Optimisation des vaccinations par ADN chez des volontaires sains (DNAVAC001)

Il est généralement admis qu'un vaccin contre le VIH-1 efficace à l'échelle mondiale devra probablement induire des bnAb contre le VIH-1. L'étude proposée est basée sur la reconnaissance de l'importance stratégique potentielle d'effectuer de petites études itératives sur l'homme pour accélérer la découverte d'immunogènes du VIH-1, où les vaccins à ADN offrent l'approche la plus rapide et la plus rentable pour le dépistage rapide de plusieurs immunogènes. Cette étude vise à tirer parti de la vaccination par ADN comme plate-forme pour accélérer la découverte d'immunogènes du VIH-1 capables d'induire des bnAb chez l'homme.

Pour atteindre cet objectif, cette étude vise à appliquer les récentes avancées technologiques de pointe en matière de vaccination par ADN et de surveillance immunitaire, tant au niveau cellulaire qu'au niveau moléculaire, afin de permettre un sondage détaillé du développement des réponses anticorps induites par le vaccin. À cet égard, il représente la première tentative chez l'homme d'utiliser une approche de vaccin à ADN pour étudier le développement et la focalisation des réponses des lymphocytes B à la vaccination. Si cette approche réussit, elle fournira une nouvelle stratégie importante pour mener rapidement des études de recherche clinique systématiques chez l'homme visant à rapprocher le domaine du vaccin contre le VIH-1 de l'objectif clé d'identification des immunogènes et des stratégies vaccinales nécessaires à l'induction des bnAbs chez l'homme. .

Fin 2012, environ 35,3 millions de personnes vivaient avec le VIH dans le monde, en hausse de 17 % par rapport à 2001. Cela reflète le nombre toujours élevé de nouvelles infections à VIH et une expansion significative de l'accès à la thérapie antirétrovirale, qui a contribué à réduire les décès liés au sida, en particulier ces dernières années (Rapport de l'ONUSIDA sur l'épidémie mondiale de sida 2013. Genève 2013). La majorité des nouvelles infections à VIH continuent de se produire en Afrique subsaharienne. Il est urgent de renforcer et d'étendre les méthodes de prévention existantes et nouvelles telles que le dépistage du VIH et le conseil, les interventions comportementales, l'utilisation du préservatif, le traitement des maladies sexuellement transmissibles, la réduction des risques, la circoncision masculine (Wamai, Morris et al. 2011) et médicaments antirétroviraux pour la prévention (Granich, Gupta et al. 2011). De nouvelles stratégies de prévention pour contrôler l'épidémie et prévenir de nouvelles infections, y compris la prophylaxie pré-exposition (Kim, Becker et al. 2010), le traitement antiviral pour la prévention (Granich, Lo et al. 2011), les microbicides topiques (Krakower et Mayer 2011), et les vaccins préventifs contre le VIH doivent être explorés et leur accès assuré. Cependant le développement d'un vaccin préventif efficace contre le VIH-1 reste parmi les meilleurs espoirs pour contrôler la pandémie du VIH/SIDA (Kim, Rerks-Ngarm et al. 2010, Koff 2010).

Données d'un récent essai d'efficacité communautaire en Thaïlande (RV144) testant un schéma de vaccination consistant en une primovaccination avec le vecteur canarypox ALVAC-HIV, en exprimant les gènes gag, pro et env du VIH et en rappel avec la protéine recombinante AIDSVAX B/E HIV Env ont démontré une protection vaccinale modeste contre l'acquisition du VIH. L'efficacité du vaccin a diminué au cours de la première année après la vaccination, passant de 60 % à un an à 31,2 % à 3,5 ans après la première vaccination, ce qui suggère que la protection peut être liée à la diminution des anticorps spécifiques au VIH avec le temps (Rerks-Ngarm, Pitisuttithum et al. 2009 ). Le régime n'a pas diminué la charge virale du VIH chez les vaccinés qui ont contracté le VIH. Les réponses des lymphocytes T CD8 ont été observées chez quelques receveurs de vaccins, tandis que des anticorps de liaison ont été détectés chez la majorité d'entre eux, avec des réponses d'anticorps neutralisants détectables très limitées au VIH. Ces résultats suggèrent que des vaccins plus puissants sont nécessaires pour fournir une protection significative et durable contre l'acquisition du VIH ainsi que pour contrôler la réplication virale.

