Effekterna av GLA på mänskliga volontärer

Vacciner mot infektionssjukdomar har varit avgörande för att förbättra människors hälsa och är fortfarande en grundpelare i moderna folkhälsostrategier. Men allvarliga livshotande infektioner inklusive HIV, malaria och tuberkulos är fortfarande ett globalt problem och pandemiska sjukdomar som influensa fortsätter att hota människors liv. Dessutom eftersträvas nu vacciner inom områdena förebyggande och behandling av cancer. En grundläggande barriär som har förhindrat effektiva vacciner för många sjukdomar är att konventionella proteinbaserade vacciner inte framkallar det kritiska kravet på T-cellsmedierad immunitet. Ett tillvägagångssätt för att generera ett förbättrat T-cellssvar på ett vaccin har varit att identifiera nya proteinmålkandidater. Detta tillvägagångssätt har inte resulterat i betydande framsteg i vaccinutvecklingen. Vi är intresserade av ett nytt tillvägagångssätt som kombinerar specifika immunstimulerande medel, eller adjuvans, med ett vaccinmål för att optimera och förbättra det önskade T-cellsimmunsvaret. Utvecklingen och studien av nya adjuvanser som GLA kommer att göra det möjligt för oss att fortsätta vår undersökning av dendritiska cellinriktade vacciner som leder till förbättrade vacciner för många olika sjukdomar.

Toll-Like Receptor (TLR) Bakgrund TLR:erna är typ 1-transmembranreceptorer som delar en leucinrik upprepningsdomän (LRR) i den extracellulära slingan och en Toll/IL-1-receptor (TIR) ​​homologidomän i den intracellulära svansen. Vikten av TLR för värdförsvar och immunitet insågs först i Drosophila som blev mottaglig för svampinfektioner efter genetisk deletion av tollgenerna. Däggdjurshomologer identifierades kort efter användning av en musstam som var välkänd för att vara mycket mottaglig för gramnegativa infektioner och var hyporesponsiv för lipopolysackarid (LPS). Dessa möss visade sig ha en mutationsförändring på TLR4-genen, vilket gjorde den icke-funktionell och denna upptäckt stelnade förekomsten och betydelsen av Toll-proteinerna i däggdjur. Möss med genetiska deletioner av TLR4 visade betydelsen av TLR för bakterieinfektioner och gav tydliga bevis för att TLR4 var specifik för gramnegativa infektioner. För närvarande har 10 funktionella TLR:er upptäckts hos människor och omfattande forskning har identifierat ett antal patogenhärledda agonister för specifika TLR:er. Det är allmänt accepterat att TLR:s fungerar genom att känna igen konserverade strukturer hos en organism eller patogenassocierade molekylära mönster (PAMP). Dessa medfödda receptorer är helt klart avgörande för att överleva en mikrobiell förolämpning eftersom de ger en första försvarslinje som inte är beroende av att generera ett specifikt T-cells- och B-cellssvar, en process som kan ta veckor. Trots deras tydliga roll i medfödd immunitet, ackumuleras bevis för att TLR-stimulering har ett starkt inflytande på utvecklingen av T- och B-cellsmedierad immunitet genom aktivering och mognad av dendritiska celler (DC). Denna kunskap har lett till utvecklingen av TLR-baserade vaccinadjuvans som aktiverar och mognar DC.

Monocyt- och dendritiska celler Översikt Dendritiska celler (DC) är en del av det medfödda och adaptiva immunförsvaret och finns på värd-mikrobiella gränssnitt inklusive ytorna i tarmen, lungan och i huden. Dessa celler undersöker ständigt sin miljö på jakt efter mikrobiella patogener genom uttryck av flera familjer av mönsterigenkänningsreceptorer (PRR) inklusive Toll-like-receptorer (TLR). Omogna DC är särskilt effektiva i antigenupptag och bearbetning, medan aktiverade DC mognar och blir potenta antigenpresenterande celler för T-lymfocyter. Viktigt är att omogna DC har potential att inducera immuntolerans genom att radera antigenspecifika T-celler, vilket resulterar i inget immunsvar. Aktiverad DC styr emellertid immunsvaret genom frisättningen av särskilda cytokiner. Olika initiala stimuli kommer att påverka DC att driva CD4+ T-celler för att differentiera längs mycket divergerande funktionella vägar inklusive Th1, Th2, Th17 och Treg. Därför är DC avgörande för lämpligt medfödd värdförsvar samt för att orkestrera ett adaptivt svar. Med tanke på deras centrala roll i värdförsvaret är DC relativt sällsynta celler som vid steady state utvecklas oberoende av andra blodkroppar. Att förbättra och styra funktionen och kvantiteten av DC kommer att ge fördelar för både värdförsvar och vaccinvetenskap. Steinman-labbet har banat väg för en ny vaccinationsmetod genom att rikta antigenet av intresse specifikt till DC-populationen. DC-riktade vacciner har visat lovande i djurmodeller och ett DC-riktat HIV-vaccin har nyligen administrerats till människor för första gången.

