Иммунология СПИДа. Перспективы создания анти-ВИЧ/СПИД-вакцины

СПИД сегодня В мире: Умерло > 22 млн человек; Инфицировано > 65 млн человек > 2,5 млн детей – риск ВИЧ-инфекции > новых случаев ВИЧ-инфекции ежедневно > 12 млн детей потеряли родителей

1981 г. – открыто заболевание СПИД 1983 г. – идентифицирован возбудитель СПИД (Montagnier et al., 1983; Gallo et al., 1983) – ретровирус, названный впоследствии ВИЧ 1987 г. – начаты первые клинические испытания кандидатной анти-ВИЧ/СПИД- вакцины (США) 2004 г. – первые клинические испытания анти-ВИЧ/СПИД-вакцин начаты в России

G8 одобрила Глобальный Проект «Вакцины против СПИДа» на Саммитах 2004 и 2006 г.г. We believe the time is right for the major scientific and other stakeholders – both public and private sector, in developed and developing countries -- to come together in a more organized fashion... We endorse this concept and call for the establishment of a Global HIV Vaccine Enterprise (Саммит G8, Санкт-Петербург 2006)

Ongoing Trials of Preentive AIDS Vaccines (IAVI, June 2008)

AIDSVACCINE BLUEPRINT 2008

Анти-ВИЧ/СПИД-вакцина Иммунный ответ Перекрестно-нейтрализующие антитела Широкореактивные CD4+-Т- клетки Перекрестнореактивные CD8+-ЦТЛ Мукозальный иммунитет Долговременная иммунная память Блокирование (или удаление) рецепторов СС-хемокинов Мишени иммунного ответа Белки оболочки: gp120, gp41 Структурные белки: Gag, Pol Регуляторные белки: Tat, Rev, Nef Акцессорные белки: Vpr Субтипы A, B, C, D, E, F, G, H, J, К Другие свойства Безопасность Дешевизна и простота производства Стабильность Удобство применения Сочетание различных вариантов кандидатных вакцин и различных стратегий иммунизации БелкиПептидыВирусоподобные частицы Вирусные и бактериальные векторы ДНК-вакциныАдъюванты 1. Снижение передачи вируса 2. Контроль репликации вируса 3. Стерилизующий иммунитет

ГУМОРАЛЬНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ: мишень – вирионы ВИЧ (внеклеточная стадия жизненного цикла вируса) CD4 CCR5 aтaтaтaт ВИЧ CD4 + -клетка Нейтрализующие антитела препятствуют заражению клеток Эффективная вакцина должна индуцировать гуморальный и клеточный иммунный ответ

Гуморальный контроль ВИЧ-инфекции Нейтрализация Комплемент- зависимый лизис Опсонизация и фагоцитоз Антитело-зависимая клеточная цитотоксичность нейтрализующие антитела ненейтрализующие антитела Fc-рецептор Эффекторная клетка перфорин гранзимы рецептор комплемента инфицированная клетка комплекс комплемента С1 ВИЧ M.Huber, A.Trkola (2007)

Структура и мишени нейтрализующих антител, которые блокируют вход ВИЧ в клетку хозяина (Burton et al., 2005)

CD4-связывающий домен gp120 (IgG1 b12, 559/64D, 15e) α1 2 маннозные остатки на gp120 (2G12) V2-петля gp120 (697-D) V3-петля gp120 (447/52-D, 19b, 2182) На белке gp120 расположены конформационные нейтрализующие эпитопы:

NEQELLELDKWASLWN KGWNWFDITNWGK (2F5) (4E10) На трансмембранном белке gp41 расположены секвенциальные эпитопы:

КЛЕТОЧНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ: мишень – инфицированные клетки (клеточная стадия жизненного цикла вируса) CD8 СD8 + МНС I вирионы ВИЧ ТСR зараженная клетка клетка пептид ВИЧ Цитотоксические лимфоциты разрушают клетки, зараженные ВИЧ Эффективная вакцина должна индуцировать гуморальный и клеточный ответ СD4+СD4+СD4+СD4+

