Igor Kohl Novartis Vaccines & Diagnostics, Praha

Nové přístupy ke konstrukci vakcín. Igor Kohl Novartis Vaccines & Diagnostics, Praha IV. Hradecké Vakcinologické Dny 18.-20. 9. 2008

1798 Edward Jenner první první vakcinace proti pravým neš neštovicí tovicím

1885 Louis Pasteur IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

první první vakcinace proti vzteklině vzteklině 2

Konstrukce vakcín „tradiční přístup“ IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

3

Konstrukce vakcín - tradiční přístup 1 Usmrcené vakcíny Živé, oslabené vakcíny Subjednotkové vakcíny

Kultivace mikroorganizmu Testování rekonvalescentních sér

Testování imunogenicity

Výběr antigenu

5-15 let 5-15 Years

Purifikace komponent

Klon/napodobenina genu

Testování imunogenicity na zvířecích modelech

Identifikace komponent

VÝVOJ VAKCÍNY

Vakcína

Adu-Bobie J, et al.Vaccine. 2003;21:605-610. IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

4

Adjuvantní systémy IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

5

Konstrukce vakcín - tradiční přístup 2 Potenciace imunitní odpovědi

Tradiční vakcíny

+

Nové adjuvantní systémy

Nové druhy vakcín vyrobeny tradiční technologií se zesílenou účinností

IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

6

Adjuvantní systémy Princip: kombinace vehikula a imunostimulátoru Vehikulum: zprostředkuje a/nebo zesiluje převzetí antigenů antigen prezentujícími buňkami (APCs). Imunostimulátor: zvyšuje (umocňuje) a/nebo reguluje předání a zpracování antigenu. 1. Schmidt C.S, et al. Expert Rev. Vaccines 6(3),2007 IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

7

Adjuvantní systémy Pomocné látky (adjuvancia) zesilují vakcínou indukované imunitní odpovědi: ¾ ¾ ¾ ¾

prodloužené přetrvávání antigenu; kinetika dopravy lymfocytů; předání a zpracování antigenu; modulace imunitní odpovědi • • •

aktivace Th1 – Th2 tvorba cytokinu indukce „slizniční imunity“


8

Adjuvantní systémy

1916: Le Moignic a Pinoy – Salm. Typhi murium – suspense v minerálním oleji SKUPINA

NÁZEV

FIRMA

Freundovo (kompl)

Statenserum

SAF

Syntex Research

Freundovo (nekompletní); Provax

Statenserum; Biogen-Idec,

MF59

Novartis

Saponiny

QS21, Quil A

Aquila Inc., Statemserum

Kopolyméry

CRL 1005, L121(Poloaxmer4010)

Vaxcel Corp., BASF

Materiály odvozené z bakterií

DETOX (MPL&CWS); CWS;

GSK

AS04 (MPL& Al phosphate)

GSK

AS02; AS03; AS04

GSK

Soli hliníku Emulse (kompletní)

Emulse (nekompletní)

Kombinace

1. Schmidt C.S, et al. Expert Rev. Vaccines 6(3),2007; Garcon N, et al. ESPID,2008


9

Adjuvantní systémy NÁZEV

TYP/SLOŽENÍ

VAKCINA

MF59

Klasické adjuvans: o/w emulse Imunostimulant: skvalen

FLUAD FOCETRIA

AS02

Klasické adjuvans: o-/w emulse Imunostimulant: MPL + QS21 (saponin)

RTS,S kandidátní vakcína proti malírii

AS03

Klasické adjuvans: o-/w emulse Imunostimulant: Tokoferol

PREPANDERIX

AS04

Klasicné adjuvans: Aluminium phosphate Imunostimulant: MPL (3-O-desacyl-4’monophosphoryl lipid A)

FENDRIX

AS04

Klasicné adjuvans: Aluminium hydroxide Imunostimulant: MPL (3-O-desacyl-4’monophosphoryl lipid A)

CERVARIX

1. Schmidt C.S, et al. Expert Rev. Vaccines 6(3),2007; Garcon N, et al. ESPID,2008 IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

10

Konstrukce vakcín genomová technologie

„reverzní vakcinologie“ IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

11

„Reverzní vakcinologie“- genomový přístup ke konstrukci vakcín Vývoj vakcíny

Testování imunogenity na zvířecích modelech

Vakcína Exprese rekombinantních proteinů

In silico kandidáti na vakcínu IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

Předpověď nových antigenů

Proces začíná od kompletní genomové sekvence 12

„Reverzní vakcinologie“ - genomový přístup ke konstrukci vakcín: Vývoj univerzální vakcíny proti Meningokoku seroskupiny B

První kompletní sekvence bakteriálního genomu (H influenzae) v roce 19951 Sekvence genomu MC58 – virulentní kmen meningokoka seroskupiny B, byla dokončena v roce 20002 Schopnost určit sekvenci celého genomu patogenních organizmů vedla k myšlence využit tuto znalost k objevení nových antigenů, které nebylo možné odhalit tradičním přístupem1 2,200,000

1

IHT-A

100,000

2,100,000

200,000

2,000,000

IHT-C

300,000

1,900,000

400,000

1,800,000

500,000

IHT-B

1,700,000

600,000

1,600,000

700,000

1,500,000 800,000 1,400,000

900,000

1,300,000 1,200,000

1,000,000 1,100,000

1. Mora M, et al. Drugs Discov Today. 2003;8:459-464. 2. Kelly DF, et al. Hot Topics in Infection and Immunity in Children, ed. Pollard AJ, et al. Springer, New York. 2005.


