Régi – új lehetőségek a biztonságos oltóanyagok fejlesztésében Dr. Rajnavölgyi Éva Debreceni Egyetem Orvos és Egészségtudományi Centrum Immunológiai Intézet 2013. november 28

Louis Pasteur 1885 Veszettség vírus felfedezése és vakcina előállítás 1884 Ilya Mechnikoff Fagocitózis Sejtes immunválasz Gyengített (attenuált) vakcina

AZ IMMUNOLÓGIAI VÉDELEM KÉT TÍPUSA B-SEJT T-SEJT VELESZÜLETETT/TERMÉSZETES IMMUNITÁS Olyan komponensek alkotják, melyek a fertőzések elleni védelmet előzetes aktiváció és sejtosztódás nélkül biztosítják SZERZETT/ADAPTÍV IMMUNITÁS A kórokozók elleni védelem kialakulása sejt aktivációt és klonális osztódást igényel Első védelmi vonal Öröklött, mindig jelen van Gyors válasz Rövid idejű védelem Antigén-specifikus aktiváció váltja ki A válaszadási képesség genetikailag szabályozott Környezeti hatásoktól függ Adaptív immunitás hiánya Veleszületett immunitás hiánya B-SEJT H L T-SEJT

A TERMÉSZETES ÉS SZERZETT IMMUNITÁS HELY ÉS IDŐ FÜGGŐ EGYÜTTMŰKÖDÉSE FELISMERÉS INFORMÁCIÓ TOVÁBBÍTÁS VÉGREHAJTÓ FOLYAMATOK IDEGEN JEL STRESSZ/VESZÉLY SENSOR Aktiváció JELÁTVITEL Bekebelezés ANTIGÉN FELDOLGOZÁS ANTIGÉN BEMUTATÁS, MIGRÁCIÓ T SEJT AKTIVÁCIÓ, POLARIZÁCIÓ

Hasznos bélbaktériumok Hasznos táplálék összetevők A BÉLBEN HASZNOS ÉS KÁROS TÁPLÁLÉK ÖSSZETEVŐK ÉS MIKROORGANIZMUSOK IS ELŐFORDULNAK Hasznos bélbaktériumok Hasznos táplálék összetevők Gyulladásos fagocita sejtek toborzása Gyulladást keltő hírvivők termelése Káros élelem összetevők Káros bélbaktériumok Vírusok Bélhámsejtek pusztulása M-sejt Hámsejtek védő molekulái Felismerő receptorok A fagocita sejtek bekebelezik az elhalt sejteket és megölik a betolakodó baktériumokat AZ EGYENSÚLY/TOLERANCIA FENNTARTÁSA

A VÍRUS ELLENES IMMUNVÁLASZ FOLYAMATAI TERMÉSZETES ADAPTÍV MEMÓRIA 0 5 10 15 nap Vírus titer Vírus ellenes ellenanyagok IFN-α/β IL-12 NK-sejtek Citotoxikus T-limfociták Segítő (helper) T-limfociták A vírus fertőzések elleni védekezésben kiemelt szerepet játszanak a T – limfociták

ERŐS IMMUNVÁLASZT VÁLT KI INFLUENZA VÍRUS BELÉP ÉS TÁVOZIK CITOPATIKUS ERŐS IMMUNVÁLASZT VÁLT KI IMMUNPATOLÓGIA MEGELŐZŐ VAKCINA NEUTRALIZÁLÓ ELLENANYAGOK GÁTOLJÁK A VÍRUS BELÉPÉSÉT

INFLUENZA VÍRUS ELLENES VAKCINA TÍPUSOK Inaktivált „split” vakcina Alegység vakcinák Élő attenuált virosoma oltóanyagok Rekombináns Hemagglutinin alapú oltóanyagok NEUTRALIZÁLÓ ELLENANYAG A VIRÁLIS FELSZÍNI FEHÉRJÉK ELLEN HATÉKONYSÁG 50 – 70 % KOCKÁZAT CSÖKKENÉS 56 % IDŐSEK ÉS GYEMEKEK Adjuváns vakcinák MF59 olaj – víz – antigén alegység VÉDELEM Homológ vírus – fertőzés után évekig Heterológ vírus – rövid távon hat CÉL UNIVERZÁLIS OLTÓANYAG ERŐS ÉS HOSSZANTARTÓ IMMUNITÁS A KÜLÖNBÖZŐ INFLUENZA TÖRZSEKKEL SZEMBEN

