Mental Applications cliniques des vaccins à ADN: progrès actuels

Applications cliniques des vaccins à ADN: progrès actuels

Il a été découvert il y a presque des années que l’ADN plasmidique, injecté dans la peau ou le muscle des souris, pouvait induire des réponses immunitaires aux antigènes codés. Depuis, beaucoup de progrès ont été réalisés dans la compréhension de cette biologie fondamentale. avancement technologique pour renforcer la puissance immunitaire Parmi ces progrès, on trouve des formulations améliorées et des méthodes physiques améliorées d’administration, qui augmentent l’absorption des plasmides vaccinaux par les cellules; l’optimisation des vecteurs vaccinaux et des antigènes codés; et le développement de nouvelles formulations et adjuvants pour augmenter et diriger la réponse immunitaire de l’hôte La capacité des vaccins actuels ou de seconde génération à induire des réponses cellulaires et humorales plus puissantes ouvre cette plate-forme à l’examen à la fois préventif et thérapeutique arenas Cette revue se concentre sur ces avancées et discute à la fois des applications cliniques préventives et immunothérapeutiques

HISTOIRE DES VACCINS D’ADN

Les vaccins sous licence actuels sont principalement composés d’agents pathogènes tués, de sous-unités pathogènes ou de virus vivants atténués. Les vaccins non vivants, qui confèrent une protection principalement par l’induction des mécanismes CD-T et humoraux, ne procurent généralement pas d’immunité à vie. Les vaccins atténués peuvent mobiliser les bras cellulaires et humoraux de la réponse immunitaire et induisent généralement une immunité plus prolongée. Cependant, leur degré d’atténuation peut réduire significativement l’immunogénicité des vaccins vivants, et le développement de stratégies vaccinales vivantes peut être particulièrement L’objectif est de cibler plusieurs sous-types viraux ou agents pathogènes Il existe également des problèmes théoriques de sécurité associés à l’utilisation d’approches non vivantes et atténuées. Ces limites continuent de stimuler la nécessité de développer de nouvelles plateformes vaccinales offrant une immunogénicité plus large. au début s, quand il était le rapport que l’ADN plasmidique, administré dans la peau ou le muscle, induisait des réponses d’anticorps aux antigènes viraux et non viraux La simplicité et la polyvalence de cette approche vaccinale suscitaient beaucoup d’excitation et inspiraient des études précliniques supplémentaires ciblant une pléthore d’antigènes viraux et non viraux. En théorie, les vaccins à ADN pourraient générer des réponses immunitaires larges, similaires à la plate-forme virale vivante atténuée, sans qu’il soit nécessaire de répliquer les pathogènes. Des essais cliniques ont rapidement suivi La première de plusieurs essais de phase I , réalisé il y a près de plusieurs décennies, a évalué l’efficacité d’un vaccin ADN ciblant le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) pour des applications thérapeutiques et prophylactiques D’autres études suivaient bientôt le cancer ciblé ou d’autres antigènes VIH, la grippe, le papillomavirus humain, le VPH et le paludisme Cependant, les résultats de ces premiers essais cliniques ont été décevants. Les vaccins à ADN Les titres d’anticorps induits étaient très faibles ou inexistants, les réponses des lymphocytes T CD étaient sporadiques, et les réponses des lymphocytes T CD étaient de faible fréquence. Cependant, ces études ont fourni la preuve de concept que les vaccins ADN pouvaient être bien tolérés. induire en toute sécurité des réponses immunitaires, mais des réponses de faible niveau chez les humains

VACCINS D’ADN DE SECONDE GÉNÉRATION

De nombreuses améliorations ont été incorporées dans les vaccins ADN actuels ou de seconde génération, et ces améliorations ont contribué à susciter un regain d’intérêt pour la plateforme. Les vaccins à ADN de seconde génération semblent améliorer les réponses immunitaires cellulaires et humorales dans les petites et grandes Il est important de noter que la recherche suggère que les vaccins à ADN plus récents peuvent activer plus largement les lymphocytes T cytotoxiques CDL dans des modèles animaux plus grands, par rapport à des approches antérieures On pense que la faible immunogénicité des vaccins à ADN précoce résulte en partie d’une Les recherches se sont concentrées sur le développement de nouvelles stratégies pour améliorer l’efficacité de la transfection et améliorer d’autres facettes de la plateforme d’ADN. Ces efforts comprennent l’optimisation des antigènes codés par les plasmides pour augmenter l’expression antigénique sur une base cellulaire. et inclusion d’adjuvants moléculaires pour améliorer et diriger les réponses immunitaires

