Uredništvo: Istraživanje, razvoj i klinička ispitivanja vakcina na bazi peptida

Od iskorjenjivanja velikih boginja do globalnog odgovora na pandemiju COVID-19, vakcine su kamen temeljac u borbi protiv zaraznih bolesti kod ljudi i stoke od 18. stoljeća (1). Iako je malo vjerovatno da će vakcine protiv COVID-19 iskorijeniti bolest na način na koji je to učinila vakcina protiv velikih boginja, one su se pokazale vrlo djelotvornim u prevenciji smrti i hospitalizacije, uz ogromne društvene i ekonomske koristi (2). Sada se ulažu znatni istraživački napori u izgradnju uspjeha profilaktičkih cjepiva u kontroli zaraznih bolesti kroz razvoj terapijskih vakcina za kronične bolesti kao što su upale i rak. Ovi pristupi se zasnivaju na smanjenju ili povećanju regulacije imunološkog odgovora za liječenje upalnih bolesti, odnosno raka, kroz razborit izbor epitopa, adjuvansa i načina prikazivanja imunološkom sistemu. Iako su takve terapijske vakcine pokazale rano obećanje, još uvijek nema komercijalno dostupnih proizvoda.

Kliknite na zdravstvene prednosti cistanchea

Postoji šest kategorija vakcina koje se koriste ili su u razvoju: žive atenuirane vakcine, inaktivirane vakcine, podjedinične vakcine, toksoidne vakcine, vakcine zasnovane na virusnim vektorima i vakcine nukleinske kiseline (DNK ili RNK) (3). U svakom slučaju, postoji više primjera vakcina odobrenih za ljudsku upotrebu. Unatoč različitim načinima isporuke antigenskog tereta u ovih šest klasa, njihov zajednički cilj je stimulacija jednog ili svih sljedećih tipova imunoloških odgovora: 1) urođeni imunitet, 2) imunitet (humoralni) imunitet i 3) T ćelija imunitet.

Vakcine zasnovane na peptidima su posebna vrsta podjedinične vakcine koju obično karakteriše fokus na kratke sekvence koje obuhvataju pojedinačne epitope, normalno proizvedene hemijskom sintezom. Peptidne vakcine imaju nekoliko prednosti uključujući bolje definisane i specifičnije imune odgovore; dobar sigurnosni profil; jednostavna proizvodnja i relativno brz razvoj lijeka (4). Štaviše, sekvence peptidnih vakcina mogu se pretvoriti u nukleinske kiseline, tako da se lako pretvaraju u nukleinske vakcine ili vakcine zasnovane na vektorima. Da bi peptidne vakcine bile efikasnije i pogodnije za industrijsku proizvodnju, predlažu se novi oblici vakcina zasnovanih na peptidima izvan pojedinačnih epitopa i hemijske sinteze, na primer, sintetičke duge peptidne vakcine i rekombinantne peptidne vakcine koje se preklapaju (5-7).

U ovoj kolekciji od jedanaest članaka za Frontiers in Immunology pod nazivom "Istraživanje, razvoj i klinička ispitivanja vakcina zasnovanih na peptidima" pokrivamo ključne aspekte razvoja peptidne vakcine uključujući selekciju epitopa i dizajn vakcine, metode konjugacije i adjuvansa, ravnotežu između antitijela i Imunitet T ćelija i dizajn kliničkih ispitivanja.

DIZAJN PEPTIDNIH VAKCINA I UPOTREBA EPITOPA

Ključna polazna tačka za dizajn peptidnih vakcina je izbor epitopa koji stimulišu humoralni i/ili T-ćelijski imunitet. Postoji nekoliko načina za identifikaciju epitopa.

Preklapajući sintetički peptidi

Jiang et al. koristili preklapajuće sintetičke peptide koji pokrivaju ciljnu sekvencu kao biblioteku za skrining. U ovom slučaju, dobili su antiserume od svinja ili miševa imuniziranih SARS-CoV-2 receptor veznom domenom (RBD). Antiserumi su inkubirani sa preklapajućim peptidima koji pokrivaju RBD da bi se identifikovali oni koji nose epitope B ćelija. Autori su zatim pokazali da su ovi peptidi sami po sebi imunogeni i sposobni stimulirati neutralizirajuća antitijela. Međutim, očigledno upozorenje u korištenju ovog preklapajućeg peptidnog pristupa je da će propustiti nesekvencionalne konformacijske epitopi koji mogu igrati važnu ulogu u neutralizaciji ciljeva (8).