13

„Reverzní vakcinologie“ - genomový přístup ke konstrukci vakcín: Vývoj univerzální vakcíny proti meningokoku seroskupiny B Na základe znalosti sekvence genomu MC58 bylo identifikováno 570 ORFs, potenciálně zakodovaných nových povrchových proteinů 2,200,000 2,100,000 2,000,000

IHT-C

1

IHT-A

100,000

200,000 300,000

1,900,000

400,000

1,800,000

500,000

1,700,000

IHT-B

600,000

1,600,000

700,000

1,500,000

2,200,000

800,000

1,400,000 1,300,000 1,200,000

900,000 1,000,000 1,100,000

IHT-C

2,100,000

1

IHT-A

100,000 200,000

2,000,000

300,000

1,900,000

400,000

1,800,000

500,000

IHT-B

1,700,000

600,000

1,600,000

700,000

1,500,000 800,000 1,400,000 1,300,000

900,000 1,000,000

1,200,000 1,100,000 ORF = open reading frame. Based on Rappuoli R. Vaccine. 2001;19:2688-2691; Tettelin H, et al. Science. 2000; 287:1809-1815; Modified from Rosenstein NE, et al. N Engl J Med. 2001;344:1378-1388.


14

„Reverzní vakcinologie“: vakcína proti MenB Na základe znalosti sekvence genomu MC58 bylo identifikováno 570 ORFs, potenciálně zakodovaných nových povrchových proteinů 2,200,000 2,100,000 2,000,000

IHT-C

1

~350 proteinů bylo úspěšně získáno v E.coli, purifikováno a použito k imunizaci myší

IHT-A

100,000

200,000

exprese a purifikace

300,000

1,900,000

400,000

1,800,000

500,000

1,700,000

IHT-B

purifikované proteiny

600,000

1,600,000

700,000

1,500,000

800,000

1,400,000 1,300,000 1,200,000

900,000 1,000,000 1,100,000

Séra byla použita k povrchové expozici nových proteinů

imunizace

Identifikováno 28 nových proteinových antigenů s baktericidní aktivitou ORF = open reading frame. Based on Rappuoli R. Vaccine. 2001;19:2688-2691; Tettelin H, et al. Science. 2000; 287:1809-1815; Modified from Rosenstein NE, et al. N Engl J Med. 2001;344:1378-1388. IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

15

Složení MenB vakcíny Rekombinantní proteiny

Komponenta vesikuly vnější membrány (NZ PorA , P1.4)

Class 5

fHBP 1.1

NadA

+

PorA

Class 4 OMV

PorB LPS

GNA 2132 IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

16

„Reverzní vakcinologie“-další možnosti využití Kompletní genomová sekvence: více než 80 bakterií – Streptococcus pneumoniae: Koening – identifikace 108 proteinů -použité k imunizaci myší –> 6 protektivní účinek proti diseminaci infekce. – Porphyromonas gingivalis: chronická periodontitída dospělých - Barr – identifikace 120 genů – klonování pro expresi v E. coli – skrínovány s antiséry – 40 proteinů reaktivních ve Western blotu -> 2 signifikantní protektivní účinek. – Chlamydia pneumoniae: Grandi – reverzní vakcinologie + technologie štěpení proteinů - 157 povrchových proteinů -> první úspěšný pokus o definování uspořádání povrchových proteinů Ch. pneumonie – cesta k výběru vhodných komponent pro novou vakcínu. – Stahpylococcus aureus: Meinke – identifikace imunogenních proteinů pomocí tzv. genomických knihoven peptidů – 60 antigenních proteinů, které by mohli představovat slibné kandidáty na novou vakcínu.

1. Wizemann TM, et al. Infect Immun 69(3),2001; 2. Ross BC, et al. Vaccine 19(30), 2001; 3. Montigiani S, et al. Infect Immun 70(1), 2002; 4. Etz H, et al. Proc Natl Acad Sci USA 99(10), 2002 IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

17

„Reverzní vakcinologie“-další možnosti využití Viry: – HIV – tradiční přístup = obalové glykoproteiny (gp 120, gp 140, gp 160) a jádrový gag protein – variabilita -> pokusy s Tat, Nef, Rev, Pol proteiny – hypotéza, že genóm by mohl poskytnout informaci o potenciálních antigenech, které buď nejsou součástí finální virové partikule anebo jsou dostupné jen v tak malém množství, že nemohou být purifikovány a použity u tradičního přístupu konstrukce.

1. Osterhaus AD, et al. Vaccine 17(20/21), 1999; 2. Pauza CD, et al. Proc Natl Acad Sci USA 97(7), 2000 IV. Hradecké Hradecké Vakcinologické Vakcinologické Dny, Hradec Krá Králové lové, 17.17.-19.09.2008/I.K.19 19.09.2008/I.K.19.09.2008

18

Závěr Reverzní vakcinologie je skutečně revoluční změnou v konstrukci vakcín, poskytující nové technologické možnosti k identifikaci nových kandidátních antigenů vakcín. Kandidátní vakcína proti MenB je první vakcínou, která byla připravena tímto inovativním přístupem konstrukce vakcín. Ukazují se možnosti využití tohoto přístupu ke konstrukci dalších vakcín proti nemocem, které jsou způsobeny bakteriálním, ale pravděpodobně i virovým agens.


19

Děkuji Vám za pozornost.

Igor Kohl Novartis Vaccines & Diagnostics, Praha

Recommend Documents