Les anticorps neutralisants dirigés contre les isolats circulants sont induits principalement par l'Env du VIH et pourraient potentiellement conférer une immunité stérilisante contre le VIH, comme le suggèrent les études de provocation SHIV chez les primates non humains (Mascola, Stiegler et al. 2000, Pantophlet et Burton 2006, Hessell, Poignard et al. 2009). De plus, une étude récente sur les primates non humains (PNH) démontre que l'antigène Env du SIV (virus de l'immunodéficience simienne) était essentiel pour conférer une protection contre la provocation par le SIV et que les anticorps non neutralisants de liaison spécifiques au SIV Env jouaient un rôle dans cette protection (Barouch, Liu et al. 2012). Des essais antérieurs utilisant le monomère AIDSVAX gp120 n'ont montré aucune efficacité dans un essai de phase III (Flynn, Forthal et al. 2005, Pitisuttithum, Gilbert et al. 2006). Cet échec a été un inconvénient majeur pour les vaccins anti-VIH à base d'Env, car les immunogènes actuels n'offrent qu'une protection très étroite contre les souches de VIH étroitement liées à l'antigène vaccinal (Zhang et Dimitrov 2007, Montero, van Houten et al. 2008). Dans RV144, une analyse des corrélats de risque a montré que les anticorps de liaison IgG3 à la protéine recombinante V1V2 échafaudée étaient inversement corrélés au taux d'infection, tandis que les IgA plasmatiques de liaison Env étaient directement corrélés au taux d'infection (Haynes, Gilbert et al. 2012). Plusieurs éléments de preuve suggèrent que les anticorps induits par le vaccin reconnaissent les épitopes conformationnels dans le réactif V1V2 échafaudé, qui s'est avéré capable de détecter les anticorps V1V2 conformationnels (Pinter, Honnen et al. 1998, Zolla-Pazner, deCamp et al. 2013). Les résultats d'une analyse des virus révolutionnaires des patients de l'essai RV144 étaient cohérents avec la pression immunitaire axée sur les schémas d'acides aminés dans et flanquant la région V1V2 de l'Env du VIH-1 (Edlefsen, Gilbert et al. 2013). Cette région remplit des fonctions essentielles, telles que la participation à la liaison du récepteur CD4 et du récepteur de la chimiokine, la liaison à l'intégrine α4β7 (Nawaz, Cicala et al. 2011) et servant de site de liaison aux anticorps neutralisants (Gorny, Stamatatos et al. 2005, Walker, Phogat et al. 2009, Changela, Wu et al. 2011, McLellan, Pancera et al. 2011). Cependant, la recherche d'un immunogène capable d'induire des anticorps neutralisants/fonctionnels à large protection croisée et de longue durée reste difficile et critique (Burton, Desrosiers et al. 2004, Montefiori, Sattentau et al. 2007).

Au cours de la grande majorité des infections naturelles par le VIH, la réponse anticorps qui se développe est « trop peu, trop tard » - se produisant environ 12 semaines après l'exposition initiale, c'est-à-dire après l'expansion virale (McMichael, Borrow et al. 2010). Des données récentes suggèrent également que dans des circonstances normales, la transmission hétérosexuelle est un événement relativement rare et qu'il existe une petite "fenêtre d'opportunité" - de l'ordre de quelques jours - pendant laquelle il pourrait être possible d'arrêter l'établissement d'une infection latente. Un vaccin idéal amorcerait une réponse anticorps très précoce et large ciblant plusieurs épitopes neutralisants pour un contrôle efficace de la réplication virale précoce. Cependant, les bnAb n'apparaissent généralement que chez seulement 1 % des sujets chroniquement infectés, mettent plusieurs années à se développer, affichent des niveaux exceptionnels d'hyper mutation somatique, ont des régions CDR3 inhabituellement longues et présentent des propriétés significatives de liaison aux glycanes, non induites par les vaccins candidats actuels. Ainsi, l'élicitation d'anticorps largement neutralisants (bnAbs) contre le VIH-1 est à la fois un problème de conception immunogène et de réponse immunitaire humaine.