Approches de livraison

Plusieurs méthodes physiques d’administration ont été explorées pour augmenter l’efficacité transfectionnelle des vaccins à ADN, y compris les approches sans aiguille, comme le bombardement de particules et l’administration de haute pression, les patchs dermiques et l’électroporation. Par exemple, le dispositif PMED Pfizer fournit des plasmides d’ADN, liés à des particules d’or microscopiques, dans la peau sous forme de poudre sèche L’administration à haute pression est conceptuellement similaire au bombardement de particules. Par exemple, le Biojecteur Bioject Medical Technologies fournit des vaccins en forçant le liquide à travers un orifice minuscule pour créer un flux de haute pression qui pénètre dans la peau DermaVir Genetic Immunity DermaVir est un patch auto-adhésif recouvert d’antigènes multiples. ou des plasmides codant pour un adjuvant et un polymère synthétique qui forme un pathogène nanoparticules Une autre méthode physique prometteuse est l’EP, ou l’application de courtes impulsions électriques au tissu de livraison, qui a été étudiée il y a quelques années comme méthode pour améliorer l’efficacité des agents de chimiothérapie . augmente l’absorption de plasmides d’ADN par les cellules, entraînant une augmentation de la production d’antigène et de l’immunogénicité du vaccin La figure démontre l’ampleur de l’immunogénicité accrue lors de la délivrance d’un vaccin ADN par injection intramusculaire IM avec EP IMEP Figure B L’utilisation d’une administration améliorée a permis aux vaccins à ADN de seconde génération d’induire des réponses immunitaires cellulaires comparables à celles des vecteurs viraux chez les primates non humains .

Le vaccin EP augmente les réponses cellulaires et humorales Un vaccin ADN codant pour le PSA de l’antigène prostatique spécifique humain a été administré par injection intramusculaire IM ou IM plus EP IMEP Les animaux ont reçu des vaccins espacés de plusieurs semaines Les réponses cellulaires et humorales ont été déterminées une semaine après. les réponses des lymphocytes T spécifiques de la seconde immunisation au PSA ont été déterminées par immunofluorescence A liée à l’enzyme gamma IFN de l’interféron et séroconversion spécifique au PSA par dosage immuno-enzymatique B n = par groupe OD, densité optique; SFC, cellules spécifiques de formation d’antigène par Figure View largeTélécharger la diapositiveNivraison de vaccin ADN avec électroporation EP augmente les réponses cellulaires et humorales Un vaccin ADN codant pour le PSA antigène prostatique spécifique humain a été administré par injection intramusculaire IM ou IM plus EP IMEP Animaux vaccinés semaines espacées Les réponses cellulaires et humorales ont été déterminées une semaine après la deuxième immunisation. Les réponses des lymphocytes T spécifiques du PSA ont été déterminées par immunofluorescence A de l’interféron IFN gamma et séroconversion spécifique au PSA par dosage immunoenzymatique B n = par groupe OD, densité optique ; SFC, cellules formant des taches spécifiques aux antigènes

Figure Vue largeTélécharger la diapositiveContact des vaccins actuels contre l’ADN Au moment de la publication, les essais cliniques évaluant les vaccins à ADN figuraient dans la base de données clinicaltrialsgov Le grand diagramme à secteurs montre le pourcentage d’essais par cible vaccinale Le graphique à secteurs montre le pourcentage d’essais ciblant des cancers spécifiques parmi le% des essais cliniques qui sont liés au VIH, le virus de l’immunodéficience humaine; Au moment de la publication, les essais cliniques évaluant les vaccins à ADN étaient répertoriés dans la base de données clinicaltrialsgov. Le grand diagramme à secteurs montre le pourcentage d’essais par cible vaccinale. Le graphique à secteurs en forme de camembert montre le pourcentage d’essais ciblant des cancers spécifiques parmi le% d’essais cliniques portant sur le VIH lié au cancer, le virus de l’immunodéficience humaine; VPH, virus du papillome humain

