Adjuvanții vaccinali – un constituent esențial în vaccinurile moderne!

Echipa de cercetare a adjuvanților pentru vaccinuri de la Statens Serum Institut are misiunea de a dezvolta noi adjuvanți pentru vaccinuri.

Vaccinurile sunt, de departe, cea mai de succes intervenție medicală din istorie, și doar accesul la apă curată și salubritate a dus la o îmbunătățire mai mare a speranței de viață. Prima generație de vaccinuri a constat din virusuri sau bacterii inactivate integral, atenuate sau disrupte (divizate) care preveneau boli precum variola, tuberculoza (TB; vaccin BCG), rujeola, poliomielita (vaccinurile OPV/IPV) și gripa. Pe lângă faptul că conțin antigene vaccinale, toate aceste tehnologii vaccinale conțin, de asemenea, componente imunostimulatoare care activează sistemul imunitar înnăscut pentru a crește și modula răspunsul imunitar adaptativ la antigeni. O altă strategie a constat în izolarea, purificarea și detoxifierea toxinelor direct din agenții patogeni – o metodă aplicată în cazul vaccinurilor împotriva difteriei și tetanosului.

Comun pentru multe dintre aceste vaccinuri este faptul că ele cer producerea agenților patogeni înșiși, deși adesea într-o formă atenuată. Dezavantajele evidente legate de producție ale acestei abordări au fost eludate prin punerea în aplicare a metodelor de producție recombinantă care utilizează sisteme de expresie benigne, cum ar fi E. coli, pentru a produce antigenele vaccinale pe bază de proteine cu randamente ridicate.

Ajutorii vaccinali

Aceste vaccinuri foarte purificate și produse prin recombinare nu sunt capabile să activeze și să potențeze suficient răspunsul imunitar prin ele însele. Prin urmare, se adaugă adjuvanți pentru a furniza semnalul de „pericol” și pentru a declanșa activarea imunității înnăscute și potențarea vaccinului.

Vaccinurile împotriva difteriei și tetanosului conțin adjuvantul hidroxid de aluminiu, care potențează răspunsul anticorpilor specifici antigenului, necesar pentru a proteja împotriva acestor infecții. Acest adjuvant a fost cel mai utilizat încă din anii 1930, când a fost introdus pentru prima dată. De fapt, de atunci, doar un număr mic de adjuvanți pe bază de alte săruri minerale, emulsii de squalene și virosomi au fost aprobați pentru utilizare la om. O trăsătură comună a acestor adjuvanți este că aceștia cresc semnificativ răspunsul umoral al anticorpilor la antigenele vaccinale, dar nu sunt capabili să instaleze tipul de imunitate mediată de celule (CMI; a se vedea caseta) care este important pentru protecția împotriva multora dintre cele mai dificile boli infecțioase actuale, cum ar fi tuberculoza, chlamydia și gripa pandemică.

Adjuvanții moderni pentru vaccinuri, cum ar fi adjuvantul AS01 utilizat în vaccinul recent înregistrat Shingrix® (GSK) împotriva herpesului zoster indus de virusul varicelo-zosterian, constau într-un sistem de administrare, de obicei bazat pe emulsii sau lipozomi care transportă molecule speciale care sunt recunoscute ca străine de către sistemul imunitar.

Aceste imunostimulatoare sunt de obicei analogi sintetici ai așa-numitelor „modele moleculare asociate agenților patogeni”, sau PAMP, și pot modula celulele imunitare să reacționeze într-un mod specific. Aceștia pot, de exemplu, să orienteze anticorpii induși către funcții speciale sau să inducă un anumit tip de celule T cu o capacitate specială de a ucide celulele infectate (așa-numitele „celule T ucigașe” sau „limfocite T citotoxice” (CTL)) sau să moduleze orientarea celulelor imune către anumite țesuturi, cum ar fi intestinele sau plămânii.

Majoritatea imunostimulatorilor în curs de dezvoltare clinică activează receptorii din așa-numitele „receptori de tip Toll-like” (TLR) sau din „familia receptorilor de lectină de tip C (CLR)” și vor avea un impact major asupra eficacității vaccinurilor noi, în special în acele cazuri în care este necesar un răspuns CMI puternic pentru protecție.

Statens Serum Institut

Institutul danez Statens Serum Institut este o întreprindere de stat aflată sub auspiciile ministrului sănătății și situată în apropierea centrului orașului Copenhaga, Danemarca. Statens Serum Institut este responsabil de pregătirea Danemarcei împotriva bolilor infecțioase, implicând supravegherea bolilor prin colaborare internațională și consultarea sistemului de sănătate și a autorităților daneze în cazul unor epidemii care necesită acțiuni urgente.

