От редакции: Исследования, разработки и клинические испытания вакцин на основе пептидов
Jun 02, 2023
Начиная с искоренения оспы и заканчивая глобальными ответными мерами на пандемию COVID-19, вакцины были краеугольным камнем в борьбе с инфекционными заболеваниями людей и домашнего скота с 18 века (1). Хотя вакцины против COVID-19 вряд ли смогут искоренить болезнь так, как это сделала вакцина против оспы, они оказались очень эффективными в предотвращении смерти и госпитализации, принося огромные социальные и экономические выгоды (2). В настоящее время предпринимаются значительные исследовательские усилия, направленные на развитие успеха профилактических вакцин в борьбе с инфекционными заболеваниями путем разработки терапевтических вакцин для лечения хронических заболеваний, таких как воспаление и рак. Эти подходы основаны на подавлении или усилении иммунных ответов для лечения воспалительных заболеваний и рака, соответственно, посредством разумного выбора эпитопов, адъювантов и способов воздействия на иммунную систему. Хотя такие терапевтические вакцины показали некоторые перспективы на раннем этапе, коммерчески доступные продукты еще не доступны.
Нажмите Польза цистанхе для здоровья
Существует шесть категорий вакцин, которые используются или разрабатываются: живые аттенуированные вакцины, инактивированные вакцины, субъединичные вакцины, анатоксинные вакцины, вакцины на основе вирусных векторов и вакцины на основе нуклеиновых кислот (ДНК или РНК) (3). В каждом случае есть несколько примеров вакцин, одобренных для использования человеком. Несмотря на различные способы доставки антигенной нагрузки в этих шести классах, их общая цель состоит в том, чтобы стимулировать один или все из следующих типов иммунных ответов: 1) врожденный иммунитет, 2) антитела (гуморальный) иммунитет и 3) Т-клеточный иммунитет. иммунитет.
Вакцины на основе пептидов представляют собой особый тип субъединичных вакцин, обычно характеризующийся сосредоточением внимания на коротких последовательностях, охватывающих одиночные эпитопы, обычно получаемые путем химического синтеза. Пептидные вакцины имеют ряд преимуществ, включая более четко определенные и более специфичные иммунные реакции; хороший профиль безопасности; простое производство и относительно быстрая разработка лекарств (4). Более того, последовательности пептидных вакцин могут быть преобразованы в нуклеиновые кислоты, поэтому их легко превратить в нуклеиновые вакцины или вакцины на основе векторов. Чтобы сделать пептидные вакцины более эффективными и подходящими для промышленного производства, предлагаются новые формы вакцин на основе пептидов, помимо моноэпитопов и химического синтеза, например, синтетические вакцины с длинными пептидами и рекомбинантные вакцины с перекрывающимися пептидами (5–7).
В этом сборнике из одиннадцати статей для Frontiers in Immunology под названием «Исследования, разработка и клинические испытания вакцин на основе пептидов» мы охватываем ключевые аспекты разработки пептидных вакцин, включая выбор эпитопа и дизайн вакцины, методы конъюгации и адъюванты, баланс между антителами и Т-клеточный иммунитет и дизайн клинических испытаний.
ДИЗАЙН ПЕПТИДНЫХ ВАКЦИН И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭПИТОПОВ
Ключевой отправной точкой для создания пептидных вакцин является выбор эпитопов, стимулирующих гуморальный и/или Т-клеточный иммунитет. Существует несколько способов идентификации эпитопов.
Перекрывающиеся синтетические пептиды
Цзян и др. использовали перекрывающиеся синтетические пептиды, покрывающие целевую последовательность, в качестве библиотеки для скрининга. В этом случае они получили антисыворотку от свиней или мышей, иммунизированных доменом связывания рецептора SARS-CoV -2 (RBD). Антисыворотки инкубировали с перекрывающимися пептидами, покрывающими RBD, для идентификации тех, которые несут В-клеточные эпитопы. Затем авторы показали, что эти пептиды сами по себе иммуногенны и способны стимулировать нейтрализующие антитела. Однако очевидное предостережение при использовании этого подхода с перекрывающимися пептидами состоит в том, что он пропускает непоследовательные конформационные эпитопы, которые могут играть важную роль в нейтрализации мишеней (8).
