Az általános influenza elleni védőoltás felé

Az influenza elleni védőoltást nehéz eladni a lakosságnak. Még egy átlagos influenzafertőzés is legyengítheti az egyébként egészséges embereket, és halálos lehet azok számára, akik idősek vagy gyengék, ezért fontos a védőoltás. A probléma az, hogy az influenza elleni vakcinák teljesítménye nem következetes. “Egy jó szezonban akár 60%-os hatékonyságot is elérhetünk, de rossz, rosszul illeszkedő években ez akár 10% vagy 20% is lehet” – mondja Barney Graham, a Maryland állambeli Bethesdában található amerikai Nemzeti Allergia- és Fertőző Betegségkutató Intézet (NIAID) Vakcinakutató Központjának igazgatóhelyettese.

A jelenlegi influenza elleni vakcinák csak a hozzájuk illeszkedő törzsek ellen nyújtanak védelmet, ezért egy olyan “univerzális” influenza elleni vakcina, amely szélesebb körű védelmet nyújt a legtöbb influenzavírus ellen, már régóta álom. A 2009-es sertésinfluenza-járvány, amely váratlanul érte a közegészségügyi közösséget, és világszerte félmillió ember életét követelte, új sürgetést adott a kérdésnek.

“A 2009-es világjárvány nyilvánvalóvá és egyértelművé tette, hogy nem rendelkezünk elég jó megoldásokkal az influenza elleni oltóanyagokra” – mondja Graham. “Ismertük a vírust, de nem tudtunk elég gyorsan elég oltóanyagot előállítani”. A hatékonyabb gyártás az egyik megoldás, de a szezonális és az újonnan megjelenő törzsek ellen is védő egyetlen oltás sokkal nagyobb hatással lenne.

Szerencsére a világjárvány időzítése egybeesett az influenzára adott emberi válaszreakciót vizsgáló technológiák kifejlesztésében elért nagy előrelépésekkel. “2008 vagy 2009 körül az emberek elkezdtek néhány széles körben semlegesítő antitestet találni az influenzavírus ellen” – mondja Ian Wilson, a kaliforniai La Jollában található Scripps Kutatóintézet vakcinafejlesztésre szakosodott strukturális biológusa. “Amint az emberek keresni kezdték, sokkal többre bukkantak.”

Most, mintegy 100 évvel a mintegy 50 millió ember halálát okozó 1918-as spanyolnátha világjárvány után több univerzális vakcinaprogram ígéretesnek bizonyul mind a preklinikai, mind a klinikai tesztek során. De még nem tudni, hogy végül bármelyik is biztosítja-e a klinikusok által keresett széles körű védelmet.

Változó vírus

Peter Palese, a New York-i Icahn School of Medicine at Mount Sinai mikrobiológusa úgy véli, hogy a mai influenza elleni vakcinákat túl sok kritika éri. “Elég jó vakcinák, de nem tökéletesek” – mondja. Hozzáteszi, a fő probléma az, hogy koncentrált immunválaszt váltanak ki egy mozgó célpont ellen.

Az embereket az influenza két fő típusa érinti. Az influenza A és B egyaránt hozzájárulhat a szezonális influenzához, de egyes influenza A altípusok előnyben részesítik az állati gazdaszervezeteket. Néha ezek az altípusok hirtelen megszerzik az emberek megfertőzésének képességét, ami olyan világjárványokhoz vezet, mint amilyen a 2009-es volt. A szezonális influenza elleni vakcinát minden évben úgy tervezik, hogy az influenza A és B törzsek közül kettőre terjedjen ki, a közegészségügyi közösség legjobban megalapozott becslése alapján, hogy melyik törzs lesz domináns az adott évben.

Minden influenzavírus több száz molekulaszerkezetet tartalmaz, amelyeket egy többfunkciós fehérje, a hemagglutinin alkot. A haemagglutinin segít a vírusnak a gazdasejtekhez kötődni és azokba behatolni. Egy terjedelmes fejből áll, amely egy karcsú szárral kapcsolódik a vírushoz. Az immunválasz nagy része a fejre irányul, mivel az erősen exponált, de arra is van bizonyíték, hogy a fej olyan tulajdonságokat tartalmaz, amelyek előnyben részesítik az erős antitestválasz kiváltását. “Vannak strukturált hurkok, és az antitestek könnyen felismerik az ilyen módon kiálló hurkokat” – magyarázza James Crowe, a Tennessee állambeli Nashville-ben található Vanderbilt Vaccine Center igazgatója. Sajnos ezek az immundomináns elemek a törzsek között is igen változatosak.