Formulation et adjuvants moléculaires

La formulation de vaccins à ADN dans les microparticules ou les liposomes augmente l’absorption de l’ADN plasmidique par les cellules, augmentant ainsi l’immunogénicité de plusieurs vaccins sur des modèles animaux et humains Un vaccin antigrippal formulé dans le composé lipidique Vaxfectin Vical Une autre méthode pour améliorer l’immunogénicité du vaccin ADN est l’inclusion de plasmides supplémentaires, ou d’inserts supplémentaires dans le même plasmide, codant des adjuvants moléculaires. De nombreuses études ont montré que la codélivraison de plasmides codant pour des cytokines, des chimiokines ou des co-stimulateurs Contrairement aux adjuvants traditionnels, qui stimulent l’inflammation non spécifique, les adjuvants moléculaires peuvent moduler la réponse immunitaire adaptative. Par exemple, la codélication de l’interleukine IL ou IL- augmente l’amplitude et la fonctionnalité des lymphocytes T spécifiques des antigènes dans les PSN [- ] Similaire à IL-, IL-B augmente l’antigène réponses spécifiques des lymphocytes T CD, mais il augmente également la capacité de tuer les CTL Une utilisation du facteur stimulant les colonies de macrophages granulocyte GM-CSF comme adjuvant moléculaire a été montré pour améliorer les réponses cellulaires et humorales dans les PSN Une étude la codélication démontrée de l’avidité accrue induite par le GM-CSF dans les anticorps spécifiques du VIH et la production accrue d’anticorps neutralisants, corrélée à une tendance vers un meilleur contrôle d’un virus hybride simien-humain et d’un virus réémergent

Antigen Design

Récemment, on a également mis l’accent sur la conception d’antigènes ciblant avec succès des agents pathogènes hautement variables. Les séquences immunogènes optimisées sont généralement conçues ou sélectionnées à partir d’une collection de séquences protéiques antigéniques cibles. Par exemple, les immunogènes consensus sont conçus pour coder l’acide aminé le plus courant. chaque position dans une séquence, alors que les antigènes mosaïques sont conçus pour coder les régions les plus immunogènes d’un antigène De même, immunogènes centre-de-arbre sont dérivés d’une séquence native qui représente un milieu respectif de diversité évolutive, tandis que les immunogènes ancestraux sont dérivés des séquences antigéniques à la racine d’un arbre phylogénique Toutes ces techniques tentent de focaliser la réponse immunitaire sur une séquence synthétique plus représentative de la diversité pathogène Ainsi, la réponse immunitaire de l’hôte est mieux éduquée et répond plus efficacement aux pathogènes divergents [ ]

SÉCURITÉ ET TOLÉRABILITÉ DES VACCINS D’ADN

La plate-forme d’ADN est conceptuellement plus sûre et plus stable que les approches vaccinales conventionnelles Les plasmides sont non vivants et non réplicateurs, ce qui laisse peu de risque de retour à un état pathogène ou à une infection secondaire Les préoccupations initiales associées à la plateforme d’ADN étaient le potentiel d’intégration génomique. développement de réponses immunitaires anti-ADN La recherche exhaustive a trouvé peu de preuves d’intégration, et le risque d’intégration semble être significativement inférieur à celui associé aux mutations naturelles Induction des réponses immunitaires anti-ADN après la plusieurs études sur les PSN et essais cliniques, mais aucune preuve d’augmentation de la production de telles réactions ou de changements dans d’autres marqueurs cliniques de l’auto-immunité n’a été signalée . De nombreuses études ont indiqué que la plate-forme ADN était bien tolérée.