Компьютерный алгоритм/база данных
Эпитопы можно предсказать с помощью компьютерного программного обеспечения. Гонг и др. выбрали свои потенциальные HLA-DR1-рестриктированные Т-клеточные эпитопы, нацеленные на ТБ, из базы данных иммунных эпитопов (IEDB, https://www.iedb.org/), которые они затем проверили с помощью анализа ELISPOT. Вместо использования объединенных пептидов в качестве вакцины они создали рекомбинантный полиэпитоп, в котором соответствующие пептиды были соединены посредством гибкого линкера (GGGGS). У гуманизированных мышей полиэпитопная вакцина создавала сильный клеточный иммунитет, который защищал мышей от туберкулезной инфекции. Очевидным преимуществом связывания эпитопов таким образом (по сравнению с использованием объединенных пептидов) является то, что существует только один продукт, что значительно упрощает контроль качества во время производства и соблюдение нормативных требований.
Неоантигены: секвенирование плюс компьютерный алгоритм
Противораковые терапевтические вакцины зависят от идентификации опухолеспецифических неоантигенов, на которые можно воздействовать вакцинами на основе пептидов. Чен и др. объединили секвенирование следующего поколения (NGS) с биоинформатикой и алгоритмами прогнозирования эпитопов для разработки персонализированных пептидных вакцин. Вакцины, разработанные таким образом, были протестированы на семи больных раком поджелудочной железы с многообещающими результатами (см. раздел клинических исследований ниже).
Обработанные патогены
Новый подход к картированию эпитопов описан D'haeseleer et al. Авторы получили антисыворотки от мышей, иммунизированных патогеном. Антисыворотки конъюгировали в гранулы, которые инкубировали с трипсинизированным патогеном в виде пептидной библиотеки. Пептиды, удерживаемые шариками, впоследствии элюировали и идентифицировали с помощью масс-спектроскопии. Они подтвердили идентифицированные таким образом эпитопы для двух бактериальных патогенов (Francisella tularensis и Burkholderia pseudomallei) и показали их иммуногенность. Интересно, что они сравнили свой подход с компьютерным картированием эпитопов и обнаружили, что он более эффективен при идентификации экспериментально подтвержденных эпитопов, даже несмотря на то, что некоторые выбранные компьютером эпитопы давали более высокие оценки in silico. Однако необходимым ограничением подхода является то, что он пропускает эпитопы, которые несут сайт расщепления трипсином.
Рекомбинантные перекрывающиеся пептиды
Чжан и др. использовали рекомбинантные перекрывающиеся пептиды (ROP) из вируса папилломы человека (ВПЧ) типа 16 E7 (ROP-HPV16-E7) в качестве агента, стимулирующего Т-клетки. Перекрывающиеся пептиды позволяют избежать проблемы границ и, следовательно, должны содержать все возможные Т-клеточные эпитопы для различных фенотипов MHC. В результате они беспорядочно стимулируют широкий Т-клеточный иммунитет. Поскольку ROP изготавливаются в виде одного белкового продукта в E.coli, они выигрывают от простого производственного процесса и предлагают сравнительно простой путь от доклинической разработки до одобрения регулирующими органами.
КОНЪЮГАЦИЯ И АДЬЮВАНТ ПЕПТИДНЫХ ВАКЦИН
В дополнение к эпитопам, способным стимулировать В-клетки, CD4 плюс и CD8 плюс Т-клетки, пептидные вакцины нуждаются в сильных адъювантах для стимуляции врожденного иммунитета. Росси и др. описывают результаты с вакцинами на основе проникающего в клетку пептида, несущего Т-клеточные эпитопы ВПЧ или овальбумина (OVA), в сочетании со стимулятором агониста гена интерферона-гамма (STINGa) в качестве адъюванта для вызова мощного врожденного воспалительного ответа. Эта стратегия стимулировала ответы как CD8 плюс, так и Th1 CD4 плюс Т-клетки, ингибируя ответ Treg. Вакцина была эффективна для продления жизни мышей с инокулированными опухолями TC-1.