INFLUENZA VÍRUS VAKCINA Természetes fertőzés – Ellenanyag és T-sejt közvetített védelem FERTŐZÉS Direkt fajok közti fertőzés – ember/állat Genetikai instabilitás, rekombináció Felszíni fehérjék HA mint elsődleges felszíni neutralizációs célpont T-sejt válasz a belső virális fehérjék ellen IFITM3 gátló – csökkenti az influenza vírus okozta morbiditást/mortalitást IGÉNY Széles neutralizáló aktivitással rendelkező ellenanyag UNIVERZÁLIS VAKCINA Különböző vírus altípusok ellen véd MEMÓRIA VÁLASZ Ellenanyag válasz fokozása Vírus fertőzés által okozott sejt károsodás csökkentése Keresztreagáló T-sejt válasz a virális peptid célpontok ellen Current Opinion in Immunology 2013

STALK-ELLENES ELLENANYAGOK GLOBULÁRIS FEJ STALK-ELLENES ELLENANYAGOK Az évente alkalmazott inaktivált oltóanyag nem váltja ki a képződésüket Természetes fertőzéskor alacsony szinten vannak jelen H1N1/H3N2 A 2009 H1N1 pandémia során magas arányban képződtek Széles körű kötő és neutralizáló aktivitással rendelkeznek Fab STALK Konzervált HA STALK

NŐ A STALK SPECIFIKUS ELLENANYAGOK ARÁNYA FELTÉTELEZÉS Azonos STALK szerkezet Eltérő feji domain szerkezet Természetes H1N1 fertőzés STARK emlékeztető Feji domain elleni elsődleges válasz NŐ A STALK SPECIFIKUS ELLENANYAGOK ARÁNYA

FELISMERÉS ÉS ELLENANYAG KÉPZŐDÉS A konzervatív STALK régiót felismerő ellenanyagok aránya a pandémia által kiváltott ismételt H1 felismerés következtében fokoozza a STALK régió ellen irányuló ellenanyagok képződését

STALK-ELLENES ELLENANYAGOK VH1 – 69 génátrendeződés Kevés szomatikus mutáció IgM típusú ellenanyagok H-lánc függő specifikus felismerés és neutralizáló képesség Gyakoriság 1/100 plasma/B-sejt Kis immunogenitás Évszaki immunizálással nem váltható ki Új fertőzésre alacsonyabb titer Régi fertőzésre magasabb titer Olaj – víz nano-emulziók csökkentik ezt a hatás Az MF59 adjuváns fokozza a HA feji része ellen irányuló nagy affinitású ellenanyagok képződését A természetes fertőzés és az Alum adjuváns korlátozza az ellenanyagok sokféleséget Konzervált konformációs determináns (H1/H2) felismerése természetes ellenanyagok által Széles kötő aktivitás, egy vagy több H típus felismerése Az ellenanyag kötődése az endoszómában gátolja a HA pH-függő konformációs változását Az endoszóma- és a sejtmembrán elmaradt fúziója megakadályozza a vírus genom citoplazmába jutását Az ellenanyagok elfedik az enzimatikus hasítási helyet

