RÉGI – ÚJ LEHETŐSÉGEK A BIZTONSÁGOS OLTÓANYAGOK FEJLESZTÉSÉBEN

Dr. Rajnavölgyi Éva

Debreceni Egyetem Orvos és Egészségtudományi Centrum Immunológiai Intézet

2013. november 28

Louis Pasteur 1885 Veszettség vírus felfedezése és vakcina előállítás 1884 Ilya Mechnikoff Fagocitózis Gyengített (attenuált) vakcina Sejtes immunválasz

AZ IMMUNOLÓGIAI VÉDELEM KÉT TÍPUSA

VELESZÜLETETT/TERMÉSZETES IMMUNITÁS SZERZETT/ADAPTÍV IMMUNITÁS Olyan komponensek alkotják, melyek a fertőzések elleni védelmet előzetes aktiváció és sejtosztódás nélkül biztosítják A kórokozók elleni védelem kialakulása sejt aktivációt és klonális osztódást igényel Első védelmi vonal Öröklött, mindig jelen van Gyors válasz Rövid idejű védelem Antigén-specifikus aktiváció váltja ki A válaszadási képesség genetikailag szabályozott Környezeti hatásoktól függ Veleszületett immunitás hiánya Adaptív immunitás hiánya L H H L

B-SEJT T-SEJT

A TERMÉSZETES ÉS SZERZETT IMMUNITÁS HELY ÉS IDŐ FÜGGŐ EGYÜTTMŰKÖDÉSE

FELISMERÉS IDEGEN JEL STRESSZ/VESZÉLY SENSOR Bekebelezés ANTIGÉN FELDOLGOZÁS Aktiváció JELÁTVITEL INFORMÁCIÓ TOVÁBBÍTÁS ANTIGÉN BEMUTATÁS, MIGRÁCIÓ VÉGREHAJTÓ FOLYAMATOK T SEJT AKTIVÁCIÓ, POLARIZÁCIÓ

A BÉLBEN HASZNOS ÉS KÁROS TÁPLÁLÉK ÖSSZETEVŐK ÉS MIKROORGANIZMUSOK IS ELŐFORDULNAK

Hasznos bélbaktériumok Hasznos táplálék összetevők Bélhámsejtek pusztulása Káros élelem összetevők Káros bélbaktériumok Vírusok M-sejt Hámsejtek védő molekulái Felismerő receptorok

A fagocita sejtek bekebelezik az elhalt sejteket és megölik a betolakodó baktériumokat

AZ EGYENSÚLY/TOLERANCIA FENNTARTÁSA Gyulladásos fagocita sejtek toborzása Gyulladást keltő hírvivők termelése

A VÍRUS ELLENES IMMUNVÁLASZ FOLYAMATAI

TERMÉSZETES ADAPTÍV MEMÓRIA

Vírus ellenes ellenanyagok IFN α / β IL-12 NK sejtek Vírus titer Citotoxikus T-limfociták Segítő (helper) T-limfociták 0 5 10 15 nap

A vírus fertőzések elleni védekezésben kiemelt szerepet játszanak a T – limfociták

INFLUENZA VÍRUS BELÉP ÉS TÁVOZIK CITOPATIKUS ERŐS IMMUNVÁLASZT VÁLT KI IMMUNPATOLÓGIA MEGELŐZŐ VAKCINA NEUTRALIZÁLÓ ELLENANYAGOK GÁTOLJÁK A VÍRUS BELÉPÉSÉT

INFLUENZA VÍRUS ELLENES VAKCINA TÍPUSOK

INAKTIVÁLT „SPLIT” VAKCINA ALEGYSÉG VAKCINÁK ÉLŐ ATTENUÁLT VIROSOMA OLTÓANYAGOK REKOMBINÁNS HEMAGGLUTININ ALAPÚ OLTÓANYAGOK

