udvikling af Rhinovirus — vaccine handler om mere end at bekæmpe forkølelse

forskerne, der arbejder på en vaccine mod rhinovirus, den infektion, der forårsager forkølelse, er alle klare på et vigtigt punkt-de prøver ikke at helbrede snifflerne.

“Rhinovirus er mere end bare en gener,” siger Martin Moore, en virolog ved Emory University i Atlanta, Georgien. “Sniffles hos voksne er ikke grunden til, at vi gør dette.”

mens virussen forårsager milde symptomer hos de fleste mennesker og betragtes som en mindre irritation, kan den forårsage alvorlige problemer hos små børn med astma og ældre med lungebetændelse eller kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL).

rhinovirus forårsager normalt øvre luftvejsinfektioner, men hos mennesker med underliggende lungesygdomme har den øgede betændelse tendens til at påvirke det nedre luftveje, siger Gary McLean, en immunolog ved Imperial College London. Betændelse forårsager åndedrætsbesvær; sygdommen varer længere og kan være meget mere alvorlig. Hos børn er forkølelse en væsentlig årsag til astmaanfald, og at have et stort antal forkølelser i en ung alder er en god forudsigelse for, at et barn fortsætter med at udvikle astma.

James gern, allergiker ved Universitetet i Madison, siger, at det endnu ikke er klart, om rhinovirus forårsager astma, eller om personer med astma er særligt modtagelige for virussen, men han mener, at det er rimeligt at mistanke om et årsagsforhold. “Hvis et barn får lavere luftvejsinfektioner igen og igen, kan det forårsage ardannelse i deres voksende lunger,” siger han. Gerns langvarige langsgående undersøgelse af børn født i Madison har været medvirkende til at afdække forekomsten og komplikationerne af rhinovirusinfektioner blandt børn. Han fandt ud af, at rhinovirusinfektioner er “næsten universelle” blandt børn med astma i den kolde årstid, og de tilknyttede sygdomme varede længere og var mere alvorlige hos disse børn
.

vi forsøger ikke at helbrede forkølelsen, men lindre symptomerne på alvorlige, akutte lungesygdomme

en vaccine er nødvendig, fordi for mennesker med risiko for komplikationer fra rhinovirus, “er der ingen behandling undtagen at lægge dem på hospitalet og håber, at de bliver bedre”, siger McLean. “Vi forsøger ikke at helbrede forkølelsen, men lindre symptomerne på alvorlige, akutte lungesygdomme.”

forhindringerne

udvikling af en vaccine har imidlertid vist sig vanskelig. “Det er en vanskelig, patogenet gør det ikke let,” siger McLean.

det største problem er det store antal rhinovirus. Indtil videre er mindst 160 forskellige serotyper blevet identificeret på tværs af tre forskellige arter kendt som A, B og C. C-virusserne, der nu nummererer omkring 60 serotyper, blev opdaget for kun ti år siden
. Denne overflod af serotyper er et problem, fordi mens det menneskelige immunsystem er godt til at producere antistoffer for at beskytte os mod en enkelt individuel stamme af virussen efter eksponering, denne beskyttelse strækker sig ikke over forskellige serotyper.

at have en vaccine, der kan beskytte mod alle eller de fleste af serotyperne derude, er vigtig, fordi der i modsætning til hvor de stammer, der sandsynligvis vil dominere hvert år, er kendt, og vacciner kan skræddersys til at matche, er der ingen særlige stammer af rhinovirus, der dominerer — de cirkulerer rundt om i verden. “Med rhinovirus kan vi ikke indsnævre det,” siger Jorge Blanco, præsident for Sigmovir Biosystems, et biotekfirma med base i Rockville, Maryland. “Vi er nødt til at arbejde med den antagelse, at hver serotype er udbredt.”