ЦТЛ Вирусная нагрузка Время Норма ЦТЛ Вирусная нагрузка Время Удаление CD8 + -Т-клеток ЦТЛ контролируют репликацию вируса иммунодефицита Удаление CD8 + -клеток приводит к увеличению вирусной нагрузки (на примере вируса иммунодефицита обезьян)

Трудности получения вакцины против ВИЧ-инфекции/СПИДа В отличие от других инфекций (чума, оспа) в природе неизвестны случаи естественного выздоровления за счет активности иммунной системы Способность ВИЧ встраиваться в геном человека Отсутствие адекватной модели ВИЧ-инфекции/СПИД на животных Вариабельность ВИЧ-1 (субтипы + рекомбинантные формы) Традиционные «пастеровские» методы получения вакцин оказались неэффективны при разработке вакцин против ВИЧ-инфекции/СПИДа

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СУБТИПОВ И РЕКОМБИНАНТНЫХ ФОРМ ВИЧ1 рекомбинант другие рекомбинанты недостаточно данных циркулирующие рекомбинантные формы Тихий океан Атлантический океан Индийский океан

ИММУНОГЕНЫ, АКТИВИРУЮЩИЕ ГУМОРАЛЬНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТИММУНОГЕНЫ, АКТИВИРУЮЩИЕ ГУМОРАЛЬНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ ИНАКТИВИРОВАННЫЙ ВИЧ РЕКОМБИНАНТНЫЕ БЕЛКИ ВИРУСОПОДОБНЫЕ ЧАСТИЦЫ ИММУНОГЕНЫ, АКТИВИРУЮЩИЕ КЛЕТОЧНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТИММУНОГЕНЫ, АКТИВИРУЮЩИЕ КЛЕТОЧНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ ПЕПТИДЫ РЕКОМБИНАНТНЫЕ ВИРУСНЫЕ ВЕКТОРЫ РЕКОМБИНАНТНЫЕ БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ВЕКТОРЫ РЕКОМБИНАНТНЫЕ ДНК ИММУНОГЕНЫ, АКТИВИРУЮЩИЕ И КЛЕТОЧНЫЙ, И ГУМОРАЛЬНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТИММУНОГЕНЫ, АКТИВИРУЮЩИЕ И КЛЕТОЧНЫЙ, И ГУМОРАЛЬНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ АТТЕНУИРОВАННЫЙ ВИЧ КОМПЛЕКСНЫЕ ИММУНОГЕНЫ («ПРАЙМ-БУСТ»-ИММУНИЗАЦИЯ)

Виды анти-ВИЧ/СПИД-вакцин Субъединичные вакцины (на основе белков и гликопротеинов ВИЧ-1) ДНК-вакцины Векторные вакцины с использованием вирусов, бактерий или вирусоподобных частиц Конъюгированные полимер-субъединичные вакцины

Вакцины против ВИЧ-1, прошедшие III фазу клинических испытаний состав rgp120 ВИЧ1 В (МN) rgp120 ВИЧ1 В (МN) rgp120 ВИЧ1 Е (А244) rgp120 ВИЧ1 Е (А244) субъединичные вакцины на основе рекомбинантного белка оболочки ВИЧ-1 субъединичные вакцины на основе рекомбинантного белка оболочки ВИЧ-1 продуцент клетки млекопитающих (СНО) AIDSVAX B/E AIDSVAX B/В rgp120 ВИЧ1 В (МN) rgp120 ВИЧ1 В (МN) rgp120 ВИЧ1 В (GNE8 ) rgp120 ВИЧ1 В (GNE8 ) местопроведения Таиланд Таиланд США, Канада, Пуэрто-Рико, Нидерланды числодобровольцев разработчик, производитель и организатор испытаний - фирма VaxGen разработчик, производитель и организатор испытаний - фирма VaxGen По результатам испытаний обе вакцины признаны неэффективными

