Les effets de la GLA sur les volontaires humains

Les vaccins contre les maladies infectieuses ont contribué à l'amélioration de la santé humaine et restent un pilier des stratégies modernes de santé publique. Pourtant, les infections graves potentiellement mortelles, notamment le VIH, le paludisme et la tuberculose, restent un problème mondial et les maladies pandémiques telles que la grippe continuent de menacer la vie humaine. De plus, des vaccins sont maintenant recherchés dans les domaines de la prévention et du traitement du cancer. Un obstacle fondamental qui a empêché des vaccins efficaces pour de nombreuses maladies est que les vaccins conventionnels à base de protéines ne suscitent pas l'exigence critique de l'immunité médiée par les lymphocytes T. Une approche pour générer une réponse améliorée des lymphocytes T à un vaccin a consisté à identifier de nouvelles protéines cibles candidates. Cette approche n'a pas abouti à des avancées significatives dans le développement de vaccins. Nous nous intéressons à une nouvelle approche qui combine des stimulants immunitaires spécifiques, ou adjuvants, avec une cible vaccinale pour optimiser et renforcer la réponse immunitaire des lymphocytes T souhaitée. Le développement et l'étude de nouveaux adjuvants comme le GLA nous permettront d'approfondir nos recherches sur les vaccins ciblés sur les cellules dendritiques menant à des vaccins améliorés pour de nombreuses maladies diverses.

Contexte des récepteurs Toll-Like (TLR) Les TLR sont des récepteurs transmembranaires de type 1 qui partagent un domaine de répétition riche en leucine (LRR) dans la boucle extracellulaire et un domaine d'homologie récepteur Toll/IL-1 (TIR) ​​dans la queue intracellulaire. L'importance des TLR pour la défense et l'immunité de l'hôte a été appréciée pour la première fois chez la drosophile qui est devenue sensible aux infections fongiques suite à la suppression génétique des gènes péage. Des homologues de mammifères ont été identifiés peu après l'utilisation d'une souche de souris bien connue pour être très sensible aux infections à Gram négatif et hyposensible au lipopolysaccharide (LPS). Ces souris se sont avérées avoir un changement mutationnel sur le gène TLR4, le rendant non fonctionnel et cette découverte a solidifié l'existence et l'importance des protéines Toll chez les mammifères. Des souris avec des délétions génétiques de TLR4 ont démontré l'importance de TLR pour les infections bactériennes et ont fourni des preuves claires que TLR4 était spécifique des infections à Gram négatif. Actuellement, 10 TLR fonctionnels ont été découverts chez l'homme et des recherches approfondies ont identifié un certain nombre d'agonistes dérivés d'agents pathogènes pour des TLR spécifiques. Il est généralement admis que la fonction des TLR consiste à reconnaître les structures conservées d'un organisme ou des modèles moléculaires associés aux pathogènes (PAMP). De toute évidence, ces récepteurs innés sont essentiels pour survivre à une attaque microbienne car ils fournissent une première ligne de défense qui ne dépend pas de la génération d'une réponse spécifique des cellules T et des cellules B, un processus qui peut prendre des semaines. Malgré leur rôle clair dans l'immunité innée, les preuves s'accumulent que la stimulation des TLR a une influence puissante sur le développement de l'immunité médiée par les cellules T et B par l'activation et la maturation des cellules dendritiques (DC). Ces connaissances ont conduit au développement d'adjuvants vaccinaux à base de TLR qui activent et font mûrir les DC.

Vue d'ensemble des monocytes et des cellules dendritiques Les cellules dendritiques (CD) font partie des systèmes immunitaires innés et adaptatifs et résident aux interfaces hôte-microbien, y compris les surfaces de l'intestin, des poumons et à l'intérieur de la peau. Ces cellules surveillent en permanence leur environnement à la recherche de pathogènes microbiens grâce à l'expression de plusieurs familles de récepteurs de reconnaissance de formes (PRR) dont les récepteurs de type Toll (TLR). Les DC immatures sont particulièrement efficaces dans l'absorption et le traitement de l'antigène, tandis que les DC activées mûrissent et deviennent de puissantes cellules présentant l'antigène aux lymphocytes T. Il est important de noter que les DC immatures ont le potentiel d'induire une tolérance immunitaire en supprimant les cellules T spécifiques de l'antigène, ce qui n'entraîne aucune réponse immunitaire. Les DC activées dirigent cependant la réponse immunitaire par la libération de cytokines particulières. Différents stimuli initiaux influenceront les DC pour amener les lymphocytes T CD4+ à se différencier le long de voies fonctionnelles très divergentes, notamment Th1, Th2, Th17 et Treg. Par conséquent, les DC sont essentiels pour s'approprier la défense innée de l'hôte ainsi que pour orchestrer une réponse adaptative. Compte tenu de leur rôle central dans la défense de l'hôte, les DC sont des cellules relativement rares qui, à l'état d'équilibre, se développent indépendamment des autres cellules sanguines. L'amélioration et la direction de la fonction et de la quantité de DC bénéficieront à la fois aux défenses de l'hôte et à la science des vaccins. Le laboratoire Steinman a été le pionnier d'une nouvelle méthode de vaccination en ciblant l'antigène d'intérêt spécifiquement pour la population DC. Les vaccins ciblant les DC se sont révélés prometteurs dans des modèles animaux et un vaccin contre le VIH ciblant les DC a récemment été administré pour la première fois à l'homme.