Malgré des progrès significatifs dans l'identification d'anticorps largement neutralisants chez un très petit nombre d'individus infectés et la caractérisation détaillée de leurs épitopes apparentés, les tentatives de conception d'immunogènes appropriés induisant des anticorps largement neutralisants spécifiques au VIH ont jusqu'à présent échoué. En effet, les vaccins de la prochaine génération dépendront probablement de manière critique de la découverte de nouveaux immunogènes capables de provoquer des réponses protectrices chez l'homme. Cependant, cela est limité par le manque actuel de compréhension de la façon dont les immunogènes induisent des réponses d'anticorps protecteurs, leur utilisation des gènes, leurs voies de maturation et les facteurs facilitant l'étendue et la puissance. Bien que les études animales aient joué un rôle important dans la compréhension de la pathogenèse du VIH et des rétrovirus apparentés, elles sont assez limitées lorsqu'il s'agit de modéliser les études d'immunisation humaine en raison des différences d'immunogénétique et de spécificité d'espèce. L'avènement des avancées technologiques qui sondent la réactivité immunitaire humaine au niveau cellulaire et moléculaire fournit désormais les outils nécessaires pour regarder au-delà des modèles précliniques pour résoudre ces problèmes. En effet, un argument solide en faveur d'études cliniques précoces accrues et améliorées chez l'homme (au lieu du processus actuellement long d'expérimentations animales approfondies préalables) est que les animaux, y compris les primates non humains (PNH), peuvent ne pas récapituler avec précision l'engagement de la lignée germinale des cellules B, ce qui pourrait être critique pour les vaccins conçus pour induire les bnAb de l'enveloppe (Env) du VIH-1. Pour résoudre ce problème, il est maintenant généralement admis que des études expérimentales rapides, itératives, de petite taille et précoces sur les vaccins humains sont nécessaires pour sélectionner et affiner les meilleures approches de conception d'immunogènes. Une telle approche permettrait une sélection rapide des stratégies vaccinales les plus prometteuses à un stade précoce, réduisant ainsi le risque d'échec dans une phase de développement clinique plus avancée. Cependant, le coût et les longs délais associés à la fabrication de protéines recombinantes signifient qu'il n'est pas possible de tester plusieurs itérations de structures d'enveloppe du VIH-1. En revanche, les vaccins à ADN offrent une approche rapide et réalisable pour le dépistage de plusieurs immunogènes dans des essais sur l'homme, basée sur la facilité de fabrication et la réduction des coûts.

Bien que les premières approches de la vaccination par l'ADN n'aient pas réussi à induire des réponses anticorps significatives chez l'homme, des essais plus récents ont montré que les vaccins à ADN peuvent induire des anticorps neutralisants contre un certain nombre de virus (Martin, Pierson et al. 2007, Martin, Louder et al. 2008, Ledgerwood , Pierson et al. 2011, Ledgerwood, Hu et al. 2012) et des réponses anticorps détectables au VIH-1 (Catanzaro, Roederer et al. 2007). Diverses stratégies peuvent maintenant être utilisées pour améliorer et augmenter l'immunogénicité des vaccins à ADN, notamment : la sélection des promoteurs et l'optimisation des codons ; l'utilisation de l'électroporation (EP); la voie d'administration (intramusculaire (IM) ou intradermique (ID)); et l'utilisation d'adjuvants moléculaires tels que l'IL-12 (Sardesai et Weiner 2011, Yin, Dai et al. 2011, Kopycinski, Cheeseman et al. 2012). L'avantage supplémentaire fourni par le manque d'immunité anti-vecteur associée à d'autres plates-formes de délivrance (vecteurs viraux) offre la possibilité d'immunisations en série avec de multiples immunogènes dérivés d'ADN. Dans ce contexte, la vaccination par ADN offre le potentiel de fournir un amorçage ciblé de la lignée germinale qui peut rediriger de manière critique les réponses anticorps lors du rappel protéique (Schittek et Rajewsky 1990, Yoshida, Mei et al. 2010). De plus, l'absence d'immunité vectorielle permettrait l'utilisation d'une série d'immunogènes codés par l'ADN pour engager les cellules germinales B et les diriger vers la reconnaissance des épitopes bnAb avant l'amplification par stimulation protéique. Bien que la vaccination par ADN à doses multiples ne représente peut-être pas une approche pratique d'une campagne de vaccination prophylactique de masse, son potentiel d'induction de la réactivité des anticorps peut en faire un outil de recherche clinique important pour la découverte et le raffinement d'immunogènes chez l'homme. La puissance réelle d'une telle approche ne peut maintenant être pleinement réalisée que grâce au développement d'outils avancés pour surveiller l'évolution de la réponse immunitaire au niveau cellulaire et moléculaire. Ici, la capacité de cloner des gènes Ab à partir de cellules B humaines répondantes individuelles offre la possibilité de glaner de nouvelles informations sur la spécificité et la fonctionnalité des répertoires Ab en évolution, tandis que les approches de séquençage de nouvelle génération (NGS) facilitent l'étude évolutive des réponses au niveau clonotypique. Ce projet vise à appliquer ces outils à des études de preuve de concept (POC) visant à démontrer que la vaccination par ADN peut fournir un outil précieux pour sonder systématiquement les répertoires Ab en évolution chez l'homme.