Оптимизация вакцинации ДНК у здоровых добровольцев (DNAVAC001)

Общепризнано, что эффективная в глобальном масштабе вакцина против ВИЧ-1, скорее всего, должна индуцировать bnAb против ВИЧ-1. Предлагаемое исследование основано на признании потенциальной стратегической важности проведения повторяющихся небольших исследований на людях для ускорения открытия иммуногенов ВИЧ-1, где ДНК-вакцины предлагают самый быстрый и экономически эффективный подход для быстрого скрининга множественных иммуногенов. Это исследование направлено на использование иммунизации ДНК в качестве платформы для ускорения открытия иммуногенов ВИЧ-1, способных индуцировать bnAb у людей.

Для достижения этой цели данное исследование направлено на применение последних технологических достижений в ДНК-вакцинации и иммунном мониторинге, как на уровне отдельных клеток, так и на молекулярном уровне, чтобы обеспечить детальное исследование развивающихся ответов антител, индуцированных вакцинами. В этом отношении он представляет собой первую попытку использования ДНК-вакцины для человека для исследования развития и фокусировки В-клеточного ответа на вакцинацию. Если этот подход будет успешным, он обеспечит важную новую стратегию для быстрого проведения систематических клинических исследований на людях, направленных на приближение области вакцин против ВИЧ-1 к достижению ключевой цели идентификации иммуногенов и стратегий вакцин, необходимых для индукции bnAb у людей. .

По оценкам, в конце 2012 года во всем мире насчитывалось 35,3 миллиона человек, живущих с ВИЧ, что на 17% больше, чем в 2001 году. Это отражает продолжающееся большое число новых случаев ВИЧ-инфекции и значительное расширение доступа к антиретровирусной терапии, что помогло снизить смертность от СПИДа, особенно в последние годы (Доклад ЮНЭЙДС о глобальной эпидемии СПИДа, 2013 г. Женева, 2013 г.). Большинство новых случаев ВИЧ-инфекции по-прежнему приходится на страны Африки к югу от Сахары. Существует настоятельная необходимость в укреплении и расширении существующих и новых методов профилактики, таких как тестирование на ВИЧ и консультирование, поведенческие вмешательства, использование презервативов, лечение заболеваний, передающихся половым путем, снижение вреда, мужское обрезание (Wamai, Morris et al., 2011) и антиретровирусные препараты для профилактики (Granich, Gupta et al. 2011). Новые стратегии профилактики для борьбы с эпидемией и предотвращения новых инфекций, включая доконтактную профилактику (Kim, Becker et al. 2010), противовирусное лечение для профилактики (Granich, Lo et al. 2011), местные микробициды (Krakower and Mayer 2011), необходимо изучить профилактические вакцины против ВИЧ и обеспечить их доступность. Однако разработка эффективной профилактической вакцины против ВИЧ-1 остается одной из самых больших надежд на борьбу с пандемией ВИЧ/СПИДа (Kim, Rerks-Ngarm et al. 2010, Koff 2010).

Данные недавнего испытания эффективности на уровне сообщества в Таиланде (RV144), в ходе которого тестировалась схема вакцинации, состоящая из праймирования вектором оспы канареек ALVAC-HIV, экспрессии генов gag, pro и env ВИЧ и буст-иммунизации рекомбинантным белком AIDSVAX B/E HIV Env. продемонстрировали скромную защиту от заражения ВИЧ вакциной. Эффективность вакцины снизилась в течение первого года после вакцинации с 60 % через год до 31,2 % через 3,5 года после первой вакцинации, что позволяет предположить, что защита может быть связана с уменьшением количества ВИЧ-специфических антител с течением времени (Rerks-Ngarm, Pitisuttithum et al., 2009). ). Схема не снижала вирусную нагрузку ВИЧ у реципиентов вакцины, которые заразились ВИЧ. Т-клеточный ответ CD8 наблюдался у нескольких реципиентов вакцины, в то время как связывающие антитела были обнаружены у большинства из них, с очень ограниченным выявляемым ответом нейтрализующих антител на ВИЧ. Эти результаты свидетельствуют о том, что необходимы более эффективные вакцины для обеспечения значительной и устойчивой защиты от заражения ВИЧ, а также для контроля репликации вируса.

