Sikkerheten og immunogenisiteten til en TB-vaksine; MVA85A, i friske frivillige som er smittet med HIV

Behovet for ny vaksine mot tuberkulose Tuberkulose (TB) dreper rundt tre millioner mennesker årlig. Det er anslått at en tredjedel av verdens befolkning er latent infisert med Mycobacterium tuberculosis (M.tb) (Dye, 1999). Disse latent infiserte individene er i fare for reaktivering av infeksjon, dersom de skulle bli immunsupprimerte. På verdensbasis er samtidig infeksjon med HIV den vanligste årsaken til immunsuppresjon og øker sjansene for reaktivering fra 10 % livstidsrisiko til 10 % årlig risiko (Corbett, 1996). Den nåværende tilgjengelige vaksinen, M. bovis BCG, er stort sett ineffektiv til å beskytte mot lungesykdom hos voksne i endemiske områder, og det er bred enighet om at en ny mer effektiv tuberkulosevaksine er en viktig global folkehelseprioritet (Colditz, 1994). Det kan imidlertid være uetisk og upraktisk å teste og implementere en vaksinestrategi som ikke inkluderer BCG, da BCG gir verdifull beskyttelse mot TB meningitt og spedalskhet. En immuniseringsstrategi som inkluderer BCG er også attraktiv fordi populasjonene der denne vaksinekandidaten må testes allerede vil ha blitt immunisert med BCG. Gitt den høye prevalensen av infeksjon med M.tb, vil en vaksine som kan gis til latent infiserte individer og utrydde latent infeksjon ha en enorm innvirkning på dødelighet og sykelighet fra TB. M.tb er en intracellulær organisme. CD4+ Th1-type cellulære responser er avgjørende for beskyttelse, og det er økende bevis fra dyre- og menneskestudier på at CD8+ T-celler også spiller en beskyttende rolle (Flynn, 2001). Imidlertid har det generelt vært vanskelig å indusere sterke cellulære immunresponser hos mennesker ved bruk av underenhetsvaksiner. DNA-vaksiner, rekombinante virale vektorer og protein/adjuvans-kombinasjoner induserer alle både CD4+ og CD8+ T-celler, men ingen av disse antigenleveringssystemene induserer høye nivåer av antigenspesifikke T-celler, når de brukes alene.

Heterologe prime-boost immuniseringsstrategier innebærer å gi to forskjellige vaksiner, som hver koder for det samme antigenet, med flere ukers mellomrom. Bruk av en DNA prime-rekombinant modifisert vacciniavirus Ankara (MVA) boost induserer høyere nivåer av antigenspesifikke CD4+ og CD8+ T-celler enn å bruke homolog boosting med samme vektor i en rekke forskjellige sykdomsmodeller (Schneider, 1998; McShane, 2001). Gitt den beskyttende effekten av BCG i barndommen, vil BCG ideelt sett være den første immuniseringen i en slik prime-boost-strategi. For å gjøre dette har vi fokusert på antigen 85A som et kandidatantigen. Antigen 85A er svært konservert blant alle mykobakterielle arter og er tilstede i alle BCG-stammer. Antigen 85A er et hovedutskilt antigen fra M. tuberculosis som utgjør en del av antigen 85-komplekset (A, B og C). Dette komplekset utgjør en stor del av de utskilte proteinene til både M.tb og BCG. Det er involvert i fibronektinbinding i celleveggen og har mykolyltransferaseaktivitet. Antigen 85A er immundominant i murine og humane studier og er beskyttende i små dyr (Huygen, 1996).