MRKAd5 - Вакцина на основе смеси рекомбинантных аденовирусов серотипа 5; (разработчик Merck) - Содержит антигены gag, pol, nef; Клинические испытания были остановлены из-за большего количества случаев заражения ВИЧ среди вакцинированных, по сравнению с контрольной группой добровольцев, получивших плацебо; - Добровольцы – 3000 человек с различными титрами антител к аденовирусу, представителей из различных регионов и рас; - Фаза клинических испытаний IIb; Результат: Не было отмечено разницы в вирусной нагрузке у заразившихся ВИЧ добровольцев, получавших вакцину и плацебо; IAVI, 2007

AIDS Vaccine Blueprint 2008

ВИЧРЕПОЛ – первая в России кандидатная вакцина против ВИЧ-инфекции/СПИД, которая успешно прошла доклинические испытания и была включена в клинические испытания. Основная задача I фазы клинических испытаний – оценка безопасности и переносимости вакцины ВИЧРЕПОЛ, а также начальное исследование ее иммуногенности (к участию в испытаниях привлекаются ВИЧ-неинфицированные здоровые добровольцы). Важная задача испытаний вакцины ВИЧРЕПОЛ – создание в Российской Федерации необходимой инфраструктуры для проведения лабораторных и клинических испытаний анти-ВИЧ/СПИД-вакцин в соответствии с международными стандартами.

Получение разрешения на проведение клинических испытаний Доклинические испытания Доклинические испытания ГИСК ГИСК Комитет по МИБП Комитет по МИБП Страхование исследования Страхование исследования Федеральный комитет по этике Федеральный комитет по этике Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения

Клинические испытания вакцины ВИЧРЕПОЛ: БЕЗОПАСНОСТЬ Закончены испытания всех пяти доз вакцины Препарат хорошо переносим, апирогенен, не отмечено местных воспалительных реакций В результате вакцинации не было обнаружено неблагоприятных побочных эффектов и нежелательных изменений в клинических и биохимических показателях

Клинические испытания вакцины ВИЧРЕПОЛ: ИММУНОГЕННОСТЬ Иммунный ответ возрастает с повышением дозы Вакцина индуцирует лимфопролиферативный ответ Максимальный иммунный ответ достигается после 4-й иммунизации Вакцина индуцирует у добровольцев образование антител к ВИЧ-специфическим антигенам

Иммунизация против ВИЧ-инфекции/СПИДа Профилактическая Терапевтическая

Основные стратегии профилактической мукозальной иммунизации иммунизация ДНК-вакцинами; экспрессия генов ВИЧ в вирусных векторах; использование пептидных вакцин; использование вакцин на основе вирусоподобных частиц; разработка мукозальных адъювантов; сочетание примирования ДНК-вакциной и бустерной иммунизации вирусным или бактериальным вектором, экспрессирующим гены ВИЧ.

Пути иммунизации, индуцирующие мукозальный иммунитет Пероральная иммунизация Итраназальная иммунизация Интраректальная иммунизация Интравагинальная иммунизация Интрауретральная иммунизация Иммунизация через целевые лимфоузлы – подвздошные или паховые Интраректальная или интравагинальная иммунизация могут быть усилены пероральной или интраназальной иммунизацией. Также для усиления иммунного ответа может применяться внутримышечная иммунизация

