Az immunválasz manipulálása: 2. Óra Az immunválasz manipulálása: az immunválasz befolyásolásán alapuló terápia Antigén specifikus Immunstimuláció Immunszuppresszió Nem antigén specifikus Immunstimuláció Immunszuppresszió Immunmoduláció

Terápiás célpont: az immunválasz elemei: citokinek, adhéziós molelulák, sejtmembrán molekulák, receptorok, ellenanyagok Ellenanyagok mint gyógyszerek: specifitás  antigenicitás humanizált ellenanyagok, „targeting”

Immunterápiás eljárások / az immunrendszer működésének módosítása kórokozók elleni válasz elősegítése tumorsejtek elleni válasz elősegítése Immunstimuláció Immunszuppresszió -autoimmun folyamatok gátlása -allergiás folyamatok gátlása -transzplantációs tolerancia létrehozása -az újszülöttkori hemolítikus betegség kialakulásának megakadályozása Immunmoduláció -a TH1 / TH2 egyensúly eltolása autoimmun vagy allergiás kórképekben -az ellenanyagválasz izotípus megoszlásának megváltoztatása allergiás kórképekben

A FERTŐZÉSEKKEL SZEMBENI VÉDELEM a fertőzést követően  hagyományos gyógyszeres (antibiotikumok, vírus anyagcsere gátlók) passzív immunizálás (ellenanyagok, sejtek) aktív vakcinálás a fertőzést megelőzően  vakcinálás  1) a specifikus felismerő készlet arányának növelése 2) specifikus immunológiai memória létrehozása

IMMUN STIMULÁCIÓ -vakcináció Fertőző betegségek, járványok Edward Jenner, 1796, himlő „A landmark was discovery of the germ theory, which included small parasites, bacteria and viruses. This theory was mainly based on the studies of Robert Koch (1843-1910), Louis Pasteur (1822-1895) and many others.”

Karikatúra az E. Jenner által bevezetett himlő oltás következményeiről

. . . . ezen egészségtámogató eszközökkel összhangzó egészségápolási szabályok teljesen elegendők a himlőragályozástól való megóvásra, és azért is a mesterséges himlővel való beoltás nemcsak fölöslegesnek tűnik fel, hanem az egyúttal a természet törvényeivel ellenkező kihágásnak tekintendő. Az emberi vagy állati vérből nyert genny beoltásával különböző betegségek csírái terjesztetnek széjjel, melyek lényegesen hozzájárulnak az emberi nem degenerátiójához’’   ” Van-e az oltásnak a természet törvényei szerint létjogosultsága? Isten ments ! ” Bilz F. E.: A természetes gyógymód, 1905

Antigénspecifikus immunstimuláció: Aktív immunizálás: elölt kórokozó legyengített kórokozó keresztreaktív, nem patogén élő kórokozó, vagy ennek része nem toxikus, módosított forma (mikrobiális toxin) Eredmény: ellenanyag termelés + effektor T sejtek memória válasz   Adjuvánsok: cél: immunstimuláció elősegítése ag koncentrálása hosszú ideig fenntartása APC stimulálása a szervezet specifikus védekező képességének fokozása

  Passzív immunizálás: hiperimmunizált állatból vagy emberből IgG –kész antigénspecifikus ellenanyag előnye: gyors, de átmeneti hátránya: nincs memória válasz, az ellenanyag eliminációja, neutralizáció, allergia, fajspecifikus immunválaszt válthat ki   alkalmazás: tetanusz, kígyóharapás humán IgG: ellenanyag defficiencia Adaptív immunitás: immunkompetens sejtekkel történő terápia -gyermekkori immundeficienciák: Kongenitális sejtes immundefficiencia forrás: csontvelő (MHC kompatibilis), vagy fötális máj, timusz immunkompetens sejtjei -enzimhiányos betegségek: adenozin deamináz, nukleozid foszforiláz szomatikus génterápia: csontvelői őssejtbe bejuttatott virális vektor, mely a kívánt hiány-gént tartalmazza.

