건강한 지원자의 DNA 백신 접종 최적화 (DNAVAC001)

전 세계적으로 효과적인 HIV-1 백신이 HIV-1에 대한 bnAb를 유도해야 할 가능성이 높다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 제안된 연구는 DNA 백신이 여러 면역원의 신속한 스크리닝을 위한 가장 빠르고 가장 비용 효율적인 접근 방식을 제공하는 HIV-1 면역원 발견을 가속화하기 위해 반복적인 소규모 인체 연구 수행의 잠재적인 전략적 중요성에 대한 인식을 기반으로 합니다. 이 연구는 인간에서 bnAbs를 유도할 수 있는 HIV-1 면역원의 발견을 가속화하기 위한 플랫폼으로 DNA 면역화를 활용하는 것을 목표로 합니다.

이 목표를 달성하기 위해 이 연구는 개발 중인 백신 유도 항체 반응의 상세한 조사를 가능하게 하기 위해 단일 세포 및 분자 수준 모두에서 DNA 백신 접종 및 면역 모니터링의 최신 기술 발전을 적용하고자 합니다. 이와 관련하여 백신접종에 대한 B 세포 반응의 발달 및 집중을 조사하기 위해 DNA 백신 접근법을 사용하려는 인간의 첫 번째 시도를 나타냅니다. 이 접근 방식이 성공하면 HIV-1 백신 분야를 인간의 bnAbs 유도에 필요한 면역원 및 백신 전략의 식별이라는 주요 목표를 달성하는 데 더 가깝게 옮기는 것을 목표로 하는 인간에 대한 체계적인 임상 연구를 신속하게 수행하기 위한 중요한 새로운 전략을 제공할 것입니다. .

2012년 말, 전 세계적으로 약 3,530만 명이 HIV에 감염되어 살고 있었으며, 이는 2001년에 비해 17% 증가한 수치입니다. 이것은 계속되는 많은 수의 새로운 HIV 감염과 항레트로바이러스 치료에 대한 접근성이 크게 확대되어 특히 최근 몇 년 동안 AIDS 관련 사망을 줄이는 데 도움이 되었음을 반영합니다(2013년 전 세계 AIDS 전염병에 관한 UNAIDS 보고서). 제네바 2013). 새로운 HIV 감염의 대다수는 사하라 이남 아프리카에서 계속해서 발생합니다. HIV 검사 및 상담, 행동 개입, 콘돔 사용, 성병 치료, 피해 감소, 남성 할례(Wamai, Morris et al. 2011) 및 예방을 위한 항레트로바이러스 약물(Granich, Gupta et al. 2011). 노출 전 예방(Kim, Becker et al. 2010), 예방을 위한 항바이러스 치료(Granich, Lo et al. 2011), 국소 살균제(Krakower and Mayer 2011), HIV 예방 백신을 탐색하고 접근을 보장해야 합니다. 그러나 HIV-1에 대한 효과적인 예방 백신의 개발은 HIV/AIDS 대유행을 제어하기 위한 최선의 희망 중 하나입니다(Kim, Rerks-Ngarm et al. 2010, Koff 2010).

카나리아폭스 벡터 ALVAC-HIV로 프라이밍, HIV gag, pro 및 env 유전자 발현, 재조합 AIDSVAX B/E HIV Env 단백질로 부스팅으로 구성된 백신 요법을 테스트하는 태국의 최근 지역사회 기반 효능 시험(RV144) 데이터 HIV 획득에 대한 겸손한 백신 보호를 입증했습니다. 백신 효능은 백신 접종 후 1년 동안 1년 동안 60%에서 첫 번째 백신 접종 후 3.5년에 31.2%로 감소했는데, 이는 보호가 시간이 지남에 따라 약해지는 HIV 특이 항체와 관련이 있을 수 있음을 시사합니다(Rerks-Ngarm, Pitisuttithum et al. 2009). ). 이 요법은 HIV에 감염된 백신 접종자에서 HIV 바이러스 부하를 감소시키지 않았습니다. CD8 T-세포 반응은 소수의 백신 수혜자에게서 나타났으나 결합 항체는 대다수에서 검출되었으며 HIV에 대한 검출 가능한 중화 항체 반응은 매우 제한적이었습니다. 이러한 결과는 바이러스 복제를 제어할 뿐만 아니라 HIV 획득에 대한 중요하고 지속적인 보호를 제공하기 위해 더 강력한 백신이 필요함을 시사합니다.