Les monocytes sont un type de cellule plus abondant qui représentent environ 10 % des leucocytes sanguins chez l'homme et 4 % chez la souris. Les monocytes sont des cellules effectrices du sang périphérique qui participent à la défense de l'hôte et sont des cellules de nettoyage efficaces. Ils servent de précurseurs aux macrophages tissulaires. Chez l'homme, 3 sous-ensembles de monocytes ont été proposés sur la base de l'expression de surface cellulaire de CD14 et CD16, tandis que 2 sous-ensembles existent chez la souris et sont marqués par CD115 et Ly6C. Le rôle de ces sous-ensembles au cours de l'immunité innée nécessite une enquête plus approfondie. Les preuves suggèrent que les monocytes peuvent être induits à se différencier en DC, mais les preuves in vivo définitives de cela manquaient auparavant. Des travaux récents dans le laboratoire Steinman ont montré que les DC authentiques in vivo peuvent être rapidement différenciées et mobilisées à partir du plus grand pool de monocytes en période d'inflammation et d'infection aiguës. Ce redéploiement rapide pourrait être induit soit par des bactéries gram-négatives soit par le LPS et dépendait entièrement de TLR4. De même, les monocytes humains peuvent être induits à se différencier en DC, mais la compréhension de ce processus est limitée à la culture cellulaire in vitro avec de grandes lacunes dans notre compréhension des DC dérivés de monocytes humains in vivo. Les données préliminaires suggèrent que l'administration de GLA chez la souris, comme le LPS, peut mobiliser le pool de monocytes en Mo-DC. On ne sait pas si les monocytes humains in vivo augmentent rapidement la population de DC après l'administration de GLA adjuvant TLR4. Comprendre les mécanismes de ce redéploiement nous permettra de mieux comprendre comment étendre et exploiter rapidement l'utilité des CD à l'aide d'adjuvants. En fin de compte, nous prévoyons que les réponses des CD spécifiques à l'adjuvant amélioreront l'immunité des lymphocytes T et amélioreront l'efficacité du vaccin.

Justification de l'investigation d'un adjuvant en isolement L'essai d'adjuvant standard consiste en l'adjuvant en cours d'investigation combiné à un vaccin homologué connu, mais pas en isolement. Cependant, comme décrit précédemment, nous espérons que le GLA deviendra un adjuvant important de notre vaccin contre le VIH ciblant les CD actuellement en développement. La CD représente la cellule présentatrice d'antigène la plus puissante et le ciblage spécifique d'un antigène d'intérêt pour cette cellule génère des réponses immunitaires améliorées. Cependant, il existe des considérations importantes lors du ciblage de l'antigène sur les DC. Les DC immatures non stimulées qui rencontrent un antigène ont la capacité de supprimer les cellules T spécifiques de l'antigène, provoquant ainsi une tolérance et un vaccin antigénique ciblé sur les DC seul peut provoquer une tolérance immunitaire. En revanche, les DC qui ont mûri sont capables d'induire de puissantes réponses des lymphocytes T effecteurs à l'antigène ciblé. Les DC peuvent être activées par la stimulation du TLR et, par conséquent, la combinaison de la maturation des DC stimulées par le TLR avec un antigène ciblé par les DC entraînerait une immunité médiée par les lymphocytes T optimale. En théorie, le vaccin ciblé sur les DC ne pourrait jamais être administré sans un adjuvant de maturation des DC et les effets et actions spécifiques du GLA ne seraient pas connus à moins qu'il ne soit d'abord étudié isolément. Pour planifier un éventuel essai de vaccin contre le VIH ciblant les CD avec un adjuvant, il sera également essentiel de connaître les effets immunitaires temporels du GLA isolé.