Нейтрализующие антитела против циркулирующих изолятов индуцируются главным образом с помощью HIV Env и потенциально могут обеспечивать стерилизующий иммунитет против ВИЧ, как это было предложено в исследованиях заражения SHIV у нечеловеческих приматов (Mascola, Stiegler et al. 2000, Pantophlet and Burton 2006, Hessell, Poignard et al. 2009). Более того, недавнее исследование на нечеловеческих приматах (NHP) показало, что антиген Env SIV (обезьяньего вируса иммунодефицита) необходим для обеспечения защиты от заражения SIV и что роль в этой защите играют специфичные для Env SIV связывающие ненейтрализующие антитела (Barouch, Liu и др., 2012). Предыдущие исследования с использованием мономерного AIDSVAX gp120 не показали эффективности в исследованиях III фазы (Flynn, Forthal et al. 2005, Pitisuttithum, Gilbert et al. 2006). Эта неудача была основным недостатком вакцин против ВИЧ на основе Env, поскольку современные иммуногены обеспечивают лишь очень узкую защиту от штаммов ВИЧ, которые тесно связаны с вакцинным антигеном (Zhang and Dimitrov 2007, Montero, van Houten et al. 2008). В случае RV144 анализ коррелятов риска показал, что IgG3-связывающие антитела к рекомбинантному белку каркаса-V1V2 обратно пропорциональны уровню инфицирования, в то время как Env-связывающий IgA плазмы прямо коррелирует с уровнем инфицирования (Haynes, Gilbert et al. 2012). Несколько линий доказательств свидетельствуют о том, что индуцированные вакциной антитела распознают конформационные эпитопы в каркасном реагенте V1V2, который, как было показано, обнаруживает конформационные антитела V1V2 (Pinter, Honnen et al. 1998, Zolla-Pazner, deCamp et al. 2013). Результаты анализа прорывных вирусов от пациентов в исследовании RV144 согласовывались с иммунным давлением, сосредоточенным на паттернах аминокислот в области V1V2 Env ВИЧ-1 и вокруг нее (Edlefsen, Gilbert et al. 2013). Эта область выполняет важные функции, такие как участие в связывании CD4-рецепторов и хемокиновых рецепторов, связывание с интегрином α4β7 (Nawaz, Cicala et al. 2011) и служит сайтом связывания нейтрализующих антител (Gorny, Stamatatos et al. 2005, Уокер, Фогат и др., 2009 г., Чангела, Ву и др., 2011 г., Маклеллан, Пансера и др., 2011 г.). Однако поиск иммуногена, способного индуцировать широкие перекрестные защитные и долговременные нейтрализующие/функциональные антитела, остается трудным и важным (Burton, Desrosiers et al. 2004, Montefiori, Sattentau et al. 2007).

Во время подавляющего большинства естественных ВИЧ-инфекций реакция антител развивается «слишком слабо и слишком поздно» — примерно через 12 недель после первоначального контакта, т. е. после того, как произошла вирусная экспансия (McMichael, Borrow et al. 2010). Последние данные также свидетельствуют о том, что при нормальных обстоятельствах гетеросексуальная передача является относительно редким событием и что существует небольшое "окно возможности" - порядка нескольких дней, - в течение которого можно было бы остановить установление латентной инфекции. Идеальная вакцина должна вызывать очень ранний и широкий ответ антител, направленный на множественные нейтрализующие эпитопы, для эффективного контроля ранней репликации вируса. Однако bnAb обычно возникают только у 1% хронически инфицированных субъектов, для их развития требуется несколько лет, они демонстрируют исключительные уровни соматической гипермутации, имеют необычно длинные участки CDR3 и демонстрируют значительное связывание гликанов, свойства, не индуцируемые современными вакцинами-кандидатами. Таким образом, получение широко нейтрализующих антител (bnAbs) против ВИЧ-1 является проблемой дизайна иммуногена и иммунной реакции человека.