Az influenza A vírusok különösen változatosak. Szám szerint a haemagglutinin (H) fehérje altípusa és egy második vírusfehérje, a neuraminidáz (N) alapján osztályozzák őket, és ezen altípusok között még nagyobb törzsvariáció figyelhető meg. A 2009-es világjárvány például a H1N1 altípus új törzséből alakult ki. A hemagglutinin variabilitásának mértéke azt jelenti, hogy a rossz törzsválasztás miatt a recipiensek nagyrészt védtelenek maradhatnak – és még a jó vakcina is korlátozott védelmet nyújt a jövőbeli törzsekkel szemben. “Két év múlva a vírus ismét megváltozhat, így újra megfertőződhetünk és megbetegedhetünk” – mondja Palese.

Az egyetemes influenza elleni vakcina keresését tovább bonyolítja az a tény, hogy immunrendszerünket erősen befolyásolják az influenzával való legkorábbi találkozásaink az imprintingnek – vagy ahogyan ezt nevezik, “eredeti antigénes bűnnek” – nevezett jelenség révén. Ez azt jelenti, hogy az egyének erős antitestválaszt mutatnak azokra a vírusokra, amelyeknek molekuláris jellemzői megegyeznek az első expozíció során megismert törzzsel, de lényegében a nulláról indulnak, amikor először kerülnek kapcsolatba távoli rokon törzsekkel. “Nem arról van szó, hogy nem látod a második vírust – csak olyan, mintha csecsemő lennél, és most látnád először” – mondja Crowe.

A lenyomat kétélű kard, mert a megfelelő törzsnek való korai kitettség elméletileg messzemenő és erőteljes védelmet eredményezhet a védőoltásra adott válaszként. Ha azonban egy gyermek először találkozik az influenzával egy viszonylag szokatlan vagy atipikus törzzsel, az oltás kevésbé bizonyulhat hatékonynak a széles körű védő immunitás felkeltése szempontjából.

Stalking stability

Egy olyan vakcina, amely az immunválaszt a vírus egy stabilabb célpontjára összpontosítja, megoldhatná a vírus sokféleségéből adódó problémát. A kutatók már évtizedek óta tudják, hogy léteznek ilyen célpontok. Palese és munkatársai 1983-ban megállapították, hogy a haemagglutinin szárdomén annyira hasonló a törzsek között, hogy az antitestek képesek felismerni a többféle influenza altípusból származó haemagglutinin fehérjék specifikus fizikai jellemzőit, az úgynevezett epitópokat. Sajnos a szára immunológiai szempontból egyfajta faliújság, amelyet a fej hatása háttérbe szorít. “Epitópokat terveztünk a szárba és ugyanezeket az epitópokat a fejbe, és sokkal jobb választ kapunk a fejben lévő epitópokra” – mondja Palese. Az immunitás azonban egyes esetekben természetes úton is kialakulhat, és 2008-ban és 2009-ben emberi donorokból egy sor szárspecifikus antitestet izoláltak.

A közelmúltban több kutatócsoport több vakcinastratégiát dolgozott ki a törzs-specifikus válasz szelektív kiváltására. Graham csoportja az NIAID-ben például fáradságos fehérjemérnöki munkát végzett, amelynek során egy H1 influenzavírusból származó törzs önálló változatát állították elő. “Körülbelül hét-nyolc évünkbe telt, hogy megtervezzük és eléggé stabilizáljuk ahhoz, hogy a megfelelő felületek és struktúrák megmaradjanak” – mondja Graham. A kutatók ezt követően olyan nanorészecskéket hoztak létre, amelyek e mesterséges törzsek több példányát mutatták, és kimutatták1 , hogy ezek erős védelmet tudnak nyújtani az influenza A vírus teljesen különböző altípusai, például a H5 ellen – legalábbis állatmodellekben. Ez a vakcinaterv jelenleg I. fázisú klinikai vizsgálat alatt áll, és elvileg védelmet nyújthat a pandémiás vírus számos legjelentősebb altípusa ellen. Az NIAID által kifejlesztett újabb hemagglutinin törzskonstrukció még szélesebb körű védelmet eredményezhet a többi altípussal szemben.