Računarski algoritam/baza podataka

Epitopi se mogu predvidjeti kompjuterskim softverom. Gong et al. odabrali su njihove potencijalne HLA-DR1 ograničene epitope T ćelija ciljanih na TB iz baze podataka imunog epitopa (IEDB, https://www.iedb.org/) koju su zatim potvrdili pomoću ELISPOT testa. Umjesto da koriste objedinjene peptide kao vakcinu, oni su proizveli rekombinantni poliepitop u kojem su relevantni peptidi spojeni preko fleksibilnog linkera (GGGGS). Kod humaniziranih miševa, poliepitopna vakcina je stvorila snažan ćelijski imunitet koji je štitio miševe od infekcije TB. Očigledna prednost povezivanja epitopa na ovaj način (u odnosu na upotrebu skupljenih peptida) je da postoji samo jedan proizvod, što uvelike pojednostavljuje kontrolu kvaliteta tokom proizvodnje i usklađenost sa propisima.

Neoantigeni: sekvenciranje plus kompjuterski algoritam

Terapijske vakcine protiv raka zavise od identifikacije neoantigena specifičnih za tumor koji se mogu ciljati vakcinama na bazi peptida. Chen et al. kombinovano sekvenciranje sledeće generacije (NGS) sa bioinformatikom i algoritmima za predviđanje epitopa za dizajniranje personalizovanih peptidnih vakcina. Ovako dizajnirane vakcine testirane su na sedam pacijenata oboljelih od karcinoma gušterače sa obećavajućim rezultatima (vidi odjeljak o kliničkim studijama u nastavku).

Obrađeni patogeni

Novi pristup mapiranju epitopa opisali su D'haeseleer et al. Autori su dobili antiserume od miševa koji su imunizirani patogenom. Antiserumi su konjugirani u kuglice koje su inkubirane sa tripsiniziranim patogenom kao bibliotekom peptida. Peptidi zadržani u zrncima su naknadno eluirani i identificirani masenom spektroskopijom. Oni su potvrdili epitope identificirane na ovaj način za dva bakterijska patogena (Francisella tularensis i Burkholderia pseudomallei) i pokazali da su imunogeni. Zanimljivo je da su uporedili svoj pristup sa kompjuterskim mapiranjem epitopa i otkrili da je efikasniji u identifikaciji eksperimentalno potvrđenih epitopa, iako su neki epitopi odabrani kompjuterom dali više in-silico rezultate. Međutim, neophodno ograničenje pristupa je da će propustiti epitopi koji nose mjesto triptičnog cijepanja.

Rekombinantni preklapajući peptidi

Zhang et al. koristio rekombinantne preklapajuće peptide (ROP) iz humanog papiloma virusa (HPV) tipa 16 E7 (ROP-HPV16-E7) kao sredstvo za stimulaciju T ćelija. Preklapajući peptidi izbjegavaju granični problem i stoga moraju sadržavati sve moguće epitope T-ćelija za različite MHC fenotipove. Kao rezultat, oni promiskuitetno stimulišu široki imunitet T-ćelija. Kako se ROPs proizvode kao jedan proteinski proizvod u E.coli, oni imaju koristi od jednostavnog proizvodnog procesa i nude relativno jednostavan put od pretkliničkog razvoja do regulatornog odobrenja.

KONJUGACIJA I ADJUVANT PEPTIDNIH VAKCINA

Pored epitopa sposobnih da stimuliraju B ćelije, CD4 plus i CD8 plus T ćelije, peptidnim vakcinama su potrebni jaki adjuvansi za stimulaciju urođenog imuniteta. Rossi et al. opisuju rezultate s vakcinama baziranim na peptidu koji prodire u ćelije i nosi HPV ili ovalbumin (OVA) T ćelijske epitope u kombinaciji sa stimulatorom agonista interferon-gama gena (STINGa) kao pomoćnim sredstvom za izazivanje snažnog urođenog inflamatornog odgovora. Ova strategija je stimulirala i CD8 plus i Th1 CD4 plus T ćelijske odgovore dok je inhibirala Treg odgovor. Vakcina je bila efikasna u produženju preživljavanja kod miševa inokulisanih TC-1 tumorom.

Calzas et al. opisati formulaciju cjepiva koja sadrži slabe, ali očuvane antigene virusa gripe u kombinaciji s nanoringom koji sadrži elemente iz respiratornog sincicijalnog virusa. Ovo 'nanoring' stimulira urođeni imunitet - vjerovatno putem TLR5. Vakcina se daje mukoznim putem i izaziva jake humoralne i ćelijske imune odgovore. Vakcina je zaštitila miševe (ali ne i piliće) od virusnih izazova.

