מאמר מערכת: מחקר, פיתוח וניסויים קליניים עבור חיסונים מבוססי פפטיד

מהדברת האבעבועות השחורות ועד לתגובה העולמית למגפת הקורונה-19, חיסונים היו אבן יסוד במאבק במחלות זיהומיות בבני אדם ובבעלי חיים מאז המאה ה-18 (1). למרות שחיסונים נגד נגיף הקורונה-19 לא צפויים לחסל את המחלה כפי שעשה החיסון נגד אבעבועות שחורות, הם הוכיחו יעילות רבה במניעת מוות ואשפוז, עם יתרונות חברתיים וכלכליים אדירים (2). כיום מושקע מאמצים מחקריים רבים בבניית הצלחת חיסונים מניעתיים בשליטה במחלות זיהומיות באמצעות פיתוח חיסונים טיפוליים למחלות כרוניות כמו דלקות וסרטן. גישות אלו מתבססות על וויסות מטה או מעלה של תגובות חיסוניות לטיפול במחלות דלקתיות וסרטן בהתאמה, באמצעות בחירה נבונה של אפיטופים, אדג'ובנטים ואופן תצוגה למערכת החיסון. למרות שחיסונים טיפוליים כאלה הראו הבטחה מוקדמת מסוימת, עדיין אין מוצרים זמינים מסחרית.

לחץ על היתרונות הבריאותיים של cistanche

ישנן שש קטגוריות של חיסונים בשימוש או בפיתוח: חיסונים חיים מוחלשים, חיסונים מומתים, חיסוני תת-יחידות, חיסונים נגד טוקסואידים, חיסונים מבוססי וקטור נגיפי וחיסוני חומצת גרעין (DNA או RNA) (3). בכל מקרה, ישנן מספר דוגמאות של חיסונים המאושרים לשימוש בבני אדם. למרות אופני המסירה השונים של המטען האנטיגני בשש המחלקות הללו, מטרתם המשותפת היא לעורר את אחד או את כל סוגי התגובות החיסוניות הבאות: 1) חסינות מולדת, 2) חסינות נוגדנים (הומורלית) ו-3) תאי T. חֲסִינוּת.

חיסונים מבוססי פפטיד הם סוג מסוים של חיסון תת-יחידות המאופיין בדרך כלל בהתמקדות ברצפים קצרים הכוללים אפיטופים בודדים, המיוצרים בדרך כלל על ידי סינתזה כימית. לחיסוני פפטידים יש מספר יתרונות כולל תגובות חיסוניות מוגדרות יותר וספציפיות יותר; פרופיל בטיחות טוב; ייצור פשוט ופיתוח תרופות מהיר יחסית (4). יתרה מכך, ניתן להמיר את הרצפים של חיסוני פפטידים לחומצות גרעין, כך שהם הופכים בקלות לחיסוני גרעין או חיסונים מבוססי וקטור. כדי להפוך את חיסוני הפפטידים ליעילים יותר ומתאימים לייצור תעשייתי, מוצעות צורות חדשות של חיסונים מבוססי פפטידים מעבר לאפיטופ בודד ולסינתזה כימית, למשל, חיסוני פפטיד ארוכים סינתטיים וחיסוני פפטידים חופפים רקומביננטיים (5-7).

באוסף זה של אחד עשר מאמרים עבור Frontiers in Immunology שכותרתם "מחקר, פיתוח וניסויים קליניים עבור חיסונים מבוססי פפטיד" אנו מכסים היבטים מרכזיים של פיתוח חיסוני פפטידים, כולל בחירת אפיטופים ועיצוב חיסונים, שיטות צימוד ואדג'ובנטים, האיזון בין נוגדנים ו חסינות תאי T, ועיצוב ניסויים קליניים.

עיצוב חיסוני פפטידים ושימוש באפיטופים

נקודת המוצא העיקרית לעיצוב חיסוני פפטידים היא הבחירה באפיטופים המעוררים חסינות הומוראלית ו/או תאי T. ישנן מספר דרכים לזיהוי האפיטופים.

פפטידים סינתטיים חופפים

Jiang et al. השתמשו בפפטידים סינתטיים חופפים המכסים את רצף המטרה כספרייה להקרנה. במקרה זה, הם השיגו אנטיסרים מחזירים או עכברים המחוסנים ל-SARS-CoV-2 receptor binding domain (RBD). האנטיסרים הודגרו עם פפטידים חופפים המכסים את ה-RBD כדי לזהות את אלו הנושאים אפיטופים של תאי B. לאחר מכן הראו המחברים כי פפטידים אלו היו אימונוגניים בפני עצמם ומסוגלים לעורר נוגדנים מנטרלים. עם זאת, אזהרה ברורה בשימוש בגישת פפטיד חופפת זו היא שהיא תחמיץ אפיטופים קונפורמציוניים לא-רציפים שעשויים למלא תפקיד חשוב בניטרול מטרות (8).

