Effekterne af GLA på menneskelige frivillige

Vacciner mod infektionssygdomme har været medvirkende til at forbedre menneskers sundhed og er fortsat en søjle i moderne folkesundhedsstrategier. Alligevel er alvorlige livstruende infektioner, herunder HIV, malaria og tuberkulose, fortsat et globalt problem, og pandemiske sygdomme som influenza truer fortsat menneskers liv. Ligeledes forfølges der nu vacciner inden for kræftforebyggelse og behandling. En fundamental barriere, der har forhindret effektive vacciner mod mange sygdomme, er, at konventionelle proteinbaserede vacciner ikke fremkalder det kritiske krav om T-cellemedieret immunitet. En tilgang til at generere et forbedret T-cellerespons på en vaccine har været at identificere nye proteinmålkandidater. Denne tilgang har ikke resulteret i væsentlige fremskridt inden for vaccineudvikling. Vi er interesserede i en ny tilgang, der kombinerer specifikke immunstimulerende midler eller adjuvanser med et vaccinemål for at optimere og forbedre det ønskede T-celle immunrespons. Udviklingen og undersøgelsen af ​​nye adjuvanser som GLA vil give os mulighed for at fremme vores undersøgelse af dendritiske cellemålrettede vacciner, der fører til forbedrede vacciner til mange forskellige sygdomme.

Toll-Like Receptor (TLR) Baggrund TLR'erne er type 1 transmembrane receptorer, der deler et leucinrigt gentagelsesdomæne (LRR) i den ekstracellulære loop og et Toll/IL-1 receptor (TIR) ​​homologidomæne i den intracellulære hale. Betydningen af ​​TLR'er til værtsforsvar og immunitet blev først værdsat i Drosophila, der blev modtagelig for svampeinfektioner efter genetisk deletion af toll-generne. Pattedyrshomologer blev identificeret kort efter brug af en musestamme, der var velkendt for at være meget modtagelig for gramnegative infektioner og var hyporesponsive over for lipopolysaccharid (LPS). Disse mus viste sig at have en mutationsændring på TLR4-genet, hvilket gør det ikke-funktionelt, og denne opdagelse størknede eksistensen og betydningen af ​​Toll-proteinerne i pattedyr. Mus med genetiske deletioner af TLR4 demonstrerede vigtigheden af ​​TLR for bakterielle infektioner og gav klare beviser for, at TLR4 var specifik for gramnegative infektioner. I øjeblikket er 10 funktionelle TLR'er blevet opdaget hos mennesker, og omfattende forskning har identificeret en række patogen-afledte agonister for specifikke TLR'er. Det er generelt accepteret, at TLR'en fungerer ved at genkende bevarede strukturer af en organisme eller patogenassocierede molekylære mønstre (PAMP'er). Det er klart, at disse medfødte receptorer er afgørende for at overleve en mikrobiel fornærmelse, da de giver en første forsvarslinje, der ikke er afhængig af at generere en specifik T-celle- og B-celle-respons, en proces, der kan tage uger. På trods af deres klare rolle i medfødt immunitet, akkumuleres beviser for, at TLR-stimulering har potent indflydelse på udviklingen af ​​T- og B-cellemedieret immunitet gennem aktivering og modning af dendritiske celler (DC). Denne viden har ført til udviklingen af ​​TLR-baserede vaccineadjuvanser, der aktiverer og modner DC.

Monocyt- og dendritiske celler Oversigt Dendritiske celler (DC) er en del af det medfødte og adaptive immunsystem og befinder sig på værts-mikrobielle grænseflader, herunder overfladerne af tarmen, lungerne og i huden. Disse celler undersøger konstant deres miljø på jagt efter mikrobielle patogener gennem ekspressionen af ​​adskillige familier af mønstergenkendelsesreceptorer (PRR) inklusive Toll-lignende receptorer (TLR). Umodne DC er særligt effektive til antigenoptagelse og -behandling, mens aktiverede DC modnes og bliver potente antigenpræsenterende celler for T-lymfocytter. Det er vigtigt, at umodne DC har potentialet til at inducere immuntolerance ved at slette antigenspecifikke T-celler, hvilket resulterer i intet immunrespons. Aktiveret DC dirigerer imidlertid immunresponset gennem frigivelsen af ​​bestemte cytokiner. Forskellige initiale stimuli vil påvirke DC til at drive CD4+ T-celler til at differentiere langs meget divergerende funktionelle veje, herunder Th1, Th2, Th17 og Treg. Derfor er DC afgørende for passende medfødt værtsforsvar såvel som for at orkestrere en adaptiv reaktion. I betragtning af deres centrale rolle i værtsforsvaret er DC relativt sjældne celler, der ved steady state udvikler sig uafhængigt af andre blodceller. Forbedring og styring af DC-funktionen og mængden vil give fordele for både værtsforsvar og vaccinevidenskab. Steinman-laboratoriet har været banebrydende for en ny vaccinationsmetode ved at målrette antigenet af interesse specifikt til DC-populationen. DC-målrettede vacciner har vist lovende i dyremodeller, og en DC-målrettet HIV-vaccine er for nylig blevet givet til mennesker for første gang.

