Az univerzális influenza elleni vakcina létrehozásának kihívásai

doi: 10.18527/2500-2236-2016-3-1-31-41

kapott: 2015-12-02 elfogadott: 2016-01-25 közzétett: 2016-07-10

Andrej Y. Egorov #

HSC Development Ltd, Tulln, Ausztria

# Levelező szerző: Andrej Egorov, e-mail: [email protected]

Absztrakt

A népesség immunitásának hiánya az időszakosan megjelenő influenzás pandémiás törzsekkel szemben különösen veszélyessé teszi az influenza fertőzését. Az influenza vírus genomjának széttagolt jellege hozzájárul a különböző törzsekből származó genomi fragmentumokat tartalmazó influenza vírus reassortánsok kialakulásához. Ez a mechanizmus a fő oka az influenza vírus természetes antigén sokféleségének, valamint az influenzajárványok előfordulásának. Az oltás a legjobb intézkedés az influenza fertőzés terjedésének megakadályozására, de a meglévő vakcinák hatékonysága nem elegendő, különösen az idősek és a kisgyermekek esetében. A betegség vagy immunizálás után kialakult specifikus immunitás gyengén véd a másik altípusú influenzavírusok által okozott fertőzések ellen. E tekintetben sürgősen szükség van egy hatékonyabb univerzális influenza elleni oltásra, amely hosszan tartó széles keresztvédő immunitást biztosít, és képes védelmet nyújtani az összes ismert altípusú A és B influenza vírusok ellen. Az ilyen vakcina létrehozásának alapvető megközelítéseit és kihívásait ebben a felülvizsgálatban tárgyaljuk.

Felülvizsgálat

Bevezetés

A légúti vírusos megbetegedések közül az influenza okozza a legsúlyosabb patológiát, és a legnagyobb károkat okozza a lakosság egészségére és gazdaságára. Az időről időre megjelenő új pandémiás influenza törzsekkel szembeni lakosság immunitásának hiánya különösen veszélyessé teszi az influenza fertőzését. Ismert, hogy a spanyol influenza 1918-ban 30-50 millió ember halálát okozta. Jelenleg az Egészségügyi Világszervezet (WHO) adatai szerint évente kb. A lakosság 20% -a világszerte, beleértve a felnőttek 5-10% -át és a gyermekek 20-30% -a szezonális járványok alatt megbetegedik influenzában. A súlyos betegség formáit 3-5 millió esetben regisztrálják, és 250 000-500 000 eset halálos [1-3]. Az influenza és más akut légúti vírusfertőzések okozta gazdasági veszteségek kb. Az összes fertőző betegség által okozott teljes kár 77% -a. Jelentős veszteségek kapcsolódnak mind a betegek kezelésének és rehabilitációjának közvetlen költségeihez, mind a termelékenység csökkenése és a vállalati nyereség csökkenése által okozott közvetett veszteségekhez. Az influenza és az akut légúti vírusfertőzések az átmeneti fogyatékosság eseteinek 12-14% -át teszik ki [2, 4].

Továbbá az influenza fertőzés rejtett károkat okozhat, például súlyos idegrendszeri és szív- és érrendszeri klinikai szövődményeket, valamint krónikus betegségek (cukorbetegség, szívelégtelenség, krónikus obstruktív tüdőgyulladás stb.) Súlyosbodását, és késleltetett halálhoz vezethet, különösen két évnél fiatalabb gyermekek, idősek és rossz egészségi állapotú emberek [5].

Az influenza vírus az Orthomyxoviridae családjába tartozik, amely öt nemzetséget tartalmaz: influenza A, B, C, D (Thogotovirus) és az Isavirus. Az influenza A és B vírusok genomjai szerkezetileg hasonlóak, és nyolc negatív polaritású RNS genomszegmensből állnak. Ezek a genomszegmensek 12 proteint kódolnak, és az elsődleges nyitott leolvasási keretből lefordított termék szerint nevezik őket: PB1, PB2, PA, HA, NP, NA, M és NS [6]. A PB2, PB1 és PA polimeráz komplex mindegyik genomi fragmentumból egy mRNS-t ír le, amely transzlálódik a megfelelő fehérjévé. Az M1 és NS1 fehérjék mellett két másik fehérjét - az M2 és a NEP - a két megfelelő mRNS M és NS genomi szegmens kódolja splicing segítségével. A PB1 szegmens alternatív leolvasási keretéből származó egyes törzsek esetében a PB1-F2 fehérje lefordításra kerül [7]. Az NS1 és a PB1-F2 kivételével minden fehérje egy vírusrészecske szerkezeti alkotóeleme. Az NS1 strukturális fehérje felhalmozódik a fertőzött sejtek citoplazmájában, és interferon antagonistaként működik. Feltételezzük, hogy a PB1-F2 fehérje proapoptotikus tényezőként működik, amely gátolja az immunokompetens sejtek működését [8].

A betegség vagy az influenza A vírus egyik altípusának oltása után kialakult specifikus immunitás gyengén véd a többi vírustípus altól. Az A típusú influenza vírusokkal szembeni immunitás nem véd a B influenza vírus által okozott fertőzéstől, és fordítva - a B influenza vírus elleni immunizálás nem hatékony az A influenza vírus tekintetében.