NEUTRALIZÁLÓ ELLENANYAG A VIRÁLIS FELSZÍNI FEHÉRJÉK ELLEN HATÉKONYSÁG KOCKÁZAT CSÖKKENÉS IDŐSEK ÉS GYEMEKEK VÉDELEM

50 – 70 % 56 %

Adjuváns vakcinák MF59 olaj – víz – antigén alegység

Homológ vírus – fertőzés után évekig Heterológ vírus – rövid távon hat

CÉL UNIVERZÁLIS OLTÓANYAG

ERŐS ÉS HOSSZANTARTÓ IMMUNITÁS A KÜLÖNBÖZŐ INFLUENZA TÖRZSEKKEL SZEMBEN

INFLUENZA VÍRUS VAKCINA

Természetes fertőzés – Ellenanyag és T-sejt közvetített védelem

FERTŐZÉS FELSZÍNI FEHÉRJÉK Direkt fajok közti fertőzés – ember/állat Genetikai instabilitás, rekombináció

HA mint elsődleges felszíni neutralizációs célpont T-sejt válasz a belső virális fehérjék ellen

IFITM3 gátló

– csökkenti az influenza vírus okozta

morbiditást/mortalitást IGÉNY SZÉLES NEUTRALIZÁLÓ AKTIVITÁSSAL RENDELKEZŐ ELLENANYAG UNIVERZÁLIS VAKCINA MEMÓRIA VÁLASZ Különböző vírus altípusok ellen véd Ellenanyag válasz fokozása Vírus fertőzés által okozott sejt károsodás csökkentése Keresztreagáló T-sejt válasz a virális peptid célpontok ellen

Current Opinion in Immunology 2013

GLOBULÁRIS FEJ STALK Konzervált HA STALK

Fab

STALK-ELLENES ELLENANYAGOK

Az évente alkalmazott inaktivált oltóanyag nem váltja ki a képződésüket Természetes fertőzéskor alacsony szinten vannak jelen H1N1/H3N2

A 2009 H1N1 pandémia során magas arányban képződtek Széles körű kötő és neutralizáló aktivitással rendelkeznek

FELTÉTELEZÉS

Azonos STALK szerkezet Eltérő feji domain szerkezet Természetes H1N1 fertőzés

STARK emlékeztető

Feji domain elleni elsődleges válasz

NŐ A STALK SPECIFIKUS ELLENANYAGOK ARÁNYA

FELISMERÉS ÉS ELLENANYAG KÉPZŐDÉS

A konzervatív STALK régiót felismerő ellenanyagok aránya a pandémia által kiváltott ismételt H1 felismerés következtében fokoozza a STALK régió ellen irányuló ellenanyagok képződését

STALK-ELLENES ELLENANYAGOK

Konzervált konformációs determináns (H1/H2) felismerése természetes ellenanyagok által Széles kötő aktivitás, egy vagy több H típus felismerése Az ellenanyag kötődése az endoszómában gátolja a HA pH függő konformációs változását Az endoszóma- és a sejtmembrán elmaradt fúziója megakadályozza a vírus genom citoplazmába jutását Az ellenanyagok elfedik az enzimatikus hasítási helyet VH1 – 69 génátrendeződés

Kevés szomatikus mutáció

IgM típusú ellenanyagok

H lánc függő

specifikus felismerés és neutralizáló képesség Gyakoriság 1/100 plasma/B-sejt Kis immunogenitás Évszaki immunizálással nem váltható ki Új fertőzésre

alacsonyabb titer

Régi fertőzésre

magasabb titer

Olaj – víz nano-emulziók csökkentik ezt a hatás Az

MF59 adjuváns

fokozza a HA feji része ellen irányuló nagy affinitású ellenanyagok képződését A természetes fertőzés és az sokféleséget

Alum

adjuváns korlátozza az ellenanyagok

KLINIKAI JELENTŐSÉG

• Immundeficiens egyedekben gyorsan kialakulhatnak rezisztens vírus variánsok (feji rész), de a konzervált