순환하는 분리주에 대한 중화 항체는 주로 HIV Env에 의해 유도되며 인간이 아닌 영장류 SHIV 공격 연구(Mascola, Stiegler et al. 2000, Pantophlet and Burton 2006, Hessell, Poignard et al. 2009). 또한, 최근의 비인간 영장류(NHP) 연구는 SIV(Simian Immunodeficiency Virus) Env 항원이 SIV 공격에 대한 보호를 부여하는 데 필수적이며 SIV Env에 특이적으로 결합하는 비중화 항체가 이러한 보호에 역할을 한다는 것을 보여줍니다(Barouch, Liu 외 2012). 단량체 AIDSVAX gp120을 사용하는 이전 시험은 3상 시험에서 효능이 없는 것으로 나타났습니다(Flynn, Forthal et al. 2005, Pitisuttithum, Gilbert et al. 2006). 이러한 실패는 현재의 면역원이 백신 항원과 밀접하게 관련된 HIV 변종에 대해 매우 좁은 보호만을 제공하기 때문에 Env 기반 HIV 백신의 주요 결점이었습니다(Zhang and Dimitrov 2007, Montero, van Houten et al. 2008). RV144에서, 위험의 상관 관계에 대한 분석은 스캐폴드-V1V2 재조합 단백질에 대한 IgG3 결합 항체가 감염률과 반비례 관계인 반면 Env 결합 혈장 IgA는 감염률과 직접적으로 상관관계가 있음을 보여주었습니다(Haynes, Gilbert et al. 2012). 몇 가지 증거는 백신 유도 항체가 V1V2 시약의 구조적 에피토프를 인식하며, 이는 구조적 V1V2 항체를 검출하는 것으로 나타났습니다(Pinter, Honnen et al. 1998, Zolla-Pazner, deCamp et al. 2013). RV144 시험에서 환자의 획기적인 바이러스 분석 결과는 HIV-1 Env의 V1V2 영역 내부 및 측면에 있는 아미노산 패턴에 초점을 맞춘 면역 압력과 일치했습니다(Edrefsen, Gilbert et al. 2013). 이 영역은 CD4-수용체 및 케모카인-수용체 결합, α4β7 인테그린 결합(Nawaz, Cicala et al. 2011) 및 중화 항체의 결합 부위 역할(Gorny, Stamatatos et al. 2005, Walker, Phogat 외 2009, Changela, Wu 외 2011, McLellan, Pancera 외 2011). 그러나 광범위한 교차 보호 및 오래 지속되는 중화/기능적 항체를 유도할 수 있는 면역원에 대한 검색은 여전히 ​​어렵고 중요합니다(Burton, Desrosiers et al. 2004, Montefiori, Sattentau et al. 2007).

대부분의 자연 HIV 감염 동안 발생하는 항체 반응은 "너무 적고 너무 늦습니다" - 바이러스 확장이 발생한 후인 초기 노출로부터 약 12주에 발생합니다(McMichael, Borrow et al. 2010). 최근 데이터는 또한 정상적인 상황에서 이성애자 전파가 상대적으로 드문 사건이며 잠복 감염의 확립을 막을 수 있는 작은 "기회의 창"이 며칠 정도 있음을 시사합니다. 이상적인 백신은 초기 바이러스 복제의 효과적인 제어를 위해 다중 중화 에피토프를 표적으로 하는 매우 초기의 광범위한 항체 반응을 준비할 것입니다. 그러나 bnAbs는 일반적으로 만성 감염 대상자의 1%에서만 발생하고, 개발하는 데 몇 년이 걸리며, 예외적인 수준의 체세포 돌연변이를 나타내고, 비정상적으로 긴 CDR3 영역을 가지며, 현재 백신 후보에 의해 유도되지 않는 상당한 글리칸 결합 특성을 나타냅니다. 따라서 HIV-1에 대한 광범위 중화 항체(bnAb)의 유도는 면역원 설계 및 인간 면역 반응의 문제입니다.