Rekombinant modifisert vacciniavirus Ankara (rMVA). Mange virus har blitt undersøkt som potensielle rekombinante vaksiner. Den vellykkede verdensomspennende utryddelsen av kopper via vaksinasjon med levende vacciniavirus fremhevet vaccinia som en kandidat for rekombinant bruk. Erkjennelsen de siste årene av at ikke-replikerende stammer av poxvirus som MVA- og avipox-vektorer kan være mer immunogene enn tradisjonelle replikerende vaccinia-stammer, har forbedret attraktiviteten til denne tilnærmingen. MVA (modifisert vacciniavirus Ankara) er en stamme av vacciniavirus som har blitt passert mer enn 570 ganger gjennom fugleceller, er replikasjonsinkompetent i humane cellelinjer og har en god sikkerhetsrekord. Det har blitt administrert til mer enn 120 000 vaksinerte som en del av koppeutryddelsesprogrammet, uten bivirkninger, til tross for bevisst vaksinasjon av høyrisikogrupper (Stickl, 1974; Mahnel, 1994). Denne sikkerheten hos mennesker er i samsvar med avirulensen til MVA i dyremodeller. MVA har seks store genomiske delesjoner sammenlignet med foreldregenomet som alvorlig kompromitterer dets evne til å replikere i pattedyrceller (Meher, 1991). Ingen replikasjon er dokumentert i ikke-transformerte pattedyrceller. Viral replikasjon blokkeres sent under infeksjon av celler, men viktigere er at viral og rekombinant proteinsyntese er uhemmet selv under denne abortive infeksjonen. Det virale genomet har vist seg å være stabilt gjennom en stor serie passasjer i kyllingembryofibroblaster. Replikasjonsmangelfull rekombinant MVA har blitt sett på som en usedvanlig sikker viral vektor. Når testet i dyremodellstudier har rekombinante MVA vist seg å være avirulente, men likevel beskyttende immunogene som vaksiner mot virussykdommer og kreft. Nyere studier på alvorlig immunsupprimerte makaker har støttet synet om at MVA bør være trygt hos immunkompromitterte mennesker (Akira, 2001; Stittelaar, 2001). Det er nå sikkerhetsdata fra en rekke rekombinante MVAer som for tiden er i fase I/II-studier i både Storbritannia og Afrika. Nyttige data om sikkerhet og effekt av ulike doser av en rekombinant MVA-vaksine kommer fra data fra kliniske studier med en rekombinant MVA som uttrykker en rekke CTL-epitoper fra Plasmodium falciparum pre-erytrocytiske antigener smeltet sammen til et komplett pre-erytrocytisk stadium antigen, trombospondinrelatert adhesjon Protein (TRAP). Til dags dato har MVA ME-TRAP blitt administrert til over 600 friske frivillige (voksne og barn) i Oxford og Afrika (Gambia og Kenya) uten noen alvorlige uønskede hendelser (Adrian Hill, upublisert, personlig kommunikasjon). Frivillige har mottatt én til tre doser på fra 3 til 15 x 107 pfu per dose intradermal vaksine med tre ukers mellomrom. Alle forsøkspersoner har midlertidig lokal rødhet med typisk et 5 mm sentralt rødt område med et blekere rosa område som varierer i størrelse fra ca. 1-7 cm i diameter og topper 48 timer etter vaksinasjon. Sju dager etter vaksinasjon gjenstår vanligvis bare det sentrale røde området. Dette forsvinner i løpet av de neste ukene og er vanligvis ikke synlig 2 måneder etter vaksinasjon. Den nye sikkerhetsprofilen til rekombinant MVA-vaksine er utmerket og støttet av data fra kliniske studier av tre andre MVA-rekombinanter laget i Oxford og for tiden i kliniske studier med MVA-er for HIV, HBV og melanom. Til dags dato har disse vaksinene blitt administrert til over 600 personer uten alvorlige bivirkninger (Hill; personlig kommunikasjon) 40 HIV-positive individer behandlet med høyaktiv antiretroviral terapi (HAART) har blitt vaksinert med minst 5 x 107 PFU MVA som inneholder HIV antigener uten alvorlige bivirkninger (Dorrell, upubliserte data; Cosma et al 2003; Harrer et al, 2005). 7 HIV-positive individer har blitt vaksinert med MVA som inneholder malariaantigener uten alvorlige bivirkninger og ingen signifikant eller vedvarende økning i virusmengden (Bejon et al., CID 2006, i pressen).

Rekombinant MVA som koder for antigen 85A MVA85A induserer både en CD4+ og en CD8+ epitop når den brukes til å immunisere mus. Når mus primes med BCG og deretter gis MVA85A som et løft, er nivåene av CD4+ og CD8+ T-celler indusert høyere enn med enten BCG eller MVA85A alene, og dette regimet er mer beskyttende enn hver av vaksinene alene (Goonetilleke et al, 2003) . I den mer sensitive marsvinmodellen, marsvin vaksinert med BCG, og deretter MVA85A, og deretter en andre viral vektor, fuglekopper som uttrykker antigen 85A, er 6/6 marsvin i live ved slutten av eksperimentet, sammenlignet med 2/6 marsvin. griser vaksinert med BCG alene, og 0/6 kontrolldyr (Williams et al, 2005).

I rhesus macaques er denne BCG prime-MVA85A og Fowlpox85A boosten mer immunogen enn noen av vaksinene alene, og er mer beskyttende enn BCG alene (verrek et al, upubliserte data).

Kliniske studier med MVA85A MVA85A (i en dose på 5 x 107pfu) har blitt administrert til 48 friske frivillige i Storbritannia, 21 friske frivillige i Gambia og 18 i Sør-Afrika, uten alvorlige bivirkninger. Vi har designet våre fase I-studier for å tillate vaksinasjon av frivillige grupper sekvensielt med en trinnvis økning i mykobakteriell eksponering, for å minimere muligheten for en Koch-reaksjon. En Koch-reaksjon beskriver utviklingen av immunopatologi hos en person eller et dyr med tuberkulose, når en overdreven immunrespons mot M.tb stimuleres. Det ble beskrevet hos pasienter med tuberkulose når Koch utførte sine opprinnelige studier med mykobakterier som en type terapeutisk vaksinasjon. Det er nå demonstrert i musemodellen for terapeutisk vaksinasjon (Taylor, 2003). Tilgjengelige dyredata tyder på at disse reaksjonene ikke forekommer hos mus som er latent infisert med M.tb, noe som tyder på at slike reaksjoner kan korrelere med høy bakteriemengde og at Koch-fenomenet kanskje ikke utgjør et problem for vaksinasjon av friske om enn latent infiserte mennesker. Vi startet disse studiene på friske frivillige som var så mykobakterielt naive som mulig. De var hudtest negative og Elispot negative for PPD, ESAT 6 og CFP10, og hadde ikke tidligere vært vaksinert med BCG. Vi har nå fullført studier i Storbritannia som vaksinerer frivillige tidligere vaksinert med BCG (McShane, Nature Med, 2004) og i Gambia.

Det er to pågående studier i Oxford. Den første er en fase I-studie av sikkerheten og immunogenisiteten til MVA85A hos individer som er latent infisert med M.tb. Vi har nå vaksinert alle 12 frivillige uten alvorlige bivirkninger. Den andre er en dosevalgsstudie som evaluerer sikkerheten og immunogenisiteten til 2 forskjellige doser MVA85A (1x10^8 og 1x10^7 pfu), hos friske voksne frivillige som tidligere har blitt vaksinert med BCG. Her har vi vaksinert 11 individer med den høyere dosen (1x10^8) uten alvorlige uønskede hendelser, hovedbivirkningen er feber 24-48 timer etter vaksinasjon, som går helt over i løpet av 24 timer. Resultater fra lavdosearmen vil bli samlet inn i løpet av de neste månedene.