STALK-specifikus ellenanyagok védő hatása hosszan tartó

• Az egér

6F12

anti-STALK ellenanyag H1N1 neutralizációs hatékonysága

100 év alatt nem változott

és még

5 nappal a fertőzést követően is hatásos

• A

6F12

ellenanyag protektív dózisa

1mg/kg, ami megegyezik a feji rész ellen irányuló ellenanyagokéval

• A B vírus ellenes

CR9114

ellenanyag

in vitro

neutralizációs képességgel nem rendelkezik, de egérben

in vivo

hatékonyan neutralizálja a vírust A STALK – REAKTÍV ELLENANYAGOK KÜLÖNLEGES NEUTRALIZÁLÓ MECHANIZMUSOKKAL RENDELKEZNEK ÉS HATÉKONYAN GÁTOLJÁK A VÍRUS REPLIKÁCIÓT

ALTERNATÍV VÍRUS NEUTRALIZÁCIÓS FOLYAMATOK STALK SPECIFIKUS Kiszabadulás Fc receptorok Komplement Leválás Kötődés pH függő konformációs változás gátlása

HA ALAPÚ KIMÉRA INFLUENZA VAKCINÁCIÓS MODELLEK FEJLESZTÉSE Állatkísérletes modellek Humán kísérletes modellek létező ellenanyagok mellett

INFLUENZA VÍRUS PAPILLOMA VÍRUS BELÉP ÉS TÁVOZIK CITOPATIKUS ERŐS IMMUNVÁLASZT VÁLT KI IMMUNPATOLÓGIA BELÉP ÉS INTEGRÁLÓDIK NEM CITOPATIKUS GYENGE IMMUNVÁLASZT VÁLT KI IMMUNMODULÁCIÓ MEGELŐZŐ VAKCINA NEUTRALIZÁLÓ ELLENANYAGOK GÁTOLJÁK A VÍRUS BELÉPÉSÉT

A MÉHNYAKRÁK ELŐFORDULÁSI GYAKORISÁGA

100 000 nő/év WHO 2005

A HUMÁN PAPILLOMA VÍRUS FERTŐZÉS FÁZISAI VAKCINA Vírus terjedése Episzómális vírus Integrált DNS VAKCINA Vírus belépése

AZ ADJUVÁNSOK FOKOZZÁK A DENDRITIKUS SEJTEK AKTIVÁLÁSÁT



ANTIGÉN



Rekombináns L1 kapszid fehérje



Virus – like particle VLP



ADJUVÁNS – AS04 (Cervarix)



Aluminium hydroxid gél

 antigén felszívódás elnyújtása  tartós antigén inger  MPL (nem toxikus LPS)  TLR4 stimulálása    pro-inflammatorikus citokin válasz  TNFα és IL-12 termelés    vírus specifikus sejtes immunválasz  Th1     Th2    gyulladás ellenanyag termelés

Hatékony vírus-specifikus immunválasz Memória B- és T-sejtek IgG ellenanyagok

3-0-desacyl-4’ monophosphoryl lipid A

MPL

Salmonella minnesota

INNOVATÍV ADJUVÁNS RENDSZER

A szérumban (szisztémás) és a nyálkahártya váladékban (lokális) mért IgG szintek közötti korreláció

HPV-01 4 vizsgálat - 15-55 éves nők 24 hónap Anti-HPV-16 Anti-HPV-18

2.5

2 1.5

15-25 years 26-45 years 46-55 years R = 0.9031

R = 0.7280

R = 0.8753

1 0.5

0 -0.5

-1 -0.5

3 2.5

15-25 years 26-45 years 46-55 years R = 0.9114

R = 0.8235

R = 0.9328

2 1.5

1 0.5

0 0.5

1 1.5

2

Log ratio (anti-HPV-16/total IgG) in serum

2.5

0 0 0.5

1 1.5

2 2.5

Log ratio (anti-HPV-18/total IgG) in serum

3 Presentation by T. Schwarz – Eurogin 2007 M. Stanley, D. R. Lowy, I. Frazer, Vaccine 24 Suppl 3, S106 (2006) S. L. Giannini et al., Vaccine 24, 5937 (2006)

A VÍRUS ELLENES ELLENANYAGOKNAK CSAK KIS HÁNYADA RENDELKEZIK NEUTRALIZÁLÓ HATÁSSAL

A neutralizáló ellenanyagok megakadályozzák a vírus belépését vagy szaporodását Vírus Neutralizáló ellenanyag