Monocyter är en mer riklig celltyp som står för cirka 10 % av blodleukocyterna hos människor och 4 % hos möss. Monocyter är perifera blodeffektorceller som deltar i värdförsvaret och är effektiva rensande celler. De fungerar som prekursorer till vävnadsmakrofager. Hos människor har 3 undergrupper av monocyter föreslagits baserat på cellytexpression av CD14 och CD16, medan 2 undergrupper finns i möss och är markerade av CD115 och Ly6C. Rollen för dessa undergrupper under medfödd immunitet kräver ytterligare undersökning. Bevis tyder på att monocyter kan induceras att differentiera till DC, men definitivt in vivo-bevis för detta saknades tidigare. Nyligen arbete i Steinman-labbet har visat att in vivo autentisk DC snabbt kan differentieras och mobiliseras från den större monocytpoolen i tider av akut inflammation och infektion. Denna snabba omplacering kunde induceras av antingen gramnegativa bakterier eller LPS och var helt beroende av TLR4. På liknande sätt kan mänskliga monocyter induceras att differentiera till DC, men förståelsen av denna process är begränsad till in vitro cellkultur med stora luckor i vår förståelse av in vivo human monocyt-deriverad-DC. Preliminära data tyder på att GLA-administrering i möss, som LPS, kan mobilisera monocytpoolen till att bli Mo-DC. Det är okänt om humana monocyter in vivo snabbt expanderar DC-populationen efter administrering av TLR4-adjuvans GLA. Att förstå mekanismerna för denna omplacering kommer att främja vår förståelse av hur man snabbt kan expandera och utnyttja nyttan av DC med hjälp av adjuvans. I slutändan förväntar vi oss att adjuvansspecifika DC-svar kommer att förbättra T-cellsimmuniteten och förbättra vaccinets effektivitet.

Skäl för att undersöka ett adjuvans i isolering Standardstudien med adjuvans består av adjuvansen som undersöks i kombination med ett känt licensierat vaccin men inte isolerat. Men, som tidigare beskrivits, är vi hoppfulla att GLA kan bli en viktig adjuvans till vårt DC-riktade HIV-vaccin som för närvarande är under utveckling. DC representerar den mest potenta antigenpresenterande cellen och att specifikt rikta in ett antigen av intresse för denna cell genererar förbättrade immunsvar. Det finns dock viktiga överväganden när man riktar antigen mot DC. Omogna ostimulerade DC som möter ett antigen har förmågan att radera antigenspecifika T-celler och därigenom orsaka tolerans och enbart ett DC-riktat antigenvaccin kan orsaka immuntolerans. Däremot kan DC som har mognat inducera potenta effektor-T-cellsvar på det riktade antigenet. DC kan aktiveras genom TLR-stimulering och därför skulle en kombination av TLR-stimulerad DC-mognad med ett DC-riktat antigen resultera i optimal T-cellsmedierad immunitet. I teorin skulle det DC-riktade vaccinet aldrig kunna ges utan ett DC-mognande adjuvans och de specifika effekterna och verkningarna av GLA skulle inte vara kända om det inte studerades först isolerat. För att planera en eventuell DC-riktad HIV-vaccinförsök med ett adjuvans kommer det också att vara avgörande att känna till de tidsmässiga immuneffekterna av isolerad GLA.