Cercetarea vaccinurilor la Statens Serum Institut

Cercetarea vaccinurilor la Statens Serum Institut datează de la înființarea institutului în 1902, când a fost înființat pentru a produce antiseruri împotriva difteriei. Cercetarea s-a extins curând și la alte boli epidemice. Cercetarea în domeniul vaccinurilor la Statens Serum Institut se concentrează asupra bolilor care reprezintă o amenințare majoră pentru sănătatea globală. În prezent, principalul efort este dedicat vaccinurilor împotriva tuberculozei, a chlamydiilor, a HIV și a gripei pandemice.

Programul de cercetare în domeniul vaccinurilor face parte integrantă din misiunea principală a SSI în ceea ce privește pregătirea și furnizarea de vaccinuri. Cea mai mare parte a cercetării în domeniul vaccinurilor efectuate la Statens Serum Institut este plasată în cadrul Centrului de cercetare în domeniul vaccinurilor și acoperă întreaga dezvoltare a vaccinurilor, de la generarea de ipoteze și cercetarea de bază până la evaluarea clinică a vaccinurilor la om. Centrul se concentrează pe răspunsurile imunologice la infecții și pe cercetarea de bază și translațională în domeniul vaccinurilor, implicând programe detaliate de descoperire a antigenelor care vizează identificarea proteinelor exprimate de agenții patogeni țintă și recunoscute de sistemul imunitar.

În prezent, cele două programe strategice majore în domeniul vaccinurilor sunt orientate spre dezvoltarea de noi vaccinuri împotriva tuberculozei și a chlamydiilor.

Tuberculoza este unul dintre principalii ucigași infecțioși din lume în prezent și a provocat aproximativ 1,6 milioane de decese în 2017, inclusiv 230.000 de copii. Vaccinul Bacillus Calmette-Guérin protejează eficient copiii și este administrat bebelușilor cât mai aproape de momentul nașterii în țările în care tuberculoza este frecventă. Cu toate acestea, eficacitatea BCG se diminuează de-a lungul anilor și, de obicei, are un efect protector redus atunci când copiii intră în perioada adolescenței. Prin urmare, există o nevoie urgentă de vaccinuri care pot îmbunătăți protecția împotriva tuberculozei, în special la adolescenți și adulți.

Chlamydia trachomatis este una dintre cele mai răspândite infecții cu transmitere sexuală și numai în Statele Unite au fost raportate 1,7 milioane de cazuri în 2017.

Din păcate, această infecție este aparent puternic subdiagnosticată, iar multe țări nu raportează ratele de îmbolnăvire, ceea ce face dificilă obținerea unei imagini de ansamblu exacte a poverii. Poate provoca leziuni permanente ale sistemului reproducător al femeilor, putând duce la o sarcină ectopică fatală sau la infertilitate.

Câteva serotipuri de Chlamydia trachomatis provoacă, în plus, trahom, o infecție sub pleoape, care poate duce în cele din urmă la orbire. Această boală reprezintă o problemă majoră de sănătate în Africa, Asia și America Centrală și de Sud, unde cauzează orbirea a 1,2 milioane de persoane și reducerea vederii la încă un milion de persoane.

Amândoi agenții patogeni infectează celulele și, prin urmare, vaccinurile împotriva lor necesită adjuvanți care să inducă un răspuns CMI puternic.

Cercetarea adjuvanților pentru vaccinuri

În ultimul deceniu, Statens Serum Institut a dezvoltat noi adjuvanți pentru vaccinuri, pe lângă faptul că a fost implicat în dezvoltarea de vaccinuri împotriva tuberculozei și a chlamydiilor.

Scopul cercetărilor noastre este de a adapta adjuvantul pentru a induce răspunsul imunitar exact necesar pentru a controla agentul patogen în cauză. Acest lucru este posibil prin construirea de adjuvanți pe bază de lipozomi care încorporează imunostimulatori. Imunostimulatorii sunt derivați din moleculele PAMP prezente în mod natural în microorganisme care declanșează diferite părți ale sistemului imunitar. Proprietățile acestor lipozomi pot fi modificate și aceștia pot fi produși în diferite dimensiuni și cu diferite molecule încorporate, în funcție de răspunsul imunitar necesar pentru un anumit vaccin. Lipozomii personalizați sunt combinați cu antigenul vaccinal în vaccinul final. Lipozomul se va asigura că antigenul vaccinal este prezentat la celulele potrivite ale sistemului imunitar și că se generează răspunsul imunitar dorit.

