

Nossos adjuvantes são todos baseados em lipossomos com carga positiva e, portanto, são chamados de formulações adjuvantes catiônicas (CAFs). A primeira formulação adjuvante desenvolvida em nosso laboratório consiste em lipossomos formados por dimetildioctadectilamônio (DDA) estabilizado com o imunomodulador sintético micobacteriano TDB, que é inserido no bocal lipídico.

DDA atua como um veículo de entrega servindo para promover a absorção e apresentação do antígeno vacinal no subconjunto relevante de células presentes no antígeno (APCs), enquanto o TDB atua como um imunomodulador, ativando os APCs para induzir respostas combinadas de Th1 e Th17 CMI. Juntos, os dois componentes, DDA e TDB, atuam em sinergia para gerar respostas de células T e anticorpos altamente potentes que se mostraram eficazes em vacinas contra uma série de diferentes doenças, por exemplo, em modelos animais de melanoma, influenza, clamídia, tuberculose, estreptococo do grupo A e malária.

CAF01 foi testado em cinco ensaios clínicos Fase I para avaliar a segurança, tolerabilidade e imunogenicidade de diferentes doses de CAF01 administradas em combinação com várias vacinas baseadas em proteínas e peptídeos (ensaios clínicos nos. NCT00922363, NCT01009762, NCT01141205, NCT02787109). Esses estudos mostraram que o CAF01 é seguro e eficaz na indução de células T específicas da vacina, que desempenham um papel importante na proteção contra, por exemplo, tuberculose, clamídia, malária e influenza pandêmica.

Nosso adjuvante de segunda geração, o CAF09, que consiste em DDA, MMG e poliIC, mostrou-se muito eficaz na indução de células T citotóxicas de antígenos específicos contra antígenos baseados em proteínas e peptídeos. Este adjuvante é, portanto, um potencial candidato a vacinas contra, por exemplo, HIV, câncer, influenza pandêmica, etc. Está agora a passar por avaliações clínicas em humanos numa vacina terapêutica contra o cancro da próstata (NCT03412786) e numa vacina contra o cancro à base de neo-antigénios contra vários tipos de cancro (um chamado “ensaio de cesto”, NCT03715985).

Building on the principles of CAF01 and CAF09, we can further modulate the formulation when designing tailor-made adjuvants for specific disease targets through change of the cationic liposomes or by incorporating different immunostimulator combinations into them.

Currentemente estamos combinando ligandos micobacterianos não TLR com ligandos convencionais TLR nos diferentes veículos de distribuição. Nosso objetivo é induzir respostas imunes altamente diversificadas e complexas, e ao ajustar os diferentes parâmetros demonstramos que podemos influenciar o isótipo de anticorpos, a duração do depósito de vacinas e o balanço CTL/Th1/Th17.

Disciplinas de pesquisa

Fornecimento e formulação de vacinas é um projeto multidisciplinar que abrange tanto a pesquisa aplicada como a básica ao mais alto nível internacional. Isto inclui:

• Caracterizações bioquímicas e físico-químicas de sistemas adjuvantes
• Estudos da distribuição e destino de formulações de vacinas in vivo
• Caracterizações imunológicas básicas da função adjuvante in vivo e in vitro
• Caracterizações de respostas imunológicas induzidas por vacinas em humanos e modelos animais
• Respostas imunológicas protetoras em diferentes modelos de desafios.

Atualmente, temos projectos de vacinas à base de proteínas e peptídeos nos campos da tuberculose, gripe, clamídia, HIV e estreptococos do grupo A, bem como vacinas terapêuticas contra melanoma e vírus do papiloma humano em avaliação. Além disso, temos ampla experiência no desenvolvimento pré-clínico de vacinas de subunidades adjuvantes e estamos envolvidos no apoio a ensaios de primeiros socorros de novos adjuvantes.

Colaborações

A pesquisa é realizada em colaboração com grupos de pesquisa de universidades dinamarquesas e internacionais, empresas de biotecnologia e instituições governamentais.
Importante anterior e atual
colaborações incluem:

ADITEC

Este projeto de alto impacto correu de 2011 a 2017 para desenvolver novas estratégias de vacinação. O escopo do projeto, financiado através do Sétimo Programa Quadro (FP7) da Comissão Européia, era acelerar o desenvolvimento de novas e poderosas tecnologias de imunização para a próxima geração de vacinas humanas. ADITEC fez progressos significativos no desenvolvimento de novas tecnologias de imunização, adjuvantes, vectores e sistemas de administração, formulações e métodos de vacinação optimizados para diferentes grupos etários.

TRANSVAC2

Este projecto de infra-estruturas colaborativas foi financiado pelo programa Horizon 2020 da Comissão Europeia. É um esforço conjunto dos principais grupos europeus que trabalham na área do desenvolvimento de vacinas e foi concebido para acelerar o desenvolvimento de vacinas, melhorando a investigação e a formação na Europa, e para aumentar a sustentabilidade dos projectos de vacinas da Comissão Europeia através da implementação de uma infra-estrutura permanente de investigação para o desenvolvimento precoce de vacinas.

BIOVACSAFE

Este projecto financiado pela Iniciativa de Medicamentos Inovadores (IMI) decorreu entre 2012-2018 com o objectivo de desenvolver ferramentas de ponta para acelerar e melhorar os testes e monitorização da segurança das vacinas, tanto antes como depois da sua colocação no mercado. Ao reunir três das principais empresas de desenvolvimento e fabricação de vacinas da Europa, bem como os melhores especialistas de instituições acadêmicas e PMEs, o projeto gerou uma enorme quantidade de resultados que podem acelerar o desenvolvimento de uma nova geração de vacinas mais seguras e eficazes.