manglen på en god dyremodel til test af vaccinekandidater in vivo hæmmer også fremskridt. Antistoffer, der neutraliserer virussen i en petriskål, fungerer muligvis ikke altid i levende systemer, og nogle antistoffer, der kun ser ud til at virke for en serotype in vitro, kan faktisk vise krydsserotype-virkning, når de testes in vivo. “Dyreforsøg er nødvendige for at bevise, at vaccinen kan være effektiv,” siger Blanco, hvis firma arbejder på en rhinovirusmodel ved hjælp af bomuldsrotten. Indtil videre har det formået at dyrke to serotyper — RV14 og RV16 — hos rotterne.

der er aktivitet i marken, men der har været så mange fejl, der er ikke mange papirer offentliggjort

alle disse forhindringer betyder, at der har været lidt bevægelse mod at udvikle en effektiv rhinovirusvaccine siden en indledende udbrud af optimisme i 1970 ‘ erne. “Der er aktivitet på området, men der har været så mange fejl, der er ikke mange papirer offentliggjort,” siger Greg Tobin, chefforsker ved Biological Mimetics, der er baseret i Frederick, Maryland.

men tingene begynder at se op. Flere forskellige forskningsgrupper gør nu gode fremskridt med rhinovirusvacciner ved hjælp af en række forskellige teknikker.

Old-school tilgang

Moore og hans team på Emory tager måske den enkleste, mest brute-force tilgang: proppe så mange forskellige serotyper som muligt i en vaccine. “Vores metode er helt gammel skole,” siger Moore.

multivalente vacciner er ikke nye — vaccinen mod polio, som ligesom rhinovirus er et coronavirus, dækker tre serotyper, og pneumokokvaccinen inkluderer alle 23 serotyper. Men hvad Moore antyder er langt ud over, hvad nogen har forsøgt før. “Afhængigt af dosis tror jeg, at vi kunne lave en 100-valent vaccine,” forudsiger han.

Moore har til hensigt at bruge inaktiverede vira og de velforståede processer, der anvendes til fremstilling af vaccinen til den relaterede poliovirus. Tricket er at finde en måde at presse nok antigen ind i et rimeligt lille skud. Det bliver ikke let. At inkludere C-vira viser sig særligt vanskeligt, da de først for nylig er blevet dyrket i celler, og indtil videre har forskere ikke været i stand til at dyrke dem op til en høj nok koncentration til at tillade dem at blive fortyndet ned til et lille nok volumen til at inkludere i en vaccine. “Det vil tage en masse procesforskning,” siger Moore.

de er meget immunologiske partikler, så vi forudsiger, at en 100-valent vaccine ikke vil indeholde mere protein end det gennemsnitlige influensskud

når denne kink er udarbejdet, siger Moore imidlertid, at virussen er så god til at stimulere antistoffer, at kun en lille mængde af hver serotype vil være nødvendig i en vaccine. “De er meget immunologiske partikler, så vi forudsiger, at en 100-valent vaccine ikke vil indeholde mere protein end det gennemsnitlige influensskud,” siger han.

Moore arbejder nu med Meissa-vacciner i South San Francisco, Californien, om at udvikle fremstillingsprocessen, men forudsiger, at han stadig er mere end to år væk fra menneskelige forsøg.

syntetiske epitoper

andre forskere forsøger mere komplekse metoder til at få den krydsserotypebeskyttelse, som en levedygtig vaccine skal bruge. Tobin bruger en teknik kaldet immun refokuseringsteknologi til at forsøge at konstruere en syntetisk epitop — den del af det virale antigen, som antistoffer binder til — der vil stimulere beskyttelse mod flere serotyper. I stedet for at være specifik for en enkelt stamme, vil det være en slags generisk antigen, hvis antistoffer vil være i stand til at genkende flere forskellige serotyper.