SEJT SEJT Vírus receptor A TERMÉSZETES HPV FERTŐZÉS ÁLTALÁBAN NEM VÁLT KI VÉDELMET BIZTOSÍTÓ ELLENANYAG VÁLASZT

VAKCINA INDUKÁLT MAGAS ELLENANYAG SZINT

• A vakcináció vírus specifikus,

IgG

ellenanyagok képződését váltja ki típusú szérum

Neutralizáló ellenanyag

• Az

IgG

típusú vírus specifikus ellenanyagok

eljutnak

a fertőzés helyére 1–4

CVS HPV

• Az

IgG

típusú ellenanyagok aktiválják a komplement rendszert és a fagocita sejtekhez kötődve eltávolítják a vírus részecskéket

Cervix csatorna

• A vírus specifikus ellenanyagok egy része

neutralizáló

képességgel rendelkezik • Minél magasabb a szérum ellenanyag szint, annál magasabb a CVS-be jutó,

IgG

típusú

neutralizáló

ellenanyagok mennyisége 5

Cervix epithelium Kapilláris

• Csak a CVS-be eljutó

ellenanyagok

képesek meggátolni a vírus bejutását a sejtbe 8-9

Bazál is membrán

1. Parr EL, et al. J Virol 1997; 71:8109–811; 2. Nardelli-Haefliger D, et al. J Natl Cancer Inst 2003; 95:1128–1137; 3. Schiller JT, et al. Nat Rev Microbiol 2004; 2:343–347; 4. Kemp TJ, et al. Clin Vaccine Immunol 2008; 15:60–64; 5. Poncelet, et al. ESPID, Porto, Portugal, 2007; Abstract 37, Session ES2; 6. David MB, et al. Poster presented at ESPID, 2008; 7. Fraser C, et al. Vaccine 2007; 25:4324–4333; 8. Stanley M. HPV Today 2007; 11:1–16; 9. Einstein M. Cancer Immunol Immunother 2007; 57:443–451.

A VÍRUS ELLENES IMMUNVÁLASZ LEGHATÉKONYABB CITOKINJEI AZ INTERFERONOK

Parakrin hatás I. típusú IFN receptor

rezisztencia

Vírus IFN



IFN válasz Autokrin hatás IFN

 (16 típus)

NF



B AP-1 IRF3 IFN



IFN



IRF7

rezisztencia

IFN αβ B SEJT T SEJT DENDRITIKUS SEJT NK sejt Az ellenanyag termelés Segítő és ölő fukció Antigén bemutatás Sejtölő képesség

AZ IC31® ADJUVÁNS ÉS KOMPONENSEINEK INTERFERON REGULÁLÓ FAKTOROK (IRF) ÉS INTERFERON (IFN) TERMELŐ KÉPESSÉGE

Az IC31® adjuváns egy antibakteriális peptid és egy mesterséges oligonukleotid szekvencia keveréke (szuszpenzió) Nem aktiválja az NF-κB transzkripciós faktort és így nem vált ki gyulladásos reakciókat Az IRF1, IRF3 és IRF7 aktivációja révén erős α1, α2 és β interferon választ vált ki

HATÉKONY ANTI-VIRÁLIS OLTÓANYAG

Szabo A, Gogolak P, Pazmandi K, Kis-Toth K, et al. (2013) The Two-Component Adjuvant IC31® Boosts Type I Interferon Production of Human Monocyte-Derived Dendritic Cells via Ligation of Endosomal TLRs. PLoS ONE 8(2): e55264. doi:10.1371/journal.pone.0055264

http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0055264

AZ IC31® ADJUVÁNS HATÁSMECHANIZMUSA Gátolt gyulladásos válasz Fokozott IFN termelés

Szabo A, Gogolak P, Pazmandi K, Kis-Toth K, et al. (2013) The Two-Component Adjuvant IC31® Boosts Type I Interferon Production of Human Monocyte-Derived Dendritic Cells via Ligation of Endosomal TLRs. PLoS ONE 8(2): e55264. doi:10.1371/journal.pone.0055264

http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0055264