TBVAC2020

Este projeto de pesquisa Horizonte 2020 visa inovar e diversificar o atual pipeline de vacinas contra a tuberculose. O projeto se baseia nas colaborações altamente bem-sucedidas e de longa data em projetos de vacinas e biomarcadores contra a tuberculose financiados pela Comissão Européia em projetos subseqüentes das FP5, FP6 e FP7 e reúne cientistas e desenvolvedores de 40 parceiros de pesquisa para colaborar no desenvolvimento de novas vacinas contra a tuberculose.

NeoPepVac

Este projecto, financiado pelo Innovation Fund Denmark e envolvendo quatro parceiros, visa gerar vacinas imunoterapêuticas personalizadas baseadas em neoantígenos peptídeos em combinação com o adjuvante CAF09b concebido para fornecer imunoterapia óptima através da indução de CTL.

O projecto irá completar um ensaio de Fase l com imunoterapia baseada em neoepitope em doentes com cancro e fornecer provas de conceito para a estratégia global, segurança e viabilidade clínica. Com base na análise profunda da reatividade imunológica em pacientes vacinados e na identificação de neoepitopos utilizando modelos de camundongos singênicos, iremos melhorar os algoritmos de previsão de neoepitope para tratamentos futuros.

UNISEC

Este consórcio financiado pelo FP7 da Comissão Européia incluiu 11 parceiros do meio acadêmico, institutos de saúde pública e da indústria de vacinas.

Conjuntou conhecimentos especializados em vírus influenza e produção de vacinas, formulação de vacinas, administração de vacinas, modelos animais pré-clínicos, leituras imunológicas, organização e execução de ensaios clínicos, gerenciamento e análise de dados para comparar diferentes conceitos inovadores de vacinas contra influenza, a fim de identificar, desenvolver e testar clinicamente os resultados mais promissores para uma vacina universal contra influenza.

ENOVA

Esta ciência e tecnologia ‘Network on Vaccine Adjuvants’ foi financiada pela COST através do programa da UE Horizon 2020. A ENOVA reúne peritos europeus e partes interessadas que trabalham em diferentes áreas de adjuvantes e vacinas R&D, incluindo tanto aplicações profilácticas e terapêuticas como vacinas humanas e veterinárias.

Os objetivos finais da rede são facilitar a comunicação e a troca de informações entre seus membros, assegurar que novas descobertas sejam amplamente divulgadas para que seu potencial possa ser de ótimo benefício, promover o melhor uso das tecnologias adjuvantes existentes, e incentivar e apoiar o desenvolvimento de novos adjuvantes.

Os adjuvantes proprietários do SSI mencionados neste artigo podem ser adquiridos para exploração pré-clínica e clínica entrando em contato com Statens Serum Institut. Veja as informações de contato abaixo.

Fatos sobre adjuvantes

Adjuvant: Do latim adjuva¯re; para ajudar. Uma substância que melhora a resposta imunológica estimulada por um antígeno quando injetado com o antígeno (Collins English Dictionary).

Sobre o autor

Dennis Christensen é cientista sênior e líder da pesquisa de adjuvantes de vacinas no Statens Serum Institut. É ainda professor visitante na Universidade de Strathclyde, Instituto de Farmácia & Ciências Biomédicas, em Glasgow, Reino Unido.
Pedido doutorado em ciências farmacêuticas e trabalha há 15 anos com aspectos farmacêuticos e imunológicos de adjuvantes de vacinas e sistemas de administração, incluindo a administração orientada de imunoestimuladores e antígenos.

Publicações recentes de grande destaque

1. Pedersen GK et al. Imunocorrelatos de adjuvantes da família CAF. Semin Immunol 2018;39:4-13
2. Schmidt ST et al. Induction of Cytotoxic T-Lymphocyte Responses Upon Subcutaneous Administration of a Subcutaneous Vaccine Adjuvanted With an Emulsion Containing the Toll-Like Receptor 3 Ligand Poly(I:C). Imunol frontal 2018;9:898
3. Vono M et al. Superando as Limitações Neonatais dos Centros Germinais Indutores através de Adjuvantes Base Lipossomáticos Incluindo Agonistas Trehalose Dibehenate ou Curdlan do Tipo C de Lectina. Imunol frontal 2018; 9:381
4. Christensen D et al. As Vacinas Split de Influenza Sazonal Conferem Proteção Parcial Cruzada contra o Vírus da Influenza Heteróloga em Ferrets Quando Combinadas com o Adjuvante CAF01. Immunol frontal 2018; 8:1928
5. Christensen D et al. As células Th17 induzidas pela vacina são estabelecidas como células de memória residentes no pulmão e promovem respostas locais de IgA. Mucosal Immunol 2017;10(1):260-270
6. Schmidt ST et al. A via de administração é decisiva para a capacidade do adjuvante da vacina CAF09 de induzir respostas de células T CD8+ específicas de antígenos: As consequências imunológicas do perfil de biodistribuição. J Control Rel 2016; 239:107-117

Dennis Christensen, PhD Pharm
Chefe da Pesquisa de Vacinas Adjuvantes
Centro de Pesquisa de Vacinas
Instituto de Soro de Estatinas
+45 3268 3804
[email protected]
https://en.ssi.dk/research

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Nota por favor, este artigo aparecerá na edição 8 do Health Europa Quarterly, que está disponível para leitura agora.