Monocytter er en mere udbredt celletype, der tegner sig for ca. 10% af blodleukocytter hos mennesker og 4% hos mus. Monocytter er perifere blodeffektorceller, der deltager i værtsforsvaret og er effektive rensende celler. De tjener som forstadier til vævsmakrofager. Hos mennesker er 3 undergrupper af monocytter blevet foreslået baseret på celleoverfladeekspression af CD14 og CD16, mens 2 undergrupper eksisterer i mus og er mærket af CD115 og Ly6C. Rollen af ​​disse undergrupper under medfødt immunitet kræver yderligere undersøgelse. Beviser tyder på, at monocytter kan induceres til at differentiere til DC, men der manglede tidligere in vivo beviser for dette. Nyligt arbejde i Steinman-laboratoriet har vist, at in vivo autentisk DC hurtigt kan differentieres og mobiliseres fra den større monocytpulje i tider med akut inflammation og infektion. Denne hurtige genindsættelse kunne induceres af enten gram-negative bakterier eller LPS og var helt afhængig af TLR4. På samme måde kan humane monocytter induceres til at differentiere til DC, men forståelsen af ​​denne proces er begrænset til in vitro cellekultur med store huller i vores forståelse af in vivo human monocyt-afledt-DC. Foreløbige data tyder på, at GLA-administration i mus, ligesom LPS, kan mobilisere monocytpuljen til at blive Mo-DC. Det er ukendt, om humane monocytter in vivo hurtigt udvider DC-populationen efter administration af TLR4-adjuvans GLA. Forståelse af mekanismerne for denne re-deployering vil fremme vores forståelse af, hvordan man hurtigt kan udvide og udnytte nytten af ​​DC ved hjælp af adjuvanser. I sidste ende forventer vi, at adjuvansspecifikke DC-responser vil forbedre T-celleimmuniteten og forbedre vaccinens effektivitet.

Begrundelse for undersøgelse af en adjuvans i isolation Standardadjuvans-forsøget består af adjuvansen under undersøgelse kombineret med en kendt licenseret vaccine, men ikke isoleret. Som tidligere beskrevet er vi dog håbefulde, at GLA kan blive en vigtig adjuvans til vores DC-målrettede HIV-vaccine, der i øjeblikket er under udvikling. DC repræsenterer den mest potente antigen-præsenterende celle og specifikt målretning af et antigen af ​​interesse for denne celle genererer forbedrede immunresponser. Der er dog vigtige overvejelser, når man målretter antigen mod DC. Umodne ustimulerede DC, der støder på et antigen, har evnen til at slette antigenspecifikke T-celler og derved forårsage tolerance, og en DC-målrettet antigenvaccine alene kan forårsage immuntolerance. I modsætning hertil er DC, der er modnet, i stand til at inducere potente effektor-T-celleresponser på det målrettede antigen. DC kan aktiveres ved TLR-stimulering, og derfor vil en kombination af TLR-stimuleret DC-modning med et DC-målrettet antigen resultere i optimal T-cellemedieret immunitet. I teorien kunne den DC-målrettede vaccine aldrig gives uden en DC-modnende adjuvans, og de specifikke virkninger og virkninger af GLA ville ikke være kendt, medmindre det først blev undersøgt isoleret. For at planlægge et eventuelt DC-målrettet HIV-vaccineforsøg med en adjuvans, vil det også være afgørende at kende de tidsmæssige immuneffekter af isoleret GLA.

