Optimización de las vacunas de ADN en voluntarios sanos (DNAVAC001)

En general, se acepta que una vacuna contra el VIH-1 eficaz a nivel mundial probablemente necesitará inducir bnAbs contra el VIH-1. El estudio propuesto se basa en el reconocimiento de la posible importancia estratégica de realizar pequeños estudios iterativos en humanos para acelerar el descubrimiento del inmunógeno del VIH-1, donde las vacunas de ADN ofrecen el enfoque más rápido y rentable para la detección rápida de múltiples inmunógenos. Este estudio tiene como objetivo aprovechar la inmunización con ADN como plataforma para acelerar el descubrimiento de inmunógenos del VIH-1 capaces de inducir bnAbs en humanos.

Para cumplir con este objetivo, este estudio busca aplicar los últimos avances tecnológicos en vacunación de ADN y monitoreo inmunológico, tanto a nivel de una sola célula como molecular, para permitir un sondeo detallado del desarrollo de respuestas de anticuerpos inducidas por vacunas. En este sentido, representa el primer intento en humanos de utilizar un enfoque de vacuna de ADN para investigar el desarrollo y el enfoque de las respuestas de las células B a la vacunación. Si este enfoque tiene éxito, proporcionará una nueva estrategia importante para realizar rápidamente estudios de investigación clínica sistemáticos en humanos destinados a acercar el campo de la vacuna contra el VIH-1 al logro del objetivo clave de identificación de inmunógenos y estrategias de vacunas necesarias para la inducción de bnAbs en humanos. .

A fines de 2012, aproximadamente 35,3 millones de personas vivían con el VIH en todo el mundo, un 17% más que en 2001. Esto refleja el gran número continuo de nuevas infecciones por el VIH y una expansión significativa del acceso a la terapia antirretroviral, lo que ha ayudado a reducir las muertes relacionadas con el sida, especialmente en los años más recientes (Informe de ONUSIDA sobre la epidemia mundial de sida 2013. Ginebra 2013). La mayoría de las nuevas infecciones por el VIH continúan ocurriendo en el África subsahariana. Existe una necesidad urgente de fortalecer y ampliar los métodos de prevención existentes y nuevos, como las pruebas y el asesoramiento sobre el VIH, las intervenciones conductuales, el uso de preservativos, el tratamiento de enfermedades de transmisión sexual, la reducción de daños, la circuncisión masculina (Wamai, Morris et al. 2011) y medicamentos antirretrovirales para la prevención (Granich, Gupta et al. 2011). Nuevas estrategias de prevención para controlar la epidemia y prevenir nuevas infecciones, incluida la profilaxis previa a la exposición (Kim, Becker et al. 2010), tratamiento antiviral para la prevención (Granich, Lo et al. 2011), microbicidas tópicos (Krakower y Mayer 2011), y se deben explorar las vacunas preventivas contra el VIH y asegurar su acceso. Sin embargo, el desarrollo de una vacuna preventiva eficaz contra el VIH-1 sigue siendo una de las mejores esperanzas para controlar la pandemia del VIH/SIDA (Kim, Rerks-Ngarm et al. 2010, Koff 2010).

Datos de un reciente ensayo de eficacia basado en la comunidad en Tailandia (RV144) que prueba un régimen de vacunación que consiste en cebar con el vector de la viruela del canario ALVAC-HIV, expresar los genes gag, pro y env del VIH, y reforzar con la proteína recombinante AIDSVAX B/E HIV Env demostró una modesta protección de la vacuna contra la adquisición del VIH. La eficacia de la vacuna disminuyó durante el primer año después de la vacunación del 60 % al año al 31,2 % a los 3,5 años después de la primera vacunación, lo que sugiere que la protección puede estar relacionada con la disminución de los anticuerpos específicos contra el VIH con el tiempo (Rerks-Ngarm, Pitisuttithum et al. 2009 ). El régimen no disminuyó la carga viral del VIH en los receptores de la vacuna que adquirieron el VIH. Las respuestas de células T CD8 se observaron en pocos receptores de la vacuna, mientras que en la mayoría de ellos se detectaron anticuerpos de unión, con respuestas de anticuerpos neutralizantes detectables muy limitadas al VIH. Estos resultados sugieren que se necesitan vacunas más potentes para brindar una protección significativa y sostenida contra la adquisición del VIH, así como para controlar la replicación viral.