Vakcináció – antigén specifikus immunstimuláció Oltóanyag: Kórokozó, vagy általa termelt fehérje pl. toxin  ellen Élő, legyengített vírus hatékonysága  elölt vírusé  (effektor mechanizmusok, CD8+T sejt szám ) – de: veszélyek!   Új technikák: Rekombináns DNS technológia Immunizálás dendritikus sejtek segítségével –új típusú vakcinák- a jövő Kórokozó legyengítése: sejttenyészetben szaporított vírus, ahol eredetileg nem nő (majom)  mutációk  vírus szaporodása  emberi sejtekben nem szaporodik  - oltóanyag In vitro mutagenezis: virus gén megváltoztatása visszafordíthatatlanul pl. influenza- évente más - antigén shift tervezett mutagenezis

Vírusok legyengítése nem emberi sejtekben való tenyésztéssel Antigen drift: antigén-összetételében végbemenő állandó, folyamatos és általában kismértékű változásokat antigén-drift-nek nevezzük Antigen shift: két vírustörzs keveredik egy gazdasejtben úgy, hogy a gének, melyek új vírusrészecskékbe és megfelelő fehérjéikbe vannak csomagolva, részben az egyik, részben a másik törzsből származnak

Patogén vírus Virulencia gén izolálása Virulencia gén mutációja vagy eltávolítása

Nem patogén mutánsok kifejlesztése: Vírusok: polio, mumps, rubella, kanyaró, stb. - a virulenciához szükséges gén eltávolítása vagy mutációja Baktérium: Salmonella typhy : nem fertőző mutánsok szelekciója (UDP galactóz epimeráz enzim mutációja - LPS szintézishez szükséges, mutánsban az LPS csökken)   Targeting: enzim  Tyr, Phe szintézishez, nincs  ezért cssak lassú szaporodás a bélrendszerben - vakcina   Csirke salmonella - oltás Konjugátum vakcina: B és helper T sejteknek ugyanazon molekuláris komplexben levő epitópokat kell felismerniük Haemophilus influenzae B: Tsejt-független B sejt válasz poliszaharid a baktérium kapszulára tetanusz toxoid + poliszaharid konjugátum - T sejtektől függő, hatékony válasz 2 év alatt is Tetanusz toxoid specifikus T sejtek citokineket termelnek – B sejt válasz: a bakteriális poliszaharid ellen

Haemophilus influenzae type B vaccine Konjugátum vakcina: B és helper T sejteknek ugyanazon molekuláris komplexben levő epitópokat kell felismerniük . Protein antigens attached to polysaccharide antigens allow T cells to help polysaccharide-specific B cells. Haemophilus influenzae type B vaccine is a conjugate of bacterial polysaccharide and the tetanus toxoid protein. The B cell recognizes and binds the polysaccharide, internalizes and degrades the whole conjugate and then displays toxoid-derived peptides on surface MHC class II molecules. Helper T cells generated in response to earlier vaccination against the toxoid recognize the complex on the B-cell surface and activate the B cell to produce anti-polysaccharide antibody. This antibody can then protect against infection with H. influenzae type B.

Reverz immunogenetika T sejt epitópok meghatározására Pl: Maláriára jellemző, a HLAB53 véd a fatális cerebrális malária ellen. HLAB53–hoz kötődő peptidek azonosítása: a 2. helyen Pro tartalmú saját nonapeptid – azonosítás patogénnel fertőzött sejtből.-> Plasmodium falciparum fehérjében Erős cytotoxikus T sejt választ vált ki. T sejtek proliferációja Peptid -> terápia

Legyengített élő mikroorganizmus, mint vektor   más gének beépítése: kombinált vaccina: pl. Salmonella: tetanusz toxoid ag, + Listeria monocytogenezis Leishmania Yersinia pestis Schistosoma mansoni gének vírus: nem patogén,– többféle gén beépítése (növényi vírusok) „kórokozó” mint hordozó: antigén beépítve, több ag egyszerre nem ismételhető heterológ vakcinák Szintetikus peptidek   T sejt epitóp azonositása,  peptid szintézis Hátrány: sokfélesség   ISCOM: immune stimulatory complex liposzómába zárt peptid – sejtbe bejut