Az oltás a legjobb intézkedés az influenza fertőzés terjedésének megakadályozására. Az elmúlt 60 évben rengeteg olyan vakcinát fejlesztettek ki, amelyek bizonyos előnyökkel és hiányosságokkal rendelkeznek. Azonban a meglévő vakcinák egyike sem oldhatja meg az influenza morbiditásának ellenőrzését. Az influenza oltóanyagok gyenge hatékonysága a kórokozó nagy változatosságával magyarázható. Két mechanizmus teszi lehetővé az influenza vírus rendkívül nagy variabilitását és ennélfogva a semlegesítő antitestek elől való menekülési képességét: 1) a pontmutációk felhalmozódása, amely a felszíni glikoproteinek antigénszerkezetének megváltozásához vezet (antigén drift) és 2) a felszíni antigéneket kódoló genomi szegmensek újraszortírozása (antigén eltolódás). Ez utóbbi a vírusok új altípusainak megjelenéséhez vezethet, amelyek járványokat okozhatnak.

A konzervatív influenza vírus antigének elleni antitestek védő szerepe

A sejtek immunitása az influenza fertőzéssel szemben

A peptid vakcinázás, valamint a teljes virion vagy osztott inaktivált vakcinák elleni vakcinázás az MHC II molekulák antigén bemutatása miatt az antitestet és a CD4 + T-sejt választ eredményezi. A peptidekkel ellentétben a replikáló vírus vakcinázása az antigének I. és II. Osztályú MHC molekulák általi feldolgozásához és bemutatásához vezet, a humorális és a sejt immunitást egyaránt biztosító vírusfehérjék szintézise miatt. Intranazális immunizálás esetén a humorális és a sejt immunitás mellett a nyálkahártya immunitása is indukálódik. Ezért a természetes fertőzésválaszhoz közeli teljes immunválasz kiváltása csak élő attenuált vakcinákkal vagy olyan vektorokkal történő oltás esetén érhető el, amelyek biztosítják a vírusfehérjék szintézisét a citoplazmában. Ezenkívül a hatékony T-sejt-válasz indukciója kereszt-primer mechanizmussal érhető el olyan adjuváns alkalmazásával, mint a Toll-szerű receptorok (TLR) ligandumai [46].

Az univerzális vakcina létrehozásának fő megközelítései

Az összes engedélyezett influenzavakcina - inaktivált (teljes virion, hasított vagy alegység) vagy élő (csillapított megfázáshoz adaptált) vakcina funkciója az immunitás kialakítása a HA gömbös részével szemben. A HAI-val vagy semlegesítési vizsgálattal meghatározott antitest-titereket tekintjük a vakcina hatékonyságának fő helyettesítő markerének.

A változó globuláris résztől eltérően az A influenza A (I. és II. Csoport) és a B vírusok HA-része sokkal konzervatívabb. A HA ezen részére indukált antitestek közvetlen és közvetett semlegesítésének számos mechanizmusa ismert. A közvetlen semlegesítés egyik mechanizmusa hozzájárul a HA hasításának megakadályozásához a HA1 és HA2 alegységekhez. Ezt az antitestek kölcsönhatásával érhetjük el a hasítási hely közelében elhelyezkedő HA-résszel [47]. A közvetlen semlegesítés második mechanizmusa hozzájárul a HA konformációs változásának megelőzéséhez, amely a fúziós peptid felszabadulásához, valamint az endoszomális és vírusos membránok későbbi fúziójához szükséges ahhoz, hogy a vírusgenomot a citoszolba juttassák. Az antitestfüggő és a komplementfüggő citotoxicitás részt vesz a közvetett semlegesítés mechanizmusaiban [48, 49].

Az oltás gyakorlatilag nem indukálja a HA ősrégió antitestjeit, míg a természetes fertőzés után ezekből az antitestekből kis mennyiség mutatható ki [22, 50-54]. A kizárás a pandémiás H1N1pdm09 vírus: ebben az esetben a HA2 alegység konzervatív helyeire irányított keresztreaktív antitestek képződését mutatták ki a betegség és az oltás után [54, 55].

Az univerzális vakcina előállításának jelenleg kidolgozott megközelítései többségében az influenza vírus fehérjék konzervatív régióit célozzák meg. A fő vírusos célpontokra, a megfelelő vakcinákra és azok feltételezett hatásmechanizmusaira vonatkozó adatokat, amelyeket a WHO a Vaccines Advisory Committee (PD-VAC) - 2015-ös ülésén ismertetett, az 1. táblázat mutatja be [64]. A különböző vírustörzsek fehérjéinek elsődleges szerkezetének elemzése azt mutatta, hogy az emberi és a madárvírusok vírustörzsének 80% -a tizenegy fehérjéből ötöt tartalmaz (PB2, PB1, PA, NP és M1), homológiája 9 és 58 között van. aminosavak hosszúak. Ismert, hogy a HA fehérje rendelkezik a 9 aminosav régióval, amely a fúziós peptid (FGAIAGFIA) része, és azonos az összes influenza A vírussal [65].

Fehérje antigén

Célzott funkció

Javasolt védelmi mechanizmus