Несмотря на значительный прогресс в идентификации широко нейтрализующих антител у очень небольшого числа инфицированных людей и детальную характеристику их родственных эпитопов, попытки разработать соответствующие иммуногены, индуцирующие ВИЧ-специфические широко нейтрализующие антитела, до сих пор не увенчались успехом. Действительно, вакцины следующего поколения, вероятно, будут в решающей степени зависеть от открытия новых иммуногенов, способных вызывать защитные реакции у людей. Тем не менее, это ограничено недостаточным пониманием того, как иммуногены индуцируют защитные ответы антител, их использование генов, пути их созревания и факторы, способствующие широте и эффективности. Хотя исследования на животных сыграли важную роль в понимании патогенеза ВИЧ и связанных с ним ретровирусов, они весьма ограничены, когда дело доходит до моделирования исследований иммунизации человека из-за различий в иммуногенетике и видовой специфичности. Появление технологических достижений, которые исследуют иммунную реакцию человека на уровне отдельных клеток и молекул, теперь предоставляет необходимые инструменты для решения этих проблем за пределами доклинических моделей. Действительно, веским аргументом в пользу расширения и улучшения ранних клинических исследований на людях (вместо длительного в настоящее время процесса предварительных обширных испытаний на животных) является то, что животные, включая нечеловеческих приматов (NHP), могут не точно воспроизвести участие В-клеток в зародышевой линии. что может иметь решающее значение для вакцин, предназначенных для индукции bnAb оболочки ВИЧ-1 (Env). Чтобы решить эту проблему, в настоящее время общепризнано, что необходимы быстрые, повторяющиеся, небольшие, экспериментальные ранние исследования вакцины на людях для выбора и уточнения наилучших подходов к дизайну иммуногенов. Такой подход позволил бы быстро выбрать наиболее многообещающие стратегии вакцинации на ранней стадии, тем самым снизив риск неудачи на более поздней стадии клинической разработки. Однако стоимость и длительные сроки, связанные с производством рекомбинантных белков, означают, что невозможно протестировать несколько итераций структур оболочки ВИЧ-1. Напротив, ДНК-вакцины предлагают быстрый и осуществимый подход к скринингу множественных иммуногенов в испытаниях на людях, основанный на простоте производства и снижении затрат.

Хотя ранние подходы к ДНК-вакцинации не вызывали значительного ответа антител у людей, более поздние испытания показали, что ДНК-вакцины могут индуцировать нейтрализующие антитела против ряда вирусов (Martin, Pierson et al., 2007, Martin, Louder et al., 2008, Ledgerwood). , Pierson et al., 2011, Ledgerwood, Hu et al., 2012) и обнаруживаемый ответ антител на ВИЧ-1 (Catanzaro, Roederer et al., 2007). В настоящее время можно использовать различные стратегии для улучшения и увеличения иммуногенности ДНК-вакцин, включая: выбор промотора и оптимизацию кодонов; применение электропорации (ЭП); способ введения (внутримышечно (IM) или внутрикожно (ID)); и использование молекулярных адъювантов, таких как IL-12 (Sardesai and Weiner 2011, Yin, Dai et al. 2011, Kopycinski, Cheeseman et al. 2012). Дополнительное преимущество, обеспечиваемое отсутствием антивекторного иммунитета, связанного с другими платформами доставки (вирусными векторами), обеспечивает возможность серийной иммунизации множественными иммуногенами, полученными из ДНК. В этом контексте ДНК-вакцинация предлагает потенциал для обеспечения целевого праймирования зародышевой линии, которое может критически перенаправить ответы антител при стимуляции белка (Schittek and Rajewsky 1990, Yoshida, Mei et al. 2010). Кроме того, отсутствие векторного иммунитета позволило бы использовать ряд ДНК-кодируемых иммуногенов для взаимодействия с В-клетками зародышевой линии и направления их на распознавание эпитопов bnAb до амплификации путем стимуляции белком. Хотя вакцинация многократными дозами ДНК может не представлять собой практический подход к кампании профилактической массовой вакцинации, ее способность индуцировать реакцию антител может сделать ее важным инструментом клинических исследований для открытия и уточнения иммуногенов у людей. Реальная сила такого подхода может быть полностью реализована только сейчас путем разработки передовых инструментов для мониторинга эволюции иммунного ответа на уровне отдельных клеток и молекул. Здесь возможность клонировать гены Ab из отдельных отвечающих В-клеток человека дает возможность по-новому взглянуть на специфичность и функциональность эволюционирующих репертуаров Ab, в то время как подходы секвенирования нового поколения (NGS) облегчают эволюционное изучение ответов на клонотипическом уровне. Этот проект направлен на применение этих инструментов к исследованиям проверки концепции (POC), направленным на демонстрацию того, что вакцинация ДНК может предоставить ценный инструмент для систематического исследования эволюционирующих репертуаров антител у людей.