“vi spørger’ hvilke aminosyrer gør antistoffer som’, og ændrer derefter forsigtigt epitoperne for at ændre nøgleaminosyrer for at lave et antigen, der vil stimulere krydsbeskyttende antistoffer,” siger Tobin fra Biological Mimetics.

hvert enkelt immun-refokuseret antigen har stimuleret hidtil usete cross-serotype antistoffer

virksomheden har haft en vis succes med denne metode hidtil. “Hvert enkelt immun-refokuseret antigen har stimuleret hidtil usete cross-serotype antistoffer,” siger han. Virksomhedens førende vaccinekandidat, kendt som M5, har neutraliseret 41 ud af de 61 serotyper, den hidtil er blevet testet mod. Og selvom M5 er baseret på en a-virus, neutraliserer den B-virusserotyper lige så godt.

” jeg troede aldrig, at vi ville få det gode svar, ” siger Tobin, der tilføjer, at han forventer at se lignende succes mod C-vira, når de udvikler en god måde at teste det på. Virksomheden sigter mod at starte fase i og II menneskelige forsøg i 2018.

tilbage på Imperial College London er McLean skeptisk over, hvor effektive de syntetiske epitoper vil være i praksis. “De kan arbejde i en eksperimentel indstilling, men de afviger fra det oprindelige patogen. Så hvad sker der, når immunsystemet møder en indfødt belastning?”siger han.

Targeting capsid protein

McLeans eget arbejde, som Tobins, er fokuseret på at lave et enkelt, krydsbeskyttende antigen. Han og hans kolleger søgte genomerne af en række rhinovirusstammer for stærkt konserverede regioner, som de delte. De fandt flere, men de fleste var for proteiner, der forbliver inden for den virale konvolut eller den inficerede celle. En vaccine har brug for et mål på virusets overflade. Til sidst identificerede gruppen et protein kaldet VP0, der udgør en del af virusets ydre belægning eller kapsid, som deles af mere end 100 stammer. “Vi troede, det kunne være nyttigt at immunisere med det protein, og det kunne give os cross-serotype beskyttelse,” siger McLean.

men i stedet for at forsøge at generere antistoffer, ønsker McLean, at hans vaccine inducerer T-celler, der kan genkende så mange forskellige stammer som muligt, og at træne immunsystemets T-celler til at reagere på en mere passende måde på rhinovirusinfektioner. Mennesker med kroniske lungesygdomme har tendens til at montere den forkerte form for immunrespons på rhinovirus. De monterer et TH2-svar, som McLean beskriver som “et stort farligt rod” af betændelse i stedet for det normale svar på en virusinfektion, kendt som et TH1-svar. Ved at inkludere en adjuvans, der vides at producere et TH1-respons, lader vaccinen immunsystemet vide, hvordan det skal reagere, næste gang virussen vises. At få kroppen til at producere det Th1-respons vil ikke kun hjælpe med at fjerne infektionen, men vil også nedtone det uhensigtsmæssige Th2-inflammatoriske respons, der kan udløse et astmaanfald.

vi ønsker at skæve immunresponset tilbage til et mere gunstigt t-cellerespons

“vi ønsker at skævvride immunresponset tilbage til et mere gunstigt t-cellerespons,” siger han.

McLean siger, at han er “lidt væk” fra fase i menneskelige forsøg — den største udfordring lige nu er at finde en passende adjuvans, da de virale partikler selv ikke fremmer meget af et immunrespons alene. Han skal også vise, at hans kapsidprotein også kan producere resultater for C-vira, som blev opdaget, efter at han begyndte dette arbejde. “For at overbevise nogen om at give penge til menneskelige forsøg, skal vi vise, at det også virker for type C,” siger han.

det er endnu ikke klart, hvilken af disse teknikker der sandsynligvis vil resultere i en vellykket human vaccine, men alle tre er værd at forfølge, siger Gern ved universitetet. “Med 160 plus serotyper vil enhver form for virus være en stor udfordring,” siger han. “Det giver mening at forfølge flere tilgange.”

og den fornyede interesse for området begynder at overbevise forskere og farmaceutiske virksomheder om, at dette underudnyttede område er et værdifuldt sted at sætte deres indsats.

“når du sagde, at du arbejdede på en forkølelsesvaccine, risikerede du at blive grinet af,” siger Tobin. “Det begynder at ændre sig.”