매우 적은 수의 감염된 개인에서 광범위하게 중화하는 항체를 식별하는 상당한 진전과 그들의 동족 에피토프의 상세한 특성화에도 불구하고 HIV 특정 광범위하게 중화하는 항체를 유도하는 적절한 면역원을 설계하려는 시도는 지금까지 실패했습니다. 실제로, 차세대 백신은 인간에서 보호 반응을 유도할 수 있는 새로운 면역원의 발견에 결정적으로 의존할 가능성이 높습니다. 그러나 이것은 면역원이 보호 항체 반응, 유전자 사용, 성숙 경로 및 폭과 효능을 촉진하는 요인을 유도하는 방법에 대한 현재의 이해 부족으로 제한됩니다. 동물 연구는 HIV 및 관련 레트로바이러스의 병인을 이해하는 데 중요한 역할을 했지만 면역 유전학 및 종 특이성의 차이로 인해 인간 면역화 연구를 모델링할 때 상당히 제한적입니다. 단일 세포 및 분자 수준에서 인간 면역 반응성을 조사하는 기술 발전의 출현은 이제 이러한 문제를 해결하기 위해 전임상 모델을 넘어서는 데 필요한 도구를 제공합니다. 실제로, 인간에 대한 초기 임상 연구의 증가 및 개선에 대한 강력한 논거(현재의 광범위한 동물 실험 이전의 긴 과정 대신)는 비인간 영장류(NHP)를 포함한 동물이 B 세포의 생식계열 관여를 정확하게 요약하지 못할 수 있다는 것입니다. 이는 HIV-1 엔벨로프(Env) bnAbs를 유도하도록 설계된 백신에 중요할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 면역원 설계에 대한 최선의 접근 방식을 선택하고 개선하기 위해 신속하고 반복적이며 소규모의 실험적인 초기 인간 백신 연구가 필요하다는 데 일반적으로 동의합니다. 이러한 접근 방식을 통해 초기 단계에서 가장 유망한 백신 전략을 신속하게 선택할 수 있으므로 보다 발전된 단계의 임상 개발에서 실패 위험을 줄일 수 있습니다. 그러나 재조합 단백질의 제조와 관련된 비용 및 긴 시간 라인은 HIV-1 외피 구조의 여러 반복을 테스트하는 것이 실현 가능하지 않음을 의미합니다. 대조적으로, DNA 백신은 제조 용이성과 비용 절감을 기반으로 인간 실험에서 여러 면역원을 스크리닝하기 위한 신속하고 실현 가능한 접근 방식을 제공합니다.

DNA 백신 접종에 대한 초기 접근 방식은 인간에게 중요한 항체 반응을 유도하지 못했지만, 최근의 시험에서는 DNA 백신이 여러 바이러스에 대한 중화 항체를 유도할 수 있음을 보여주었습니다(Martin, Pierson et al. 2007, Martin, Louder et al. 2008, Ledgerwood , Pierson et al. 2011, Ledgerwood, Hu et al. 2012) 및 HIV-1에 대한 검출 가능한 항체 반응(Catanzaro, Roederer et al. 2007). 프로모터 선택 및 코돈 최적화; 전기천공법(EP)의 사용; 투여 경로(근육내(IM) 또는 피내(ID)); 및 IL-12와 같은 분자 보조제의 사용(Sardesai and Weiner 2011, Yin, Dai et al. 2011, Kopycinski, Cheeseman et al. 2012). 다른 전달 플랫폼(바이러스 벡터)과 관련된 항벡터 면역의 부족으로 제공되는 추가 이점은 여러 DNA 유래 면역원으로 연속 면역화할 수 있는 기회를 제공합니다. 이러한 맥락에서 DNA 백신접종은 단백질 부스팅 시 항체 반응을 결정적으로 재지향할 수 있는 표적 생식계열 프라이밍을 제공할 가능성을 제공합니다(Schittek and Rajewsky 1990, Yoshida, Mei et al. 2010). 또한, 벡터 면역이 없기 때문에 일련의 DNA 암호화 면역원을 사용하여 생식계열 B 세포와 결합하여 단백질 부스팅에 의한 증폭 전에 bnAb 에피토프를 인식하도록 지시할 수 있습니다. 다중 용량 DNA 백신 접종은 예방적 대량 백신 접종 캠페인에 대한 실용적인 접근 방식을 나타내지 않을 수 있지만 항체 반응성을 유도할 수 있는 잠재력은 인간의 면역원 발견 및 정제를 위한 중요한 임상 연구 도구가 될 수 있습니다. 이러한 접근법의 진정한 힘은 이제 단일 세포 및 분자 수준에서 면역 반응 진화를 모니터링하기 위한 고급 도구의 개발을 통해서만 완전히 실현될 수 있습니다. 여기에서 개별 반응하는 인간 B 세포로부터 Ab 유전자를 복제하는 능력은 진화하는 Ab 레퍼토리의 특이성과 기능에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있는 기회를 제공하는 반면 차세대 염기서열 분석(NGS) 접근법은 클론형 수준에서 반응의 진화 연구를 용이하게 합니다. 이 프로젝트는 DNA 백신 접종이 인간의 진화하는 Ab 레퍼토리를 체계적으로 조사하는 귀중한 도구를 제공할 수 있음을 입증하는 것을 목표로 하는 개념 증명(POC) 연구에 이러한 도구를 적용하고자 합니다.