KLINIKAI JELENTŐSÉG Immundeficiens egyedekben gyorsan kialakulhatnak rezisztens vírus variánsok (feji rész), de a konzervált STALK-specifikus ellenanyagok védő hatása hosszan tartó Az egér 6F12 anti-STALK ellenanyag H1N1 neutralizációs hatékonysága 100 év alatt nem változott és még 5 nappal a fertőzést követően is hatásos A 6F12 ellenanyag protektív dózisa 1mg/kg, ami megegyezik a feji rész ellen irányuló ellenanyagokéval A B vírus ellenes CR9114 ellenanyag in vitro neutralizációs képességgel nem rendelkezik, de egérben in vivo hatékonyan neutralizálja a vírust A STALK – REAKTÍV ELLENANYAGOK KÜLÖNLEGES NEUTRALIZÁLÓ MECHANIZMUSOKKAL RENDELKEZNEK ÉS HATÉKONYAN GÁTOLJÁK A VÍRUS REPLIKÁCIÓT

Alternatív vírus neutralizációs folyamatok Kiszabadulás STALK SPECIFIKUS Fc receptorok Komplement Leválás Kötődés pH függő konformációs változás gátlása

HA alapú Kiméra influenza vakcinációs modellek fejlesztése Állatkísérletes modellek Humán kísérletes modellek létező ellenanyagok mellett

GYENGE IMMUNVÁLASZT VÁLT KI INFLUENZA VÍRUS BELÉP ÉS INTEGRÁLÓDIK NEM CITOPATIKUS GYENGE IMMUNVÁLASZT VÁLT KI IMMUNMODULÁCIÓ PAPILLOMA VÍRUS BELÉP ÉS TÁVOZIK CITOPATIKUS ERŐS IMMUNVÁLASZT VÁLT KI IMMUNPATOLÓGIA MEGELŐZŐ VAKCINA NEUTRALIZÁLÓ ELLENANYAGOK GÁTOLJÁK A VÍRUS BELÉPÉSÉT

A MÉHNYAKRÁK ELŐFORDULÁSI GYAKORISÁGA 100 000 nő/év WHO 2005

A HUMÁN PAPILLOMA VÍRUS FERTŐZÉS FÁZISAI VAKCINA Vírus terjedése Episzómális vírus Integrált DNS Vírus belépése

AZ ADJUVÁNSOK FOKOZZÁK A DENDRITIKUS SEJTEK AKTIVÁLÁSÁT ANTIGÉN Rekombináns L1 kapszid fehérje Virus – like particle VLP ADJUVÁNS – AS04 (Cervarix) Aluminium hydroxid gél antigén felszívódás elnyújtása tartós antigén inger MPL (nem toxikus LPS) TLR4 stimulálása    pro-inflammatorikus citokin válasz TNFα és IL-12 termelés    vírus specifikus sejtes immunválasz Th1    gyulladás Th2    ellenanyag termelés 3-0-desacyl-4’ monophosphoryl lipid A MPL Salmonella minnesota INNOVATÍV ADJUVÁNS RENDSZER Hatékony vírus-specifikus immunválasz Memória B- és T-sejtek IgG ellenanyagok 5 20

A szérumban (szisztémás) és a nyálkahártya váladékban (lokális) mért IgG szintek közötti korreláció HPV-014 vizsgálat - 15-55 éves nők 24 hónap Anti-HPV-16 Anti-HPV-18 3 15-25 years R = 0.9114 26-45 years R = 0.8235 2.5 46-55 years R = 0.9328 2 Log ratio (anti-HPV-16/total IgG) in CVS Log ratio (anti-HPV-18/total IgG) in CVS 1.5 1 0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Log ratio (anti-HPV-16/total IgG) in serum Log ratio (anti-HPV-18/total IgG) in serum Presentation by T. Schwarz – Eurogin 2007 M. Stanley, D. R. Lowy, I. Frazer, Vaccine 24 Suppl 3, S106 (2006) S. L. Giannini et al., Vaccine 24, 5937 (2006) 21

A VÍRUS ELLENES ELLENANYAGOKNAK CSAK KIS HÁNYADA RENDELKEZIK NEUTRALIZÁLÓ HATÁSSAL A neutralizáló ellenanyagok megakadályozzák a vírus belépését vagy szaporodását Neutralizáló ellenanyag Vírus SEJT SEJT Vírus receptor A TERMÉSZETES HPV FERTŐZÉS ÁLTALÁBAN NEM VÁLT KI VÉDELMET BIZTOSÍTÓ ELLENANYAG VÁLASZT