Informations générales sur le GLA Le GLA est une nouvelle molécule de lipide A entièrement synthétique (composant actif du LPS naturel) qui combine 6 chaînes acyle avec un seul site de phosphorylation. L'avantage de cette molécule de type LPS est qu'elle n'est pas purifiée à partir d'une source bactérienne permettant ainsi une solution homogène ne contenant que des molécules à 6 chaînes acyles. Ceci est important car 6 chaînes acyle entraînent une activation maximale de TLR4 tandis que les molécules de lipide A avec 5 ou 7 chaînes acyle sont 100 fois moins actives et 4 chaînes acyle sont immuno-inhibitrices. Le MPL est un adjuvant vaccinal TLR4 existant qui est dérivé du LPS de la salmonelle et représente un mélange hétérogène de molécules 3, 4, 5 et 6 acylées. Le MPL induit une réponse anticorps humorale efficace pendant la vaccination, mais il ne génère pas d'immunité des lymphocytes T CD4, ce qui en fait un adjuvant indésirable pour de nombreux vaccins à base de protéines. Dans les modèles animaux, le GLA ajouté au vaccin Fluzone améliore l'immunité humorale et cellulaire contre la grippe. Le GLA a été testé chez l'homme pour sa sécurité en association avec un vaccin antigrippal, mais ses effets individuels n'ont pas été étudiés. En particulier, les effets isolés sur la régulation des cytokines, des chimiokines et des gènes chez l'homme ne sont pas connus et les sous-ensembles de monocytes n'ont pas été étudiés auparavant.

La formulation optimale et la voie d'administration ne sont pas connues ; par conséquent, un élément majeur de cette enquête consistera à déterminer une formulation et une voie sûres et tolérables. Le GLA a été administré à l'homme en association avec le vaccin Fluzone à des doses allant de 0,5 μg à 5 μg par voie intramusculaire ; cependant, il n'a pas été testé isolément et seule l'émulsion stable huile-dans-eau (GLA-SE) a été utilisée. Fluzone est un vaccin réactogène et une toxicité limitant la dose est survenue chez 3 des 4 patients ayant reçu Fluzone + GLA-SE à haute dose (5 μg), mais un bon profil de sécurité a été observé entre 0,5 et 2,5 μg. L'émulsion stable (SE) contient du squalène et a été utilisée à 2 % (vol:vol). Nous continuerons à utiliser ce pourcentage dans notre formulation GLA-SE. Une deuxième formulation de GLA a ensuite été développée pour éviter le recours à une émulsion ; Le GLA-AF est aqueux et devrait théoriquement avoir un profil d'effets secondaires réduit et moins de réactogénicité que le GLA-SE. Nous prévoyons de comparer les deux formulations de GLA de manière isolée ; GLA-SE (émulsion stable) et GLA-AF (formulation aqueuse). Le GLA-AF n'a jamais été administré à l'homme et cette version représente donc un premier essai chez l'homme. Pour des raisons de sécurité, les injections de GLA-AF doivent être espacées d'un jour et comme il ne sera pas possible de savoir qui recevra le GLA-AF, nous injecterons les neuf premiers sujets de chaque cohorte à un jour d'intervalle. En raison de la complexité du nombre de groupes dans cette étude, nous inscrirons et terminerons chaque itinéraire de manière séquentielle en tant que cohorte. La cohorte sous-cutanée sera le premier groupe dépisté, inscrit, randomisé et injecté, suivi de l'intramusculaire.

Résumé Cette étude sera un essai clinique de phase 1, randomisé, contrôlé par placebo, en double aveugle pour comparer la formulation et la voie d'administration du GLA chez l'homme. La sécurité et la tolérabilité des différentes formulations (GLA-SE vs GLA-AF) et voies (SC, IM, ID) seront au centre des préoccupations. Notre deuxième objectif sera de détailler la réponse immunitaire globale en mesurant les cytokines systémiques, les chimiokines et la régulation globale des gènes. Le troisième objectif sera d'étudier les effets du GLA sur les cellules immunitaires du sang périphérique, y compris les monocytes et les cellules dendritiques. Cette étude ajoutera les premières données humaines sur le GLA-AF et détaillera les effets isolés du GLA sur le système immunitaire inné. Les résultats de cet essai jetteront les bases d'un véritable essai adjuvant utilisant l'antigène GLA + et, finalement, d'utiliser le GLA pour adjuvanter notre vaccin ciblé sur les DC chez l'homme.