אלגוריתם מחשב/מסד נתונים

ניתן לחזות אפיטופים על ידי תוכנת מחשב. גונג ואחרים. בחרו את האפיטופים הפוטנציאליים של תאי T מוגבלי HLA-DR1 ממוקדי שחפת ממסד הנתונים של אימוניות החיסון (IEDB, https://www.iedb.org/) שאותם הם אימתו לאחר מכן באמצעות בדיקת ELISPOT. במקום להשתמש בפפטידים שנאספו כחיסון, הם ייצרו פולי-אפיטופ רקומביננטי בו התחברו הפפטידים הרלוונטיים באמצעות מקשר גמיש (GGGGS). בעכברים מואנשים, החיסון הפולי-אפיטופי יצר חסינות תאית חזקה שהגנה על עכברים מפני זיהום בשחפת. היתרון הברור של קישור אפיטופים בדרך זו (על פני השימוש בפפטידים מאוחדים) הוא שיש רק מוצר בודד, מה שמפשט מאוד את בקרת האיכות במהלך הייצור ועמידה בתקנות.

ניאואנטיגן: רצף פלוס אלגוריתם מחשב

חיסונים טיפוליים לסרטן תלויים בזיהוי של ניאו אנטיגנים ספציפיים לגידול שניתן למקד אליהם עם חיסונים מבוססי פפטידים. חן וחב'. שילוב של רצף הדור הבא (NGS) עם ביואינפורמטיקה ואלגוריתמי חיזוי אפיטופים לעיצוב חיסוני פפטידים מותאמים אישית. חיסונים שתוכננו בצורה כזו נבדקו בשבעה חולי סרטן הלבלב עם תוצאות מבטיחות (ראה סעיף מחקר קליני להלן).

פתוגנים מעובדים

גישת מיפוי אפיטופים חדשנית מתוארת על ידי D'haeseleer et al. המחברים השיגו אנטיסרה מעכברים שחוסנו בפתוגן. האנטיסרים הוצמדו לחרוזים שהודגרו עם הפתוגן הטריפסיני כספריית פפטידים. פפטידים שנשמרו על ידי החרוזים נפלטו לאחר מכן וזוהו על ידי ספקטרוסקופיה מסה. הם אימתו אפיטופים שזוהו בדרך זו עבור שני פתוגנים חיידקיים (Francisella tularensis ו-Burkholderia pseudomallei) והראו שהם אימונוגניים. מעניין לציין שהם השוו את הגישה שלהם לזו של מיפוי אפיטופים מבוסס מחשב ומצאו שהוא יעיל יותר בזיהוי אפיטופים מאומתים בניסוי, למרות שכמה אפיטופים שנבחרו במחשב נתנו ציונים גבוהים יותר בסיליקון. עם זאת, מגבלה הכרחית של הגישה היא שהיא תחמיץ אפיטופים הנושאים אתר מחשוף טריפטי.

פפטידים חופפים רקומביננטיים

ג'אנג ואחרים. השתמש בפפטידים חופפים רקומביננטיים (ROPs) מנגיף הפפילומה האנושי (HPV) מסוג 16 E7 (ROP-HPV16-E7) כחומר מעורר תאי T. פפטידים חופפים נמנעים מבעיית הגבול ולכן חייבים להכיל את כל האפיטופים האפשריים של תאי T עבור פנוטיפים שונים של MHC. כתוצאה מכך, הם מעוררים חסינות רחבה של תאי T באופן מופקר. מכיוון ש-ROP מיוצרים כמוצר חלבון יחיד ב-E.coli, הם נהנים מתהליך ייצור פשוט ומציעים דרך פשוטה יחסית מפיתוח פרה-קליני ועד לאישור רגולטורי.

צימוד ותוסף של חיסוני פפטידים

בנוסף לאפיטופים המסוגלים לעורר תאי B, תאי CD4 פלוס ו-CD8 פלוס T, חיסוני פפטידים זקוקים לאדג'ובנטים חזקים כדי לעורר חסינות מולדת. רוסי וחב'. לתאר תוצאות עם חיסונים המבוססים על פפטיד חודר תאים הנושא אפיטופים של תאי T מסוג HPV או אולבומין (OVA) בשילוב עם ממריץ של אינטרפרון-גמא אגוניסט (STINGa) כחומר אדג'ובנט לעורר תגובה דלקתית מולדת חזקה. אסטרטגיה זו עוררה תגובות CD8 פלוס ו-Th1 CD4 פלוס תאי T תוך עיכוב תגובת Treg. החיסון היה יעיל בהארכת ההישרדות בעכברים מחוסנים בגידולים TC-1.

Calzas et al. לתאר ניסוח חיסון המכיל אנטיגנים חלשים אך שמורים מנגיף השפעת בשילוב עם ננור המורכב מאלמנטים מהנגיף הסינסציאלי הנשימתי. 'ננורינג' זה מעורר חסינות מולדת - אולי באמצעות TLR5. החיסון ניתן דרך המסלול הרירי וגרם לתגובות חיסוניות הומוראליות ותאיות חזקות. החיסון הגן על עכברים (אך לא תרנגולות) מפני אתגרים ויראליים.