VAKCINA INDUKÁLT MAGAS ELLENANYAG SZINT Neutralizáló ellenanyag A vakcináció vírus specifikus, IgG típusú szérum ellenanyagok képződését váltja ki Az IgG típusú vírus specifikus ellenanyagok eljutnak a fertőzés helyére1–4 Az IgG típusú ellenanyagok aktiválják a komplement rendszert és a fagocita sejtekhez kötődve eltávolítják a vírus részecskéket A vírus specifikus ellenanyagok egy része neutralizáló képességgel rendelkezik Minél magasabb a szérum ellenanyag szint, annál magasabb a CVS-be jutó, IgG típusú neutralizáló ellenanyagok mennyisége5 Csak a CVS-be eljutó ellenanyagok képesek meggátolni a vírus bejutását a sejtbe8-9 Neutralizáló ellenanyag CVS HPV Cervix csatorna Cervix epithelium This slide describes the importance of inducing high levels of serum antibodies in order to achieve high levels of antibodies which transude to the cervix, where they are needed to prevent infection. Kapilláris Bazális membrán 1. Parr EL, et al. J Virol 1997; 71:8109–811; 2. Nardelli-Haefliger D, et al. J Natl Cancer Inst 2003; 95:1128–1137; 3. Schiller JT, et al. Nat Rev Microbiol 2004; 2:343–347; 4. Kemp TJ, et al. Clin Vaccine Immunol 2008; 15:60–64; 5. Poncelet, et al. ESPID, Porto, Portugal, 2007; Abstract 37, Session ES2; 6. David MB, et al. Poster presented at ESPID, 2008; 7. Fraser C, et al. Vaccine 2007; 25:4324–4333; 8. Stanley M. HPV Today 2007; 11:1–16; 9. Einstein M. Cancer Immunol Immunother 2007; 57:443–451. 23

A VÍRUS ELLENES IMMUNVÁLASZ LEGHATÉKONYABB CITOKINJEI AZ INTERFERONOK IFN válasz Parakrin hatás rezisztencia I. típusú IFN receptor Vírus Autokrin hatás IFN NFB AP-1 IRF3 IFN IFN IFN (16 típus) IRF7 Antigén bemutatás Sejtölő képesség NK sejt DENDRITIKUS SEJT IFNαβ Az ellenanyag termelés B SEJT T SEJT Segítő és ölő fukció

HATÉKONY ANTI-VIRÁLIS OLTÓANYAG AZ IC31® ADJUVÁNS ÉS KOMPONENSEINEK INTERFERON REGULÁLÓ FAKTOROK (IRF) ÉS INTERFERON (IFN) TERMELŐ KÉPESSÉGE Az IC31® adjuváns egy antibakteriális peptid és egy mesterséges oligonukleotid szekvencia keveréke (szuszpenzió) Nem aktiválja az NF-κB transzkripciós faktort és így nem vált ki gyulladásos reakciókat Az IRF1, IRF3 és IRF7 aktivációja révén erős α1, α2 és β interferon választ vált ki HATÉKONY ANTI-VIRÁLIS OLTÓANYAG Szabo A, Gogolak P, Pazmandi K, Kis-Toth K, et al. (2013) The Two-Component Adjuvant IC31® Boosts Type I Interferon Production of Human Monocyte-Derived Dendritic Cells via Ligation of Endosomal TLRs. PLoS ONE 8(2): e55264. doi:10.1371/journal.pone.0055264 http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0055264

AZ IC31® ADJUVÁNS HATÁSMECHANIZMUSA Gátolt gyulladásos válasz Fokozott IFN termelés Szabo A, Gogolak P, Pazmandi K, Kis-Toth K, et al. (2013) The Two-Component Adjuvant IC31® Boosts Type I Interferon Production of Human Monocyte-Derived Dendritic Cells via Ligation of Endosomal TLRs. PLoS ONE 8(2): e55264. doi:10.1371/journal.pone.0055264 http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0055264