Palese és Florian Krammer virológus, aki szintén a Mount Sinai-on dolgozik, alternatív megközelítést dolgozott ki a törzs-specifikus immunitás serkentésére. Több olyan kimérai haemagglutinin fehérjékkel rendelkező influenzavírust hoztak létre, amelyekben ugyanaz a szárdomén különböző egzotikus fejdoménekkel párosulnak olyan vírus altípusokból, amelyek elsősorban madarakat fertőznek, és ezért nem valószínű, hogy az emberben imprinting-előrejelzéses választ váltanának ki. “Ha ezután olyan vakcinával oltanak újra, amely ugyanazt a szárat, de egy teljesen más fejet tartalmaz, az immunmemória a szárral szemben felerősödhet” – magyarázza Krammer.

Ez a megközelítés a teljes vírusrészecskét használja, ami lehetőséget teremt arra, hogy más influenza-antigénekkel párhuzamos immunfelismerést váltson ki. Az állatokban a különböző influenza A altípusokkal szembeni keresztavédelem ígéretes bizonyítékai alapján a Mount Sinai csapata most I. fázisú kísérleteket végez a vakcina biztonságosságának és hatékonyságának embereken történő vizsgálatára.

Rejtett gyengeségek

A keresztavédő szár antitestek felfedezésén felbuzdulva több kutatócsoport szélesebbre tárta a hálót, hogy több ilyen molekulát találjon. “Mindenféle donorokat használunk – aktívan beteg embereket, olyanokat, akik már felépültek a madárinfluenzából, vagy más országokba megyünk, hogy olyan donorokat találjunk, akik szokatlan törzseknek vannak kitéve” – mondja Crowe. Miután izolálták az antitesteket termelő B-sejteket ezekből az egyénekből, a kutatók átfogóan profilozhatják a természetes immunválaszt kiváltó specifikus influenza célpontokat, és azonosíthatják azokat az antitesteket, amelyek széles körű fertőzés-semlegesítő képességgel rendelkezhetnek.

A vizsgálatok feltárták, hogy még a haemagglutinin változó fejdoménjében is vannak olyan szerkezeti elemek, amelyek az influenza altípusai között egységesek. 2012-ben a Scripps és a hollandiai Leidenben működő Janssen Crucell Vaccine Institute kutatói azonosítottak2 egy CR9114 nevű antitestet, amely példátlanul széles körű felismerést mutatott. “Ez valóban képes volt mind az influenza A, mind az influenza B influenzához kötődni” – mondja Wilson, aki segített az antitest jellemzésében. Ezt az antitestet most a hemagglutinin célzott epitópjainak azonosítására használják, amelyeket ki lehet használni a vírus messzemenő semlegesítésére mind a megelőzés, mind a kezelés érdekében.

Ezek a kutatások néhány esetben váratlan sebezhetőségeket tártak fel a vírusban. A haemagglutinin általában három szorosan összekapcsolt molekulából álló, rendkívül stabil komplexekbe áll össze, de Crowe és Wilson idén felfedezte3 , hogy ezek a trimerek időnként szétnyílnak, és olyan gyenge pontot tárnak fel, amelyhez az antitestek kötődni tudnak, potenciálisan meghiúsítva az influenza A vírusok széles körének fertőzését. “Ez a trimer interfész egy teljesen új, univerzális influenza epitóp, és mindenki megőrül érte” – mondja Crowe. “Még az sem világos, hogyan működik, de az állatokban egyértelműen működik.”

Az influenzavírusok közötti változatosság nagy része csak a bőr mélyén van. Ha mélyebbre hatolunk a vírusrészecskékben, nagyobb hasonlóságot találunk az alapvető fehérjékben. Ezek az antitestek számára elérhetetlenek, de a T-sejtek – az immunrendszer azon eleme, amely képes az influenzával fertőzött sejteket megcélozni és megsemmisíteni, amelyek a vírus betolakodóinak peptidjeleit mutatják – felismerhetik őket.”

Eleddig az antitestek álltak a vakcinaközösség elsődleges fókuszában, mert ezek jelentik a keringő vírusrészecskék elleni védelem döntő fontosságú első vonalát, de a T-sejtek kritikus védelmet nyújtanak azáltal, hogy a fertőzést megfékezik, ha az már elindult. “Az emberek átlagosan két-háromévente kerülnek kapcsolatba a vírussal és fertőződnek meg” – mondja Sarah Gilbert, aki az Oxfordi Egyetem Jenner Intézetében (Egyesült Királyság) a vakcinafejlesztés vezetője. “Ezeknek a fertőzéseknek a túlnyomó többsége tünetmentes vagy enyhe” – mondja – “és ennek az az oka, hogy az emberek T-sejtválasza elég erős ahhoz, hogy megvédje őket.”