GLA-baggrundsinformation GLA er et nyt fuldstændig syntetisk lipid A (aktiv komponent i naturlig LPS) molekyle, der kombinerer 6 acylkæder med et enkelt phosphoryleringssted. Fordelen ved dette LPS-lignende molekyle er, at det ikke er oprenset fra en bakteriel kilde, hvilket tillader en homogen opløsning, der kun indeholder molekyler med 6 acylkæder. Dette er vigtigt, fordi 6 acylkæder resulterer i maksimal TLR4-aktivering, mens lipid A-molekyler med 5 eller 7 acylkæder er 100 gange mindre aktive og 4 acylkæder er immunhæmmende. MPL er en eksisterende TLR4-vaccineadjuvans, der er afledt af salmonella LPS og repræsenterer en heterogen blanding af 3, 4, 5 og 6 acylerede molekyler. MPL inducerer et effektivt humoralt antistofrespons under vaccination, men det genererer ikke CD4 T-celleimmunitet, hvilket gør det til en uønsket adjuvans for mange proteinbaserede vacciner. I dyremodeller forbedrer GLA tilsat Fluzone-vaccinen humoral og cellulær immunitet over for influenza. GLA er blevet testet på mennesker for sikkerhed i kombination med en influenzavaccine, men dens individuelle virkninger er ikke blevet undersøgt. Især de isolerede virkninger på cytokin, kemokin og genregulering hos mennesker kendes ikke, og monocytter undergrupper blev ikke tidligere undersøgt.

Den optimale formulering og indgivelsesvej kendes ikke; derfor vil en vigtig del af denne undersøgelse være at bestemme en sikker og tolerabel formulering og vej. GLA er blevet administreret til mennesker i kombination med Fluzone-vaccinen i doser fra 0,5 μg til 5 μg intramuskulært; den er dog ikke blevet testet isoleret, og kun den olie-i-vand stabile emulsion (GLA-SE) blev brugt. Fluzon er en reaktogen vaccine, og dosisbegrænsende toksicitet forekom hos 3 ud af 4 patienter, som fik Fluzone + højdosis GLA-SE (5μg), men en god sikkerhedsprofil blev observeret mellem 0,5-2,5μg. Den stabile emulsion (SE) indeholder squalen og blev anvendt ved 2% (vol:vol). Vi vil fortsætte med at bruge denne procentdel i vores GLA-SE-formulering. En anden formulering af GLA er efterfølgende blevet udviklet for at undgå behovet for en emulsion; GLA-AF er vandig og skulle teoretisk have en reduceret bivirkningsprofil og mindre reaktogenicitet end GLA-SE. Vi planlægger at sammenligne de to formuleringer af GLA isoleret; GLA-SE (stabil emulsion) og GLA-AF (vandig formulering). GLA-AF er aldrig blevet administreret til mennesker, og derfor repræsenterer denne version et første-i-menneske-forsøg. Af sikkerhedsmæssige årsager skal GLA-AF-indsprøjtninger adskilles med en dag, og da det ikke vil være muligt at vide, hvem der får GLA-AF, injicerer vi de første ni forsøgspersoner i hver kohorte med en dags mellemrum. På grund af kompleksiteten af ​​antallet af grupper i denne undersøgelse, vil vi tilmelde og gennemføre hver rute sekventielt som en kohorte. Den subkutane kohorte vil være den første gruppe, der screenes, indskrives, randomiseres og injiceres, efterfulgt af intramuskulær.

Resumé Dette studie vil være et fase-1, randomiseret, placebokontrolleret, dobbeltblindet klinisk forsøg for at sammenligne GLA-formulering og administrationsvej hos mennesker. Sikkerhed og tolerabilitet af de forskellige formuleringer (GLA-SE vs. GLA-AF) og ruter (SC, IM, ID) vil være det primære fokus. Vores andet fokus vil være at detaljere det globale immunrespons ved at måle systemiske cytokiner, kemokiner og global genregulering. Det tredje fokus vil være at undersøge virkningerne af GLA på de perifere blodimmunceller, herunder monocytter og dendritiske celler. Denne undersøgelse vil tilføje first-in-human data om GLA-AF og detaljere de isolerede virkninger af GLA på det medfødte immunsystem. Resultaterne af dette forsøg vil lægge grundlaget for et sandt adjuverende forsøg med GLA + antigen og i sidste ende at bruge GLA til at adjuvere vores DC-målrettede vaccine hos mennesker.