Los anticuerpos neutralizantes contra los aislamientos circulantes son inducidos principalmente por HIV Env y podrían potencialmente conferir inmunidad esterilizante contra el VIH, como lo sugieren los estudios de desafío de SHIV en primates no humanos (Mascola, Stiegler et al. 2000, Pantophlet y Burton 2006, Hessell, Poignard et al. 2009). Además, un estudio reciente en primates no humanos (NHP, por sus siglas en inglés) demuestra que el antígeno Env del SIV (Virus de inmunodeficiencia de los simios) era esencial para conferir protección contra el desafío del SIV y que los anticuerpos no neutralizantes que se unen específicamente a Env del SIV desempeñaban un papel en esta protección (Barouch, Liu et al. 2012). Ensayos anteriores que utilizaron AIDSVAX gp120 monomérico no mostraron eficacia en ensayos de fase III (Flynn, Forthal et al. 2005, Pitisuttithum, Gilbert et al. 2006). Este fracaso ha sido un gran inconveniente para las vacunas contra el VIH basadas en Env, ya que los inmunógenos actuales brindan una protección muy limitada contra las cepas del VIH que están estrechamente relacionadas con el antígeno de la vacuna (Zhang y Dimitrov 2007, Montero, van Houten et al. 2008). En RV144, un análisis de los correlatos de riesgo mostró que los anticuerpos de unión a IgG3 contra la proteína recombinante V1V2 con andamiaje se correlacionaron inversamente con la tasa de infección, mientras que la IgA plasmática de unión a Env se correlacionó directamente con la tasa de infección (Haynes, Gilbert et al. 2012). Varias líneas de evidencia sugieren que los anticuerpos inducidos por la vacuna reconocen epítopos conformacionales en el reactivo V1V2 con andamiaje, que ha demostrado detectar anticuerpos V1V2 conformacionales (Pinter, Honnen et al. 1998, Zolla-Pazner, deCamp et al. 2013). Los resultados de un análisis de virus revolucionarios de pacientes en el ensayo RV144 fueron consistentes con la presión inmunitaria centrada en los patrones de aminoácidos en la región V1V2 de HIV-1 Env y que la flanquean (Edlefsen, Gilbert et al. 2013). Esta región cumple funciones críticas, como participar en la unión del receptor CD4 y del receptor de quimiocinas, unirse a la integrina α4β7 (Nawaz, Cicala et al. 2011) y servir como sitio de unión de anticuerpos neutralizantes (Gorny, Stamatatos et al. 2005, Walker, Phogat et al. 2009, Changela, Wu et al. 2011, McLellan, Pancera et al. 2011). Sin embargo, la búsqueda de un inmunógeno capaz de inducir anticuerpos neutralizantes/funcionales de amplia protección cruzada y de larga duración sigue siendo difícil y crítica (Burton, Desrosiers et al. 2004, Montefiori, Sattentau et al. 2007).

Durante la gran mayoría de las infecciones naturales por el VIH, la respuesta de anticuerpos que se desarrolla es "demasiado escasa, demasiado tardía", y se produce aproximadamente 12 semanas después de la exposición inicial, que es después de que se haya producido la expansión viral (McMichael, Borrow et al. 2010). Los datos recientes también sugieren que, en circunstancias normales, la transmisión heterosexual es un evento relativamente raro y que existe una pequeña "ventana de oportunidad", del orden de días, durante la cual podría ser posible detener el establecimiento de una infección latente. Una vacuna ideal generaría una respuesta de anticuerpos muy temprana y amplia dirigida a múltiples epítopos neutralizantes para un control efectivo de la replicación viral temprana. Sin embargo, los bnAb normalmente solo surgen en solo el 1 % de los sujetos con infección crónica, tardan varios años en desarrollarse, muestran niveles excepcionales de hipermutación somática, tienen regiones CDR3 inusualmente largas y exhiben propiedades significativas de unión a glicanos que no son inducidas por las vacunas candidatas actuales. Por lo tanto, la obtención de anticuerpos ampliamente neutralizantes (bnAbs) contra el VIH-1 es un problema tanto del diseño del inmunógeno como de la capacidad de respuesta inmunológica humana.