În căutarea adjuvantului ideal pentru un antigen vaccinal, modificăm sistematic compoziția sistemului de administrare a vaccinului și/sau a imunostimulatorilor. Modificăm compoziția particulelor de administrare pentru a schimba caracteristicile fizice ale sistemului de administrare a vaccinului, de exemplu în ceea ce privește dimensiunea, fluiditatea sau sarcina. Astfel de modificări pot fi utilizate pentru a asigura o adsorbție optimă a antigenului, depunerea vaccinului, absorbția și prezentarea in vivo etc. Fluiditatea lipozomilor poate avea, de exemplu, o influență profundă asupra distribuției componentelor vaccinului și asupra nivelului de răspuns CMI și anticorpilor.

În căutarea imunomodulatorului optim am constatat că mai multe lipide micobacteriene au efecte imunomodulatoare puternice care pot fi exploatate pentru dezvoltarea de vaccinuri. Am fost implicați în descoperirea α, α´ trehalose 6,6´ dibehenate (TDB) ca imunomodulator eficient pentru inducerea răspunsurilor imune mediate de celule și disecția căilor de semnalizare implicate.

Programul de descoperire a imunomodulatorilor a identificat, de asemenea, glicerolul monomicobacterian (MMG) ca activator eficient al celulelor dendritice umane și ca imunomodulator, dând naștere la un răspuns Th1 proeminent în modelele animale. În cadrul acestui program de descoperire, a fost, de asemenea, important pentru noi să înțelegem mecanismele înnăscute activate de acești noi imunomodulatori. În cele din urmă, calea de vaccinare este, de asemenea, în curs de evaluare în cadrul grupului și s-a demonstrat că are un impact major asupra răspunsului imunitar indus. Prin urmare, lucrăm cu diferite strategii de imunizare, inclusiv livrarea la nivelul căilor respiratorii superioare, pentru a îmbunătăți răspunsurile imune protectoare la nivelul suprafețelor mucoaselor.

Ajutorii CAF de la SSI

Ajutorii noștri se bazează toți pe lipozomi încărcați pozitiv și, prin urmare, sunt numiți formulări adjuvante cationice (CAF). Prima formulare adjuvantă dezvoltată în laboratorul nostru constă în lipozomi formați din dimetildioctadecylammonium (DDA) stabilizați cu imunomodulatorul micobacterian sintetic TDB, care este inserat în bicapacele lipidice.

DDA acționează ca un vehicul de livrare care servește la promovarea absorbției și prezentării antigenului vaccinal în subsetul relevant de celule prezentatoare de antigen (APC), în timp ce TDB acționează ca un imunomodulator, activând APC pentru a induce răspunsuri combinate Th1 și Th17 CMI. Împreună, cele două componente, DDA și TDB, acționează în sinergie pentru a genera răspunsuri foarte puternice ale celulelor T și ale anticorpilor, care s-au dovedit a fi eficiente în vaccinurile împotriva unei serii de boli diferite, de exemplu, în modele animale de melanom, gripă, chlamydia, tuberculoză, streptococ de grup A și malarie.

CAF01 a fost testat în cinci studii clinice de fază I pentru a evalua siguranța, tolerabilitatea și imunogenitatea diferitelor doze de CAF01 administrate în combinație cu diferite vaccinuri pe bază de proteine și peptide (studii clinice nr. NCT00922363, NCT01009762, NCT01141205, NCT02787109). Aceste studii au arătat că CAF01 este atât sigur, cât și eficient în ceea ce privește inducerea celulelor T specifice vaccinului, care joacă un rol important în protecția împotriva, de exemplu, a tuberculozei, a chlamydiilor, a malariei și a gripei pandemice.

Adjuvantul nostru de a doua generație, CAF09, care constă din DDA, MMG și poliIC, s-a dovedit a fi foarte eficient în ceea ce privește inducerea celulelor T citotoxice specifice antigenului împotriva antigenelor pe bază de proteine și peptide. Acest adjuvant este astfel un potențial candidat pentru vaccinurile împotriva, de exemplu, HIV, cancerului, gripei pandemice etc. În prezent, acesta face obiectul unor evaluări clinice la om în cadrul unui vaccin terapeutic împotriva cancerului de prostată (NCT03412786) și al unui vaccin oncologic pe bază de neo-antigen împotriva diferitelor tipuri de cancer (așa-numitul „basket trial”, NCT03715985).

Plecând de la principiile CAF01 și CAF09, putem modula și mai mult formularea atunci când proiectăm adjuvanți personalizați pentru ținte de boală specifice prin schimbarea lipozomilor cationici sau prin încorporarea în aceștia a diferitelor combinații de imunostimulatori.