GLA Bakgrundsinformation GLA är en ny helt syntetisk lipid A (aktiv komponent i naturlig LPS) molekyl som kombinerar 6 acylkedjor med ett enda fosforyleringsställe. Fördelen med denna LPS-liknande molekyl är att den inte renas från en bakteriekälla, vilket tillåter en homogen lösning som endast innehåller molekyler med 6 acylkedjor. Detta är viktigt eftersom 6 acylkedjor resulterar i maximal TLR4-aktivering medan lipid A-molekyler med 5 eller 7 acylkedjor är 100 gånger mindre aktiva och 4 acylkedjor är immunhämmande. MPL är ett existerande TLR4-vaccinadjuvans som härrör från salmonella LPS och representerar en heterogen blandning av 3, 4, 5 och 6 acylerade molekyler. MPL inducerar ett effektivt humoralt antikroppssvar under vaccination, men det genererar inte CD4 T-cellsimmunitet, vilket gör det till ett oönskat adjuvans för många proteinbaserade vacciner. I djurmodeller förbättrar GLA som lagts till Fluzone-vaccinet den humorala och cellulära immuniteten mot influensa. GLA har testats på människor för säkerhet i kombination med ett influensavaccin, men dess individuella effekter har inte studerats. Särskilt de isolerade effekterna på cytokiner, kemokin och genreglering hos människor är inte kända och monocyter undersöktes inte tidigare.

Den optimala formuleringen och administreringssättet är inte känt; därför kommer en viktig del av denna undersökning att vara att fastställa en säker och tolererbar formulering och väg. GLA har administrerats till människor i kombination med Fluzone-vaccinet i doser från 0,5 μg till 5 μg intramuskulärt; den har dock inte testats isolerat och endast den olja-i-vatten-stabila emulsionen (GLA-SE) användes. Fluzon är ett reaktogent vaccin och dosbegränsande toxicitet förekom hos 3 av 4 patienter som fick Fluzon + hög dos GLA-SE (5 μg), men en bra säkerhetsprofil observerades mellan 0,5-2,5 μg. Den stabila emulsionen (SE) innehåller skvalen och användes vid 2% (vol:vol). Vi kommer att fortsätta att använda denna procentandel i vår GLA-SE-formulering. En andra formulering av GLA har därefter utvecklats för att undvika behovet av en emulsion; GLA-AF är vattenhaltig och bör teoretiskt ha en reducerad biverkningsprofil och mindre reaktogenicitet än GLA-SE. Vi planerar att jämföra de två formuleringarna av GLA isolerat; GLA-SE (stabil emulsion) och GLA-AF (vattenhaltig formulering). GLA-AF har aldrig administrerats till människor och därför representerar denna version en första-i-människ-försök. Av säkerhetsskäl måste GLA-AF-injektioner separeras med en dag och eftersom det inte går att veta vem som får GLA-AF kommer vi att injicera de första nio försökspersonerna i varje kohort med en dags mellanrum. På grund av komplexiteten i antalet grupper i denna studie kommer vi att registrera och slutföra varje rutt sekventiellt som en kohort. Den subkutana kohorten kommer att vara den första gruppen som screenas, registreras, randomiseras och injiceras, följt av intramuskulär.

Sammanfattning Denna studie kommer att vara en fas-1, randomiserad, placebokontrollerad, dubbelblind klinisk prövning för att jämföra GLA-formulering och administreringsväg hos människor. Säkerhet och tolerabilitet för de olika formuleringarna (GLA-SE vs. GLA-AF) och vägarna (SC, IM, ID) kommer att vara det primära fokus. Vårt andra fokus kommer att vara att detaljera det globala immunsvaret genom att mäta systemiska cytokiner, kemokiner och global genreglering. Det tredje fokuset kommer att vara att undersöka effekterna av GLA på immunceller i perifert blod inklusive monocyter och dendritiska celler. Denna studie kommer att lägga till första-i-mänskliga data om GLA-AF och detaljera de isolerade effekterna av GLA på det medfödda immunsystemet. Resultaten av denna studie kommer att lägga grunden för en sann adjuvansförsök med GLA + antigen och slutligen att använda GLA för att adjuvansa vårt DC-riktade vaccin på människor.