CIBLES CLINIQUES SÉLECTIONNÉES

Il existe actuellement des essais cliniques évaluant les vaccins à ADN pour les maladies virales et non virales répertoriés dans le tableau de la base de données clinicaltrialsgov; Figure La majorité de ces essais étudient les vaccins contre le VIH% ou les cancers% Presque la moitié des vaccins anticancéreux actuellement étudiés ciblent le mélanome Le% restant des essais cliniques actifs ou en cours étudie les vaccins contre la grippe, les hépatites B et C, le VPH, et paludisme Cette revue met en évidence les vaccins ADN contre la grippe, le VPH et le VIH – comme exemples de cibles immunologiques anticorps, cellulaires et complexes, respectivement. Comme le montrent le tableau et la figure, de grands progrès ont également été réalisés dans le développement. de vaccins à ADN pour de nombreuses autres cibles cliniques importantes

Tableau Essais cliniques actuels sur le vaccin anti-VIH Phase I Vaccins ciblés I Traitement et prévention du VIH, grippe, VPH, cancer du sein métastatique, lymphome B, prostate, colorectal, hépatite B, hépatite C, paludisme I / II traitement anti-VIH, cancer de la prostate, colorectal, hépatite B, hépatite C, VPH, paludisme II Cancer de la prostate, mélanome, traitement anti-VIH, hépatite B Phase Non Vaccin cible I Traitement et prévention du VIH, grippe, VPH, cancer du sein métastatique, lymphome B, prostate, colorectal, hépatite B, hépatite C, paludisme I / II traitement anti-VIH, cancer de la prostate, colorectal, hépatite B, hépatite C, VPH, paludisme II Cancer de la prostate, mélanome, traitement anti-VIH, hépatite B NOTE VIH, virus de l’immunodéficience humaine; VPH, virus du papillome humainView Large

Grippe

Chaque année, les communautés scientifiques et médicales sont chargées de déterminer les souches grippales appropriées à inclure dans le vaccin contre la grippe saisonnière. Les plates-formes vaccinales actuelles nécessitent des mois pour générer des quantités suffisantes d’antigènes en raison de la croissance du virus dans les œufs de poule Cela peut retarder la disponibilité des stocks viraux ou entraîner une inadéquation entre les souches vaccinales sélectionnées et les souches circulantes réelles. En revanche, la couverture vaccinale contre la grippe saisonnière a été estimée à seulement% en raison des discordances entre les souches attendues et les En revanche, le développement d’un vaccin à ADN pour une souche grippale particulière pourrait raccourcir ce délai – et pourrait fournir un produit dans quelques mois avec peu de chance de discordance L’influenza présente un défi particulier pour la Plate-forme d’ADN parce que la protection est spécifiquement associée à des anticorps, et inductio n des réponses humorales était une lacune des vaccins ADN originaux De nouvelles approches incorporées dans la plateforme de deuxième génération ont permis l’induction de réponses humorales contre une variété d’antigènes Ainsi, le développement d’un vaccin ADN pour la grippe est devenu un objectif plus raisonnable. L’étude d’un vaccin à ADN HN influenza a montré que des titres d’anticorps protecteurs étaient induits sur de multiples clades de HN en utilisant un seul antigène H consensus. Pour soutenir cette approche de protection croisée, il a récemment été démontré aux virus qui ont circulé à des années d’intervalle; à savoir, la «grippe espagnole» et la «grippe porcine» Le concept de neutralisation croisée de différentes souches grippales peut être très important dans les futurs vaccins antigrippaux. En outre, ce concept s’applique non seulement aux souches grippales susceptibles de provoquer des pandémies. mais aussi aux souches incluses dans les vaccins saisonniersLe succès des vaccins à ADN contre les souches multiples de grippe dans les modèles précliniques a ouvert la voie à leur développement clinique. À cette fin, il existe actuellement plusieurs vaccins antigrippaux à divers stades de la phase I Les essais cliniques de phase I menés par Vical ont démontré que la formulation d’un vaccin monovalent contre l’ADN HN dans Vaxfectin a permis d’obtenir des titres d’inhibition de l’hémagglutination protecteurs. ou des réponses d’anticorps chez plus de% des sujets, et H-spécifique Un essai de phase complété par PowderMed a démontré des réductions des symptômes de la maladie et de l’excrétion virale chez les sujets ayant reçu un vaccin antigrippal trivalent à base d’ADN, administré avec le dispositif PMED, comparativement au placebo. Le succès ultime de ces vaccins pourrait modifier la façon dont les médecins et les chercheurs voient le développement du vaccin antigrippal