În prezent, combinăm liganzii micobacterieni nonTLR cu liganzii TLR convenționali în diferitele vehicule de administrare. Scopul nostru este de a induce răspunsuri imune extrem de diverse și complexe și, prin ajustarea diferiților parametri, am demonstrat că putem influența izotipul anticorpilor, durata de depunere a vaccinului și echilibrul CTL/Th1/Th17.

Discipline de cercetare

Formularea și administrarea vaccinului este un proiect multidisciplinar care cuprinde atât cercetarea aplicată, cât și cea fundamentală la cel mai înalt nivel internațional. Acesta include:

• Caracterizări biochimice și fizico-chimice ale sistemelor de adjuvanți
• Studii privind distribuția și soarta formulărilor de vaccinuri in vivo
• Caracterizări imunologice de bază ale funcției adjuvanților in vivo și in vitro
• Caracterizări ale răspunsurilor imune induse de vaccinuri la oameni și modele animale
• Răspunsuri imune protectoare în diferite modele de provocare.

În prezent, avem proiecte de vaccinuri pe bază de proteine și peptide în domeniile tuberculozei, gripei, chlamydia, HIV și streptococului de grup A, precum și vaccinuri terapeutice împotriva melanomului și a virusului papiloma uman în curs de evaluare. În plus, avem o experiență vastă în dezvoltarea preclinică a vaccinurilor cu subunități adjuvante și suntem implicați în susținerea primelor teste la om cu adjuvanți noi.

Colaborări

Cercetarea se desfășoară în colaborare cu grupuri de cercetare din universități daneze și internaționale, companii biotehnologice și instituții guvernamentale.
Colaborările importante anterioare și actuale
includ:

ADITEC

Acest proiect de mare impact s-a desfășurat în perioada 2011-2017 pentru a dezvolta noi strategii de vaccinare. Scopul proiectului, finanțat prin intermediul celui de-al șaptelea program-cadru (FP7) al Comisiei Europene, a fost acela de a accelera dezvoltarea unor tehnologii de imunizare noi și puternice pentru următoarea generație de vaccinuri umane. ADITEC a înregistrat progrese semnificative în dezvoltarea de noi tehnologii de imunizare, adjuvanți, vectori și sisteme de livrare, formulări și metode de vaccinare optimizate pentru diferite grupe de vârstă.

TRANSVAC2

Acest proiect de infrastructură colaborativă a fost finanțat de programul Orizont 2020 al Comisiei Europene. Este un efort comun între grupuri europene de vârf care lucrează în domeniul dezvoltării de vaccinuri și este conceput pentru a accelera dezvoltarea de vaccinuri prin îmbunătățirea cercetării și formării europene în domeniul vaccinurilor, precum și pentru a crește sustenabilitatea proiectelor de vaccinuri ale Comisiei Europene prin implementarea unei infrastructuri de cercetare permanente pentru dezvoltarea timpurie a vaccinurilor.

BIOVACSAFE

Acest proiect finanțat de Inițiativa privind medicamentele inovatoare (IMI) s-a desfășurat în perioada 2012-2018 cu scopul de a dezvolta instrumente de ultimă generație pentru a accelera și îmbunătăți testarea și monitorizarea siguranței vaccinurilor, atât înainte, cât și după lansarea pe piață. Prin reunirea a trei dintre cele mai importante companii europene de dezvoltare și producție de vaccinuri, precum și a unor experți de top din instituții academice și IMM-uri, proiectul a generat o cantitate enormă de rezultate care pot accelera dezvoltarea unei noi generații de vaccinuri mai sigure și mai eficiente.

TBVAC2020

Acest proiect de cercetare din cadrul programului Orizont 2020 are ca scop inovarea și diversificarea actualei game de vaccinuri împotriva tuberculozei. Proiectul se bazează pe colaborările de mare succes și de lungă durată din cadrul proiectelor ulterioare finanțate de Comisia Europeană prin PC5, PC6 și PC7 privind vaccinurile și biomarkerii pentru tuberculoză și reunește oameni de știință și dezvoltatori de la 40 de parteneri de cercetare pentru a colabora la dezvoltarea de noi vaccinuri împotriva tuberculozei.

NeoPepVac

Acest proiect, finanțat de Innovation Fund Denmark și care implică patru parteneri, are ca scop generarea de vaccinuri imunoterapeutice personalizate bazate pe neoantigene peptidice în combinație cu adjuvantul CAF09b conceput pentru a oferi o imunoterapie optimă prin inducerea CTL.