A valóban védő T-sejtválasz kiváltása általában a memória T-sejtek újraébresztésével jár, amelyek egy korábbi expozíciót követően képződtek. Gilbert munkacsoportja egy megnyomorított vaccinia vírust használ, amely képes megfertőzni az emberi sejteket, és amely két különböző immunitást serkentő influenzafehérjét szintetizál, de képtelen a további szaporodásra. “Egyetlen adaggal a már meglévő T-sejt-válasz nyolc- és tízszeresét láttuk az emberekben” – mondja Gilbert. Hozzáteszi, hogy a célfehérjék 90%-ban azonosak az A típusú influenzavírusoknál, ami széles körű védelmet kínál a pandémiás törzsek ellen.

Gilbert vakcinája jelenleg két II. fázisú vizsgálaton vesz részt az általa Oxfordban társalapított Vaccitech cég irányítása alatt. Úgy tűnik, hogy egy erős T-sejtválasz is hozzájárul a Wisconsin állambeli Madisonban működő FluGen replikációs hibás influenza elleni vakcina által nyújtott látszólagos keresztavédelemhez, amely sikerről számolt be egy közelmúltbeli II. fázisú klinikai vizsgálatban.

Próbák és megpróbáltatások

Még ha több ígéretes humán kísérletsorozat is folyamatban van, a klinikáig vezető út továbbra is tele van nehézségekkel. Az egereket gyakran használják a vakcina preklinikai fejlesztésének korai vizsgálataihoz, de Palese rámutat, hogy az egerek nem természetes rezervoárjai az influenzavírusnak. Sok kutató ezért gyorsan áttér arra, hogy görényeket használjon vakcinajelöltjei tesztelésére, mivel ezek az állatok széles körben fogékonyak az influenzára, és fiziológiailag jobban hasonlítanak az emberhez, mivel a görényeknek hosszabb a légzőszervük, mint az egereknek. Mindkét faj azonban rövid életű, ami megnehezíti a vakcina hatásának vizsgálatát az influenzának való többszöri expozíció során.

Gilbert a brit Woking melletti Pirbright Intézettel együttműködve sertéseken kezdett el dolgozni. Ez a hosszú életű faj egyszerre szolgálhat hasznos kísérleti alanyként és fontos kedvezményezettként a vakcinák számára. “A sertés felső légutai nagyon hasonlítanak az emberéhez, és hajlamosak ugyanazokkal a vírusokkal megfertőződni” – mondja. “És szükség van sertések influenza elleni vakcinákra is – a 2009-es H1N1 világjárvány vírusa feltehetően sertésekből származott.”

Krammer is használt már sertéseket modellként, de azt mondja, hogy nagy méretük miatt nehéz őket rutinszerűen használni a kutatásban. Ráadásul ódzkodik attól, hogy túl sok következtetést vonjon le bármilyen állatmodellből: “Használhatjuk őket a jelöltek kiválasztására és a biztonságosság vizsgálatára, de az univerzális influenza elleni vakcinák esetében a végső állatmodell a Homo sapiens.”

A végső bizonyíték bármely influenza elleni vakcina esetében a klinikai vizsgálatokban a betegség elleni védelem. Egy állítólagos univerzális vakcina esetében azonban az ilyen tesztelés sokkal bonyolultabb. Egyre több csoport alkalmazza a “humán kihívás” vizsgálatokat, amelyekben egészséges önkénteseket szándékosan kitesznek egy adott influenzatörzsnek az oltás után. Ez a megközelítés gyorsabb vizsgálatokat tesz lehetővé kisebb kohorszokkal és meghatározott expozíciós feltételekkel – csökkentve a vizsgálati költségeket -, és lehetővé teszi a kutatók számára, hogy kézzel válasszák ki azokat a vírusokat, amelyek ellen védeni kívánnak.

A kihívásos vizsgálatoknak azonban vannak kritikusai is. “Ez nem egy természetes fertőzés. Az embereket egymillió vagy akár tízmillió vírusrészecskével kell beoltani” – mondja Krammer – “és úgy tűnik, hogy ez nem úgy működik, mint egy természetes fertőzés”. Ezekből a kísérletekből a nagyon fiatal és nagyon idős emberek is kimaradnak, akik az influenza által leginkább veszélyeztetett csoportok.