מחקרים קליניים של חיסוני פפטידים

שלושה מהמאמרים לעיל כללו מחקרים קליניים. שניים מהם התייחסו לזיהום HPV ושניהם מראים את החשיבות של חסינות תאי T בהחלמה ובפינוי ויראלי. שיבטה וחב'. לתאר מקרה אחד בפירוט העולה מהניסוי הקליני Phase I של חיסון הפפטיד שלהם (PepCan). המטופל, שהיה לו נגע קשקשי תוך אפיתל בצוואר הרחם בדרגה גבוהה, קיבל ארבע מנות של חיסון הפפטיד במרווחי 4-שבועות. בעוד שרמות הציטוקינים Treg ו-Th2 נותרו ללא שינוי, רמות הציטוקינים Th1 עלו משמעותית. לאחר שנים עשר שבועות (סוף המעקב), הנגע התוך אפיתל נעלם לחלוטין, פוטנציאלי עקב תגובה מוגברת זו של תאי T. יתרה מכך, באמצעות ריצוף של תא בודד, המחברים הראו התרחבות משובטית ספציפית של תאי CD3 פלוס T באופן מערכתי ובאתר הנגע.

במחקר העוקב הקליני השני הקשור ל-HPV, Zhang et al. עקבו אחר 131 חולים16-שנגועים ב-HPV במשך 12 חודשים ומצא שחסינות ספציפית של תאי T ל-HPV חשובה לפינוי ויראלי.

בדוח הניסוי הקליני הסופי, Chen et al. חקר את הבטיחות והאימונוגניות של חיסון מבוסס ניאו-אנטיגן בשבעה חולי סרטן הלבלב. המחברים הראו שהחיסון בטוח וגרם לתגובות CD4 פלוס ו-CD8 פלוס תאי T. חולה אחד שהציג התרחבות משמעותית של שיבוט תאי T תגובתי שרד במשך 21 חודשים, הרבה יותר מהממוצע הצפוי לחודש של 6- חולים עם שלב זה של המחלה.

סיכום

חיסונים נגד מחלות זיהומיות הוכיחו עד היום הרבה יותר מוצלחים מחיסונים נגד סרטן, בעיקר משום שפתוגנים אינם עצמיים ומהווים מטרה אימונולוגית גדולה בהרבה המעוררת חסינות מולדת, הומוראלית ותאית חזקה. אף על פי כן, חלה התקדמות משמעותית בזיהוי אנטיגנים שאינם פתוגנים זרים, כגון ניאו-אנטיגנים ואנטיגנים הקשורים לגידול (TAA) שניתן לנצל באמצעות טכנולוגיית חיסונים, במיוחד באמצעות חיסוני פפטידים. התקדמות אלו, יחד עם ההתפתחויות האחרונות ביישום הקליני של סוכני IO, מציעים סיכוי לטיפולים משולבים מותאמים אישית שיכולים להיות משנים בטיפול בסוגי סרטן רבים.

שימו לב שמאמרי המחקר שנאספו בנושא מחקר זה מתמקדים מאוד בעיצוב חיסוני פפטידים. לפרספקטיבה גבולית על חיסוני פפטיד, במיוחד חיסוני פפטיד סרטניים, ראה מאמר הסקירה של Stephens et al.

תרומות מחבר

SJ, MG ו-XNX ניסחו מאמר זה. כל המחברים תרמו למאמר ואישרו את הגרסה שהוגשה.

מימון

Innovate UK מממנת SJ, מספרי מענקים 104992 ו-133783, ועל ידי מענקים מה-CBI ומ-Oxford Vacmedix UK, Ltd. MG נתמכת על ידי התוכנית הלאומית למדעי הטבע הסינית (81771221, 81870967 ו-82071384). המממנים לא היו מעורבים בתכנון המחקר, באיסוף, בניתוח, בפרשנות של נתונים, בכתיבת מאמר זה או בהחלטה להגישו לפרסום.

ניגוד עניינים:

SJ ו-XNX הם מייסדים או יועצים של Oxford Vacmedix UK Ltd המפתחת חיסונים מבוססי פפטידים.

המחבר הנותר מצהיר כי המחקר נערך בהיעדר קשרים מסחריים או פיננסיים כלשהם שעלולים להתפרש כניגוד עניינים אפשרי.

הערת המפרסם:

כל הטענות המובעות במאמר זה הן אך ורק של המחברים ואינן מייצגות בהכרח את אלה של הארגונים הקשורים אליהם, או של המוציא לאור, העורכים והסוקרים. כל מוצר שעשוי להיות מוערך במאמר זה, או טענה שעשויה להיות על ידי היצרן שלו, אינו מובטח או מאושר על ידי המפרסם.

For more information:1950477648nn@gmail.com