Кандидатные вакцины, использованные для мукозальной иммунизации (лабораторные и клинические исследования) Варианты иммунного ответа Живые рекомбинантные векторные вакцины rMVA (gp160); rMVA (Gag-Pol)+ IL2 DNA; rMVA (Env)+CT rAD Рекомбинантный вирус гриппа (ELDKWA) Инактивированный вирус гриппа + SHIV-ВПЧ Аттенуированный вирус венесуэльского энцефалита лошадей VEE-VPR Рекомбинантный полиовирус rVSV (env-gag SIV) rBCG-V3J1; rBCG-nef Listeria monocytogenes, Lmdd-gag Salmonella + gag-белки SIV САЛ-ВИЧ Д (Salmonella enteridis E23 + pcDNA-TCI) Системные и мукозальные антитела и ЦТЛ Вакцины на основе пептидов Gal/Pol peptide+mCT; Gal/Pol peptide+CpG/CT Env peptide in PLG-UEA1 Белок слияния Th-CTL (пан-DR-Th-эпитоп и ЦТЛ-эпитопа из pol ВИЧ-1) + CpG gp120 ВИЧ, gag p27 SIV и пептиды CCR5 + адъювант HSP70 VC1 + CT Системные и мукозальные антитела и ЦТЛ Вирусоподобные частицы HIV Env-CTB Influenza HA/HIV Env BPV-gp41 КомбиВИЧвак ВПЧ (pcDNA-TCI)-TBI. ВПЧ-gp120 Системные и мукозальные антитела и ЦТЛ Субъединичные вакцины HVJ-liposome gp160 Gp41-CTB (Plant) Gp120+mCT р17 + MALP-2 р24 + СТ Системные и мукозальные антитела и ЦТЛ ДНК-вакцины Микроинкапсулированная gp160DNA σ1-белок-gp160 ДНК UEA-1-PL + DNA Системные и мукозальные антитела и ЦТЛ

Кандидатные терапевтические анти-ВИЧ-вакцины и иммунологические параметры, оцененные в клинических испытаниях с участием ВИЧ-инфицированных добровольцев ТипКандидатная вакцинаПараметры иммуногенности Субъединичные rgp160 MN rgp120, IIIB rgp120, SF2 rgp120 MN rgp120 p24-VLP p24-VLP (+ AZT) PCLUS 3-18MN, MN (env peptides) HIV-1 immunogen (gp120, gp160 depleted) lipopeptide immunogen (gag) Tat toxoid Лимфопролиферативный ответ, ЦТЛ, ГЗТ, АТ, ADCC Функциональные АТ (нейтрализующие АТ, ADCC, ингибирования слияния, блокирование CD4), антиген- связывающие АТ (gp120/gp160, V3, rgp120, p24, tat, Ty, пептиды) Активация иммунитета Вирусные векторы ALVAC vCP1452 (canarypox) + rgp160 Антитела против соответствующих антигенов и против вирусного вектора, лимфопролиферативный ответ, ЦТЛ ДНК-вакцины Nef, rev or tat APL (env + rev) Лимфопролиферативный ответ, ЦТЛ, АТ (nef, rev, tat, env), бета- хемокины

Направления дальнейших исследований Фундаментальные молекулярно-биологические, вирусологические, иммунологические исследования, направленные на разработку принципиально новых стратегий создания анти-ВИЧ/СПИД-вакцин Создание новых иммуногенов, адъювантов, совершенствование протоколов иммунизации Совершенствование экспериментальных моделей на животных Исследование генетических основ устойчивости/чувствительности к ВИЧ-инфекции/СПИДу Исследование мукозальной иммунизации и разработка соответствующих кандидатных вакцин и протоколов иммунизации Развитие клинических исследований

ГНЦ «Институт иммунологии ФМБА России» Сидорович И.Г. Гудима Г.О. Николаева И.А. Коробова С.А. Горностаева Ю.А. Игнатьева Г.А. Латышева Т.В. Трубченинова Л.П. Пинегин Б.В. Черноусов А.Д. Алексеев Л.П. Ильина Н.И. Хаитов Р.М. ГНЦ ССП им. В.П.Сербского Клименко Т.В. Гамаюнова Н.В. Дмитриева Т.Б. НИИ вирусологии им. Д.И.Ивановского РАМН Карамов Э.В. Павлова Т.В. Корнилаева Г.В. НПФ «ДНК-технология» Петрова Т.А. Трофимов Д.Ю. Болдырева М.Н.