Immunstimuláló komplex peptiddel Fúzió Peptid transzport az ER -be Peptid bemutatása az MHCI-en keresztül a T sejtek számára

Sikeres vakcinációs kampányok Diphtheria, polio, and measles and its consequences have been virtually eliminated in the United States, as shown in these three graphs. SSPE stands for subacute sclerosing panencephalitis, a brain disease that is a late consequence of measles infection in a few patients. When measles was prevented, SSPE disappeared 15–20 years later. However, as these diseases have not been eradicated worldwide, immunization must be maintained in a very high percentage of the population to prevent their reappearance. SSPE stands for subacute sclerosing panencephalitis, a brain disease that is a late consequence of measles infection in a few patients.

Diseases for which effective vaccines are still needed Diseases for which effective vaccines are still needed. *The number of people infected is estimated at ~200 million, of which 20 million have severe disease. †Current measles vaccines are effective but heat-sensitive, which makes their use difficult in tropical countries. Estimated mortality data for 1999 from World Health Report 2000 (World Health Organization).

A vírus fertőzések típusai: polio, influenza, mumpsz, sárgaláz herpes, varicella, EBV HIV, hepatitis B, hepatitis C

Az immunválasz kialakulása a vírus fertőzést követően

Az ellenanyagválasz kinetikája

A vírus-specifikus ellenanyagok célpontjai:

Az ellenanyagválasz nem megfelelő specificitású, PROBLÉMÁK: Az ellenanyagválasz nem megfelelő specificitású, izotípusú illetve lokalizációjú Az ellenanyagválasz nem ad kielégítő védelmet A patogén adaptációs mechanizmusai gátolják a hatékony immunválasz kialakulását

Ellenanyag termelés +citotoxikus T sejtek megjelenése –védelem a vírus ellen DNS targeting:   ·      megfelelő ligandum, ·      internalizáció és endoszóma-irányítás ·      fúzió lizoszómákkal ·      lizoszomális enzimek degradálják Szintetikus virus

Intranasalis, intrarectális, intravaginális immunizálás CTL indukálása Peyer plakkokban, lamina propriában történik Adjuvánsok : pl. kolera toxin B: cAMP indukció, IL-12 termelés különösen alkalmas nyálkahártya immunizálásra DNS alapú vakcináció: Bejuttatás: In vivo elektroporácó, génpisztoly – intramuszkulárisan Teljes Protein gén, vagy peptid epitóp MHCI, MHCII prezentáció Virális vektor (vaccinia, poxvirus) erősíti rec DNA vakcina hatását Nukleáris transzlokációs szignál DNS plazmid ligandum Endoszomális lizis, vagy bypass ? Szövetspecifikus regulálható promoter Terápiás gén

VAKCINÁK /kísérleti szakaszban a vakcina típusa vírus baktérium parazita élő, legyengített kórokozó   polio, kanyaró, mumpsz, rubeola, bárányhimlő, sárgaláz, rotavírusok, dengue láz, hepatitis A, tuberkulózis, tífusz, kolera, shigellózis, lepra elölt kórokozó polio, influenza, veszettség, hepatitis A/B szamárköhögés, tífusz, kolera, lepra, H. pylori, malária toxinok diftéria, tetanusz, kolera, lépfene, shigellózis, E. coli alegység vakcinák hepatis B, herpes simplex 2, influenza, papilloma, HIV, veszettség HiB, szamárköhögés, tífusz meningococcusok, pneumococcusok, H. pylori, malária, schistosomiasis, leishmaniasis vektor vakcinák HIV, kanyaró, veszettség kolera, shigellózis nukleinsav vakcinák HIV, influenza, herpes simplex 2, veszettség, hepatitis B, hepatitis C, hepatitis D, papilloma, HTLV1, CMV tuberkulózis, tífusz

Vakcina TERVEZÉS az epitóp kiválasztása az adjuváns kiválasztása irányítás, a bejuttatás helyének és módjának kiválasztása

A megfelelő epitópok kiválasztása

konformációs determináns N C hozzáférhető lineáris determináns limitált proteolízis C N nem hozzáférhető lineáris determináns N C denaturáció új determináns