A másik probléma az, hogy az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala még mindig valós körülmények között végzett kísérleteket követel meg a jóváhagyás előtt, ezek pedig nehezek és költségesek. Több ezer résztvevőre van szükség ahhoz, hogy elegendő számú ember legyen kitéve az influenzának, és több évszakot kell átfogniuk, hogy bizonyítani tudják a hatékonyságot több vírustörzs vagy altípus ellen.

Sok tudományos kutató szerint még egy klinikai vizsgálat megkezdése is szinte leküzdhetetlen kihívást jelenthet, mivel olyan kifinomult termelési létesítményekhez kell hozzáférni, amelyek megfelelnek a jó gyártási szabványok magas követelményeinek. “Még ha egy egyszerű konstrukcióról van is szó, akkor is legalább egy évről beszélünk, amíg elkészítjük, és körülbelül 1 millió és 2 millió dollár közötti költségről” – mondja Krammer. Néhány nagyvállalat, például a GlaxoSmithKline és a Janssen már megtette ezeket a beruházásokat, de ekkora finanszírozást sem állami, sem magánszervezetektől nem könnyű megszerezni. Gilbert öt évig küzdött a finanszírozás megszerzéséért, mielőtt elindította cégét, amely összegyűjtötte a szükséges tőkét ahhoz, hogy laboratóriuma vakcinaprogramját a II. fázisú kísérletekbe vigye.

Még több befektetés jöhet. Az elmúlt néhány évben mind az NIAID, mind az amerikai Biomedical Advanced Research and Development Authority prioritásként kezelte az univerzális vakcina kifejlesztését, és a Bill & Melinda Gates Alapítvány kormányzati és nem kormányzati szervezetekkel közösen létrehozta a Global Funders Consortium for Universal Influenza Vaccine Development (Globális finanszírozók konzorciuma az univerzális influenza elleni vakcina kifejlesztésére) nevű szervezetet.

Növeljük a lécet

A most kifejlesztett vakcinák a jelenlegi szezonális oltásoknál sokkal szélesebb körű védelmet ígérnek, de messze elmaradnak a valóban univerzális oltásoktól. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) még mindig jelentős értéket lát az ilyen vakcinákban, és olyan vakcinát szorgalmaz, amely 2027-re megakadályozza az influenza A valamennyi formájának súlyos megbetegedését, ami megelőzné a világjárványokat. Krammer azonban rámutat, hogy a szezonális influenza B-fertőzések is súlyos halálos áldozatokat követelhetnek, és mind ő, mind Palese a valódi egyetemességre helyezte a hangsúlyt. “Szerintem a WHO túl alacsonyra teszi a lécet” – mondja Palese. “Igazán magasra kellene törekednünk.”

Az egyetemes védelemnek nem kell az influenzavírus minden nyomának megszüntetését jelentenie, hanem egyszerűen elegendő védettséget kell biztosítania ahhoz, hogy a fertőzés tünetei minimálisra csökkenjenek. Még ennek a szerényebb célnak az elérése is valószínűleg több lábon álló támadást igényel. “A törzsantitestek hozzájárulnak a védelemhez, de valószínűleg nem elegendőek a nagyon erős védelemhez” – mondja Crowe. “Ezek csak egy részét képeznék a rendszernek.”

Gilbert valóban egy szélesebb körű immunológiai támadás lehetőségeit vizsgálja, amely egyesíti a Mount Sinai csoport kimérai törzsvakcináját a csapata vakcinázási technikájával. “Legalábbis egerekben”, mondja, “a két megközelítés kombinálása jobb volt, mint bármelyik önmagában.”

A humán immunrendszer és a fertőzésre adott válaszának jobb megértése okosabb vakcinázási stratégiákhoz vezethet. 2019 májusában az amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézetek 35 millió dollárt ítéltek oda egy nemzetközi kutatócsoportnak, hogy a kisgyermekek immunitását profilozzák az influenzának való első kitettségük utáni években, az eddigi legmélyebb betekintést nyújtva a bevésődési folyamatba.

Eredményeik segíthetnek a vakcina tervezőinek kitalálni, hogyan lehet a legjobban átprogramozni az immunrendszert, amíg az képlékeny marad. És ez, mondja Crowe, megváltoztathatja a játékot. “Elképzelhető, hogy egy univerzális oltást végezhetnénk az első expozícióként, ami egész hátralévő életünkre jótékony hatással lenne”, mondja.