Proiectul va finaliza un studiu de fază l cu imunoterapie pe bază de neoepitope la pacienți cu cancer și va furniza o dovadă de concept pentru strategia generală, siguranța și fezabilitatea clinică. Pe baza unei analize aprofundate a reactivității imune la pacienții vaccinați și a identificării neoepitopilor cu ajutorul modelelor de șoareci singeni, vom îmbunătăți algoritmii de predicție a neoepitopilor pentru tratamentele viitoare.

UNISEC

Acest consorțiu finanțat de Comisia Europeană prin PC7 a inclus 11 parteneri din mediul academic, institute de sănătate publică și industria vaccinurilor.

A combinat expertiza în producerea virusului gripal și a vaccinului, formularea vaccinului, administrarea vaccinului, modelele animale preclinice, citirile imunologice, organizarea și executarea studiilor clinice, gestionarea și analiza datelor pentru a compara diferite concepte noi de vaccin gripal în vederea identificării, dezvoltării și testării clinice a celor mai promițătoare piste pentru un vaccin gripal universal.

ENOVA

Acest „Network on Vaccine Adjuvants” științific și tehnologic a fost finanțat de COST prin programul UE Orizont 2020. ENOVA reunește experți europeni și părți interesate care lucrează în diferite domenii ale cercetării și dezvoltării de adjuvanți și vaccinuri, incluzând atât aplicații profilactice și terapeutice, cât și vaccinuri umane și veterinare.

Obiectivele finale ale rețelei sunt de a facilita comunicarea și schimbul de informații între membrii săi, de a se asigura că noile descoperiri sunt diseminate pe scară largă, astfel încât potențialul lor să poată aduce beneficii optime, de a promova cea mai bună utilizare a tehnologiilor existente în materie de adjuvanți și de a încuraja și sprijini dezvoltarea de adjuvanți noi.

Adjuvanții brevetați de SSI menționați în acest articol pot fi achiziționați pentru exploatare preclinică, precum și clinică, contactând Statens Serum Institut. A se vedea informațiile de contact de mai jos.

Facts on adjuvants

Adjuvant: Din latinescul adjuva¯re; a ajuta. O substanță care sporește răspunsul imunitar stimulat de un antigen atunci când este injectat cu antigenul respectiv (Collins English Dictionary).

Despre autor

Dennis Christensen este cercetător senior și conducător al cercetării în domeniul adjuvanților pentru vaccinuri la Statens Serum Institut. De asemenea, este profesor invitat la Universitatea din Strathclyde, Institutul de Farmacie & Științe Biomedicale, din Glasgow, Marea Britanie.
Este doctor în științe farmaceutice și în ultimii 15 ani s-a ocupat de aspectele farmaceutice și imunologice ale adjuvanților și sistemelor de administrare a vaccinurilor, inclusiv de administrarea țintită de imunostimulatori și antigene.

Publicații recente evidențiate

1. Pedersen GK et al. Immunocorrelates of CAF family adjuvants. Semin Immunol 2018;39:4-13
2. Schmidt ST et al. Induction of Cytotoxic T-Lymphocyte Responses Upon Subcutaneous Administration of a Subunit Vaccine Adjuvanted With an Emulsion Containing the Toll-Like Receptor 3 Ligand Poly(I:C). Front Immunol 2018;9:898
3. Vono M et al. Overcoming the Neonatal Limitations of Inducing Germinal Centers through Liposome-Based Adjuvants Including C-Type Lectin Agonists Trehalose Dibehenate or Curdlan. Front Immunol 2018; 9: 9:381
4. Christensen D et al. Vaccinurile Split pentru gripa sezonieră conferă protecție încrucișată parțială împotriva virusului gripal heterolografic la dihori atunci când sunt combinate cu adjuvantul CAF01. Front Immunol 2018; 8: 1928
5. Christensen D et al. Vaccine-induced Th17 cells are established as resident memory cells in the lung and promote local IgA responses. Mucosal Immunol 2017;10(1):260-270
6. Schmidt ST et al. Calea de administrare este decisivă pentru capacitatea adjuvantului vaccinal CAF09 de a induce răspunsuri ale celulelor T CD8+ specifice antigenului: Consecințele imunologice ale profilului de biodistribuție. J Control Rel 2016; 239:107-117

Dennis Christensen, PhD Pharm
Head of Vaccine Adjuvant Research
Center for Vaccine Research
Statens Serum Institut
+45 3268 3804
[email protected]
https://en.ssi.dk/research

Vă rugăm să rețineți, acest articol va apărea în numărul 8 al Health Europa Quarterly, care poate fi citit acum.

.