A pesar del progreso significativo en la identificación de anticuerpos ampliamente neutralizantes en un número muy pequeño de individuos infectados y la caracterización detallada de sus epítopos afines, los intentos de diseñar inmunógenos apropiados que inducen anticuerpos ampliamente neutralizantes específicos del VIH han fracasado hasta ahora. De hecho, es probable que las vacunas de próxima generación dependan críticamente del descubrimiento de nuevos inmunógenos capaces de provocar respuestas protectoras en humanos. Sin embargo, esto está limitado por la actual falta de comprensión sobre cómo los inmunógenos inducen respuestas de anticuerpos protectores, su uso de genes, sus vías de maduración y los factores que facilitan la amplitud y la potencia. Si bien los estudios en animales han jugado un papel importante en la comprensión de la patogenia del VIH y los retrovirus relacionados, son bastante limitados cuando se trata de modelar estudios de inmunización humana debido a las diferencias en la inmunogenética y la especificidad de las especies. El advenimiento de los avances tecnológicos que prueban la capacidad de respuesta inmunológica humana a nivel molecular y de una sola célula ahora proporciona las herramientas necesarias para mirar más allá de los modelos preclínicos y resolver estos problemas. De hecho, un fuerte argumento para aumentar y mejorar los primeros estudios clínicos en humanos (en lugar del largo proceso actual de extensas pruebas previas en animales) es que los animales, incluidos los primates no humanos (NHP, por sus siglas en inglés), pueden no recapitular con precisión el compromiso de la línea germinal de las células B, lo que podría ser crítico para las vacunas diseñadas para inducir los bnAbs de la cubierta del VIH-1 (Env). Para resolver esto, ahora se acepta en general que se necesitan estudios tempranos de vacunas en humanos rápidos, iterativos, pequeños y experimentales para seleccionar y refinar los mejores enfoques para el diseño de inmunógenos. Tal enfoque permitiría una selección rápida de las estrategias de vacunas más prometedoras en una etapa temprana, reduciendo así el riesgo de falla en el desarrollo clínico de fase más avanzada. Sin embargo, el costo y los largos plazos asociados con la fabricación de proteínas recombinantes significan que no es factible probar múltiples iteraciones de las estructuras de la envoltura del VIH-1. Por el contrario, las vacunas de ADN ofrecen un enfoque rápido y factible para la detección de múltiples inmunógenos en ensayos con humanos en función de la facilidad de fabricación y la reducción de costos.

Aunque los primeros enfoques de la vacunación con ADN no lograron inducir respuestas de anticuerpos significativas en humanos, los ensayos más recientes han demostrado que las vacunas de ADN pueden inducir anticuerpos neutralizantes contra varios virus (Martin, Pierson et al. 2007, Martin, Louder et al. 2008, Ledgerwood , Pierson et al. 2011, Ledgerwood, Hu et al. 2012) y respuestas de anticuerpos detectables al VIH-1 (Catanzaro, Roederer et al. 2007). Ahora se pueden usar varias estrategias para mejorar y aumentar la inmunogenicidad de las vacunas de ADN, que incluyen: selección de promotores y optimización de codones; el uso de electroporación (EP); la vía de administración (intramuscular (IM) o intradérmica (ID)); y el uso de adyuvantes moleculares como IL-12 (Sardesai y Weiner 2011, Yin, Dai et al. 2011, Kopycinski, Cheeseman et al. 2012). La ventaja adicional proporcionada por la falta de inmunidad antivector asociada con otras plataformas de administración (vectores virales) brinda la oportunidad de inmunizaciones en serie con múltiples inmunógenos derivados de ADN. En este contexto, la vacunación con ADN ofrece el potencial de proporcionar un cebado de la línea germinal dirigido que puede redirigir de manera crítica las respuestas de anticuerpos tras el refuerzo de proteínas (Schittek y Rajewsky 1990, Yoshida, Mei et al. 2010). Además, la falta de inmunidad del vector permitiría el uso de una serie de inmunógenos codificados por ADN para comprometer a las células B de la línea germinal y dirigirlas hacia el reconocimiento de epítopos de bnAb antes de la amplificación mediante el refuerzo de proteínas. Si bien la vacunación con dosis múltiples de ADN puede no representar un enfoque práctico para una campaña de vacunación masiva profiláctica, su potencial para inducir la respuesta de los anticuerpos puede convertirla en una importante herramienta de investigación clínica para el descubrimiento y refinamiento de inmunógenos en humanos. El poder real de este enfoque solo puede realizarse plenamente ahora a través del desarrollo de herramientas avanzadas para monitorear la evolución de la respuesta inmune a nivel molecular y de una sola célula. Aquí, la capacidad de clonar genes Ab de células B humanas individuales que responden brinda la oportunidad de obtener nuevos conocimientos sobre la especificidad y la funcionalidad de los repertorios Ab en evolución, mientras que los enfoques de secuenciación de próxima generación (NGS) facilitan el estudio evolutivo de las respuestas a nivel clonotípico. Este proyecto busca aplicar estas herramientas a los estudios de prueba de concepto (POC) destinados a demostrar que la vacunación con ADN puede proporcionar una herramienta valiosa para investigar sistemáticamente los repertorios de Ab en evolución en humanos.