Кальзас и др. описывают состав вакцины, содержащий слабые, но консервативные антигены вируса гриппа в сочетании с нанокольцом, включающим элементы респираторно-синцитиального вируса. Этот «наноринг» стимулирует врожденный иммунитет — возможно, через TLR5. Вакцина вводится через слизистую оболочку и вызывает сильный гуморальный и клеточный иммунный ответ. Вакцина защищала мышей (но не цыплят) от вирусных инфекций.
КЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕПТИДНЫХ ВАКЦИН
Три из вышеперечисленных статей касались клинических исследований. Два из них касались инфекции ВПЧ, и оба показывают важность Т-клеточного иммунитета в выздоровлении и элиминации вируса. Шибата и др. подробно описать один случай, вытекающий из фазы I клинических испытаний их пептидной вакцины (PepCan). Пациент, у которого было плоскоклеточное внутриэпителиальное поражение шейки матки высокой степени, получил четыре дозы пептидной вакцины с интервалом 4-неделя. В то время как уровни цитокинов Treg и Th2 оставались неизменными, уровни цитокинов Th1 значительно повышались. Через двенадцать недель (конец наблюдения) внутриэпителиальное поражение полностью исчезло, возможно, из-за усиленного Т-клеточного ответа. Более того, используя секвенирование отдельных клеток, авторы показали специфическую клональную экспансию CD3 плюс Т-клеток системно и в месте поражения.
Во втором клиническом когортном исследовании, связанном с ВПЧ, Zhang et al. наблюдали за 13116-пациентом, инфицированным ВПЧ, в течение 12 месяцев и обнаружили, что Т-клеточный иммунитет, специфичный для ВПЧ, важен для элиминации вируса.
В заключительном отчете о клинических испытаниях Chen et al. исследовали безопасность и иммуногенность вакцины на основе неоантигена у семи пациентов с раком поджелудочной железы. Авторы показали, что вакцина безопасна и индуцирует как CD4 плюс, так и CD8 плюс Т-клеточный ответ. Один пациент со значительной экспансией клона реактивных Т-клеток прожил 21 месяц, что значительно больше, чем ожидаемое среднее число 6-месяцев для пациентов с этой стадией заболевания.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вакцины против инфекционных заболеваний на сегодняшний день оказались гораздо более успешными, чем вакцины против рака, в основном потому, что патогены не являются самостоятельными и представляют собой гораздо более крупную иммунологическую мишень, которая стимулирует сильный врожденный, гуморальный и клеточный иммунитет. Тем не менее, был достигнут значительный прогресс в идентификации антигенов, отличных от чужеродных патогенов, например, неоантигенов и опухолеассоциированных антигенов (ТАА), которые можно использовать в технологии вакцин, особенно с использованием пептидных вакцин. Эти достижения, наряду с недавними разработками в области клинического применения IO агентов, открывают перспективу персонализированной комбинированной терапии, которая может изменить лечение многих видов рака.
Обратите внимание, что исследовательские статьи, собранные по этой теме исследования, в значительной степени сосредоточены на разработке пептидных вакцин. Пограничный взгляд на пептидные вакцины, особенно на противораковые пептидные вакцины, см. в обзорной статье Stephens et al.
АВТОРСКИЙ ВКЛАД
SJ, MG и XNX подготовили эту статью. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.
ФИНАНСИРОВАНИЕ
Innovate UK финансирует SJ, номера грантов 104992 и 133783, а также гранты от CBI и Oxford Vacmedix UK, Ltd. MG поддерживается китайской национальной программой финансирования естественных наук (81771221, 81870967 и 82071384). Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе, анализе, интерпретации данных, написании этой статьи или решении представить ее для публикации.
Конфликт интересов:
SJ и XNX являются основателями или консультантами компании Oxford Vacmedix UK Ltd, которая разрабатывает вакцины на основе пептидов.
Второй автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Примечание издателя:
Все претензии, выраженные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.
For more information:1950477648nn@gmail.com