KLINIČKA ISTRAŽIVANJA PEPTIDNIH VAKCINA

Tri od gore navedenih članaka uključivala su kliničke studije. Dva od njih su se bavila HPV infekcijom i oba pokazuju važnost imuniteta T ćelija u oporavku i uklanjanju virusa. Shibata et al. opisuju jedan slučaj u detalje koji proizlazi iz faze I kliničkog ispitivanja njihove peptidne vakcine (PepCan). Pacijent, koji je imao cervikalnu skvamoznu intraepitelnu leziju visokog stepena, primio je četiri doze peptidne vakcine u 4-nedeljnim intervalima. Dok su nivoi Treg i Th2 citokina ostali nepromijenjeni, nivoi Th1 citokina su značajno povećani. Nakon dvanaest sedmica (kraj praćenja), intraepitelna lezija je potpuno nestala, potencijalno zbog ovog pojačanog odgovora T-ćelija. Štaviše, koristeći jednoćelijsko sekvenciranje, autori su pokazali specifičnu ekspanziju CD3 plus T ćelija sistemski i na mestu lezije.

U drugoj kliničkoj kohortnoj studiji vezanoj za HPV, Zhang i sar. pratio je 131 HPV16-inficiranu pacijenticu tokom 12 mjeseci i otkrio da je imunitet T-ćelija specifičan za HPV važan za uklanjanje virusa.

U konačnom izvještaju o kliničkom ispitivanju, Chen et al. istraživali sigurnost i imunogenost vakcine zasnovane na neoantigenima kod sedam pacijenata s karcinomom pankreasa. Autori su pokazali da je vakcina bezbedna i da je izazvala i CD4 plus i CD8 plus T ćelije odgovora. Jedan pacijent koji je pokazao značajnu ekspanziju reaktivnog T ćelijskog klona preživio je 21 mjesec, znatno više od očekivanog 6-mjesečnog prosjeka za pacijente u ovoj fazi bolesti.

ZAKLJUČAK

Vakcine protiv zaraznih bolesti do sada su se pokazale mnogo uspješnijim od cjepiva protiv raka, u suštini zato što patogeni nisu sami i predstavljaju mnogo veći imunološki cilj koji stimulira snažan urođeni, humoralni i ćelijski imunitet. Ipak, značajan napredak je postignut u identifikaciji antigena koji nisu strani patogeni, npr. neoantigeni i antigeni povezani sa tumorom (TAA) koji se mogu iskoristiti tehnologijom vakcine, posebno upotrebom peptidnih vakcina. Ovaj napredak, zajedno s nedavnim razvojem u kliničkoj primjeni IO agenasa, nudi mogućnost personaliziranih kombiniranih terapija koje bi mogle biti transformativne u liječenju mnogih karcinoma.

Imajte na umu da su istraživački članci prikupljeni na ovu temu istraživanja u velikoj mjeri fokusirani na dizajn peptidnih vakcina. Za graničnu perspektivu peptidnih vakcina, posebno peptidnih vakcina protiv raka, pogledajte pregledni članak Stephensa et al.

DOPRINOSI AUTORA

SJ, MG i XNX su izradili ovaj članak. Svi autori dali su doprinos članku i odobrili dostavljenu verziju.

FINANSIRANJE

Innovate UK finansira SJ, grant brojevi 104992 i 133783, i grantovima CBI i Oxford Vacmedix UK, Ltd. MG je podržan od strane Kineskog nacionalnog programa finansiranja prirodnih nauka (81771221, 81870967 i 82071384). Finanseri nisu bili uključeni u izradu studije, prikupljanje, analizu, interpretaciju podataka, pisanje ovog članka, niti odluku da se isti podnese za objavljivanje.

Sukob interesa:

SJ i XNX su osnivači ili konsultanti Oxford Vacmedix UK Ltd koja razvija vakcine zasnovane na peptidima.

Preostali autor izjavljuje da je istraživanje sprovedeno u nedostatku bilo kakvih komercijalnih ili finansijskih odnosa koji bi se mogli protumačiti kao potencijalni sukob interesa.

Napomena izdavača:

Sve tvrdnje izražene u ovom članku isključivo su tvrdnje autora i ne predstavljaju nužno one njihovih pridruženih organizacija ili izdavača, urednika i recenzenata. Izdavač ne jamči niti podržava bilo koji proizvod koji se može ocijeniti u ovom članku ili tvrdnje koje može proizvesti njegov proizvođač.

For more information:1950477648nn@gmail.com