Stratégia új generációs vakcinák fejlesztésére Vírusok – nem fejeznek ki megfelelő T sejt epitópot (szelekció az evolúció során) Tumor – a hatékony T sejtek delécióját segíti elő Immunogenitásának fokozása: „epitóp enhancement” peptid- MHC kötődés affinitásának növelése, MHCII –TH sejtek (pl. HIV), horgonyzó aminosavak javítása, kombinatórikus peptid könyvtár peptid-MHC komplex TCR-hez kötődés affinitásának növelése: kis és nagy affinitású T sejtek aktiválása, vagy repertoár torzulás pl.: tumor epitópot felimerő T sejtek számának növelése TCR keresztreaktivitás növelése: peptid kiméra – különböző vírus törzsek felismerése

A HLA-A2 és -B27 molekulák peptidkötése 1 1 6 7 8 7 8 9 3 3 5 4 5 2 4 6 2 9 L V R HLA-A2 HLA-B27 A 9 aminosavból álló peptidek megkötésére alkalmas peptid-kötő árokban csak a horgonyzó aminosavak illeszkednek a megfelelő peptid-kötő zsebekbe

A vakcina hatékonyságának fokozása a szekvencia módosításával új peptidek tervezése A vakcina hatékonyságának fokozása a szekvencia módosításával

az antigén immunogenitásának fokozása /a hordozó és az adjuváns TERVEZÉS az antigén immunogenitásának fokozása /a hordozó és az adjuváns partikularizáció (Al-hidroxid/foszfát, liposzómák, viroszómák) polimerizáció ( mannóz polimerek, MAP) emulzió (olaj / víz) mikrokapszuláció ( különböző sebességgel bomló polimerek) bakteriális eredetű termékek más kémiai adjuvánsok ( polinukleotidok, CpG ) citokinek ( IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IL-12, GM-CSF, TNF-, IFN-) antigén irányítás ( CR-ok, FcR-ok, MR, TLR-ok) - targeting

A különböző vakcina típusok összehasonlítása   vakcina típus élő, legyengített elölt / alegység DNS / RNS az immunválasz típusa ellenanyag közvetített B- sejtek +++ sejtes CD4+ T-sejtek +/- TH1 +/-TH1* +++ TH1* CD8+ T-sejtek - ++ antigén bemutatás MHC I / II MHC II memória humorális +/- előállítása a kifejlesztés és termelés technikai kivitelezhetősége + ++++ ár szállítás és tárolás biztonságosság

ÉLETKOR TOXICITÁS naiv memória életkor naiv memória az adjuváns kedvezőtlen hatása (TH1/TH2) autoimmunitás előidézése (molekuláris mimikri) szennyeződések okozta (vírus, prion) beépülés a genomba / onkogének aktiválása

- biztonságos –alkalmazható gyermekeknek, felnőtteknek, mindenkinek A hatékony vakcina: - biztonságos –alkalmazható gyermekeknek, felnőtteknek, mindenkinek - Hatékony a fertőzés ellen, vagy a betegség ellen (kevésbé jó) - megfelelő, tartós védettséget biztosít- memória (védettség élethosszig) - neutralizáló ellenanyagot indukál - T sejtes választ indukál - stabil, olcsó, kevés mellékhatás - könnyen alkalmazható (orális vakcina, egy alkalom az ideális-pl. Sabin csepp) -elfogadható és alkalmazható mindenhol (fejlődő világ).   Adjuváns alkalmazása: nem specifikus szignál- makrofágok stimulálása citokin indukció, antigén-depó: lassú felszívódás alumínium hidroxid alap, vagy olaj emulzió. Kevert oltásnál egyik adjuválhatja a másikat (pl. Bordatella Pertussis+ tetanus+diftéria) citokinek együttes alkalmazása: IL-12 - TH1 választ segiti Az immunizálás módja: Lényeges az antigén szervezetbe jutásának helye Orális vakcinák – mucosa szerepe (MALT)

Dendritikus sejtek mint vakcina hordozók