HPV

Le cancer du col de l’utérus reste la troisième cause de morbidité liée au cancer chez les femmes dans le monde Des efforts de recherche intenses ont abouti à l’approbation par l’Agence américaine des produits alimentaires et des médicaments des vaccins préventifs contre le VPH; Gardasil Merck et Cervarix GlaxoSmithKline Cependant, l’impact de ces vaccins sur la prévalence mondiale de l’infection au VPH est ralenti en raison de la charge économique élevée et des problèmes logistiques qui entravent la vaccination généralisée. Ces vaccins préventifs contre le VPH n’induisent pas de réactions immunitaires et Ainsi, la plateforme de l’ADN, qui peut générer de fortes réponses cellulaires, est une approche logique pour cette tâche. Certains vaccins thérapeutiques contre le VPH candidats utilisent les oncoprotéines E et E comme antigènes pour cibler le VPH et le VPH. HPV-, qui sont présents dans le cancer du col utérin associé au VPH et les néoplasies intraépithéliales cervicales CIN E et E sont des cibles thérapeutiques idéales, car ils jouent un rôle essentiel dans la génération et le maintien de la maladie associée au VPH et sont exprimés dans le cancer associé au VPH. et les lésions précurseurs Une stratégie intéressante de vaccin à ADN est l’utilisation de Par exemple, les vaccins consensus contre la fusion HPV et HPV-E / E, délivrés par EP, ont démontré des résultats encourageants dans les PSN et sont actuellement évalués dans un essai clinique de phase I Inovio Pharmaceuticals Plusieurs ZYC Eisai Pharmaceuticals, un vaccin ADN microencapsulé codant plusieurs épitopes de LTC spécifiques du VPH, a été bien toléré dans différents essais de phase I Une version alternative de ce vaccin a été récemment complétée ou est en cours. , ZYCa, qui inclut les épitopes de LTC dérivés du VPH et du VPH, a été déplacé dans une étude de phase II chez des femmes atteintes de CIN / Dans cette étude, la proportion de sujets présentant des lésions résolues était plus élevée dans les groupes traités, mais ce résultat n’a pas atteint la signification statistique Un essai de phase II / III de ZYCa est actuellement en cours. Une étude de phase I différente a étudié un vaccin spécifique du VPH-E, pNGVLa-Sig / Edetox / HSP NCI, administré. Le vaccin a été bien toléré, mais il n’a pas induit d’anticorps ou de réponses lymphocytaires T significatives et fait actuellement l’objet d’une réévaluation en tant que composante d’une stratégie d’amplification primitive hétérologue d’ADN et de vecteur viral.

HIV

Le développement d’un vaccin pour prévenir ou contrôler l’infection par le VIH a été un objectif difficile à atteindre depuis la première description du virus. Contrairement aux vaccins conventionnels, induire des anticorps largement neutralisants contre le VIH s’est avéré extrêmement difficile . du VIH-, il est probable qu’un vaccin efficace sera nécessaire pour moduler des réponses cellulaires et humorales larges. Ni la protéine recombinante gp ni le vaccin Ad utilisé dans l’essai STEP ne sont efficaces pour prévenir l’infection par le VIH Dans un effort pour augmenter Réponses immunitaires spécifiques au VIH, plusieurs essais cliniques ont étudié des approches hétérologues de premier rappel combinant des vaccins à base d’ADN et viraux avec des vaccins protéiques recombinants. Le concept de combiner une plateforme vaccinale qui induit des réponses T-ADN ou des vaccins viraux-vecteurs avec un qui induit des réponses d ‘anticorps des vaccins protéiques recombinants pour induire une large immunité spécifique au VIH s’est révélé prometteur dans un récent essai d’efficacité plié RV Cet essai a incorporé un ALVAC vecteur viral multi-antigène pour induire des cellules T spécifiques du VIH, suivi d’une stimulation recombinante de la protéine gp AIDSVAX pour générer des anticorps spécifiques du VIH dans une analyse en intention de traiter modifiée, Cette approche hétérologue de premier rappel a démontré un% d’efficacité pour la prévention de l’acquisition du VIH, mais n’a pas affecté la charge virale chez les sujets non protégés Bien qu’une analyse post hoc de l’essai RV soit en cours, le succès des plateformes est inefficace. suggère qu’un vaccin préventif contre le VIH nécessitera très probablement l’induction de réponses cellulaires et humorales physiologique. D’autres études étudient des stratégies de stimulation primaire hétérologue conceptuellement similaires en combinant un ADN premier avec un stimulus protéique recombinant. Par exemple, un essai clinique de phase I un vaccin à ADN polyvalent à antigènes multiples, et stimulant un anticorps et une cellule de sous-type croisé induit par la protéine de l’enveloppe recombinante du VIH r reactions La combinaison d’un ADN premier et d’un boost viral crée une amélioration synergique de l’ampleur des réponses T CD spécifiques aux antigènes Un essai de phase I combinant un vaccin ADN multiclade avec un coup de pouce Ad démontre que cette stratégie était capable de susciter des réponses humorales en plus des réponses cellulaires Des études précliniques ont également suggéré que cette approche augmente non seulement l’ampleur mais aussi la qualité de la réponse humorale Cette combinaison est maintenant explorée dans un plus grand essai d’efficacité. Le Centre de recherche, en collaboration avec le HIV Vaccine Trial Network, évalue l’efficacité de cette approche pour réduire les charges virales chez les patients infectés après vaccination. HVTN D’autres vecteurs viraux, tels que le virus de la vaccine modifié, sont également étudiés dans les stratégies de vaccination contre le VIH Un essai de phase IIa HVTN GeoVax évalue actuellement un ADN premier à antigènes multiples suivi d’un essai de MVA Les vaccins à ADN de première génération stimulent les réponses et les anticorps des lymphocytes T, mais à des niveaux insuffisants pour prévenir l’infection par le VIH L’avènement de méthodes améliorées d’administration physique et d’autres nouvelles technologies a stimulé une deuxième vague d’essais cliniques sur l’ADN. en tant que plateforme autonome Un essai clinique de phase I HVTN- est actuellement en cours pour déterminer l’innocuité de Pennvax-B, un vaccin ADN codant pour le VIH-gag, pol et env, et l’adjuvant moléculaire IL- délivré par EP . Les adjuvants moléculaires présentent un intérêt particulier pour le développement du vaccin anti-VIH En plus de l’augmentation de la réponse immunitaire, certains adjuvants moléculaires peuvent modifier la localisation des cellules spécifiques de l’antigène vers des tissus cibles spécifiques. induit le trafic de cellules T spécifiques de l’antigène à la muqueuse intestinale, ce qui pourrait positionner les cellules effectrices immunitaires dans un endroit plus favorable à la digue première réplication virale du VIH au stylo

DIRECTIONS FUTURES

Les progrès dans la conception des antigènes, l’amélioration des formulations, l’inclusion d’adjuvants moléculaires et les méthodes physiques d’administration ont grandement amélioré l’immunogénicité des vaccins à ADN de deuxième génération. L’amélioration des performances a suscité un regain d’intérêt pour la plateforme, qui se reflète dans les nombreux essais cliniques en cours sur les vaccins à ADN pour des applications préventives et thérapeutiques. Plusieurs vaccins à base de gènes ont été approuvés en médecine vétérinaire pour le mélanome canin Merial, Nil occidental Wyeth, virus de la nécrose hématopoïétique des poissons Novartis et l’hormone de libération de l’hormone de croissance porcine Inovio Research continue d’explorer la possibilité de combiner d’autres plateformes vaccinales avec l’ADN, des méthodes améliorées et de nouveaux adjuvants moléculaires. pour donner un aperçu des progrès Le soutien financier Ce travail a été soutenu par une subvention des Instituts nationaux de la santé RAI et de l’Institut national des allergies et des maladies infectieuses PO-AIPotential conflits d’intérêts DBW de cette plate-forme et de déterminer l’impact des avancées technologiques intégrées dans la plate-forme d’ADN de deuxième génération. La rémunération de ce travail peut inclure des honoraires de consultation ou des paiements d’actions Dans l’intérêt de la divulgation DBW note donc les conflits potentiels associés à ce travail avec Pfizer, Bristol Myers Squibb , VIRxSYS, Ichor, Inovio, Merck, Althea, Aldevron, et peut-être d’autres … Tous les autres auteurs: Aucun conflit signalé Tous les auteurs ont soumis le formulaire ICMJE pour la divulgation des conflits d’intérêts potentiels Conflits que les éditeurs considèrent comme pertinents pour le contenu du manuscrit. divulguée dans les remerciements section