Rhinovirusvaccin utveckling handlar om mer än att bekämpa förkylningar

forskarna som arbetar med ett vaccin mot rhinovirus, infektionen som orsakar förkylning, är alla tydliga på en viktig punkt — de försöker inte bota snifflarna.

”Rhinovirus är mer än bara en olägenhet”, säger Martin Moore, en virolog vid Emory University i Atlanta, Georgia. ”Sniffles hos vuxna är inte varför vi gör det här.”

medan viruset orsakar milda symtom hos de flesta människor och anses vara en mindre irritation, kan det orsaka allvarliga problem hos små barn med astma och äldre med lunginflammation eller kronisk obstruktiv lungsjukdom (kol).

rhinovirus orsakar vanligtvis övre luftvägsinfektioner, men hos personer med underliggande lungsjukdomar tenderar den ökade inflammationen att påverka nedre luftvägarna, säger Gary McLean, en immunolog vid Imperial College London. Inflammation orsakar andningssvårigheter; sjukdomen varar längre och kan vara mycket allvarligare. Hos barn är förkylningar en viktig orsak till astmaattacker, och att ha ett stort antal förkylningar i ung ålder är en bra förutsägelse för att ett barn kommer att fortsätta utveckla astma.

James Gern, en allergiker vid University of Wisconsin i Madison, Wisconsin, säger att det ännu inte är klart om rhinovirus orsakar astma eller om personer med astma är särskilt mottagliga för viruset, men han tycker att det är rimligt att misstänka ett orsakssamband. ”Om ett barn får lägre luftvägsinfektioner om och om igen kan det orsaka ärrbildning i sina växande lungor”, säger han. Gerns långvariga longitudinella studie av barn födda i Madison har bidragit till att avslöja förekomsten och komplikationerna av rhinovirusinfektioner bland barn. Han fann att rhinovirusinfektioner är” nästan universella ” bland barn med astma under den kalla årstiden, och de associerade sjukdomarna varade längre och var svårare hos dessa barn
.

vi försöker inte bota förkylningen, men lindra symtomen på svåra, akuta lungsjukdomar

ett vaccin behövs eftersom för personer som riskerar komplikationer från rhinovirus, ”det finns ingen behandling förutom att sätta dem på sjukhuset och hoppas att de blir bättre”, säger McLean. ”Vi försöker inte bota förkylningen, men lindra symtomen på svåra, akuta lungsjukdomar.”

hindren

att utveckla ett vaccin har dock visat sig vara svårt. ”Det är en knepig, patogenen gör det inte lätt”, säger McLean.

det största problemet är det stora antalet rhinovirus. Hittills har minst 160 olika serotyper identifierats över tre olika arter som kallas A, B och C. C-virusen, som nu numrerar omkring 60 serotyper, upptäcktes för bara tio år sedan
. Det överflöd av serotyper är ett problem eftersom det mänskliga immunsystemet är bra på att producera antikroppar för att skydda oss från någon enskild stam av viruset efter exponering, det skyddet sträcker sig inte över olika serotyper.

att ha ett vaccin som kan skydda mot alla eller de flesta serotyper där ute är viktigt eftersom, till skillnad från influensa där stammarna som sannolikt kommer att dominera varje år är kända och vacciner kan skräddarsys för att matcha, finns det inga speciella stammar av rhinovirus som dominerar — de samcirkulerar över hela världen. ”Med rhinovirus kan vi inte begränsa det”, säger Jorge Blanco, president för Sigmovir Biosystems, ett bioteknikföretag baserat i Rockville, Maryland. ”Vi måste arbeta med antagandet att varje serotyp är utbredd.”

bristen på en bra djurmodell för att testa vaccinkandidater in vivo hindrar också framsteg. Antikroppar som neutraliserar viruset i en petriskål kanske inte alltid fungerar i levande system, och vissa antikroppar som bara verkar fungera för en serotyp in vitro kan faktiskt visa tvärserotypverkan när de testas in vivo. ”Djurstudier behövs för att bevisa att vaccinet kan vara effektivt”, säger Blanco, vars företag arbetar med en rhinovirusmodell med bomullsråttan. Hittills har det lyckats växa två serotyper — RV14 och RV16 — hos råttorna.

det finns aktivitet på fältet, men det har varit så många misslyckanden, det finns inte många artiklar publicerade

alla dessa hinder betyder att det har varit liten rörelse mot att utveckla ett effektivt rhinovirusvaccin sedan en första explosion av optimism på 1970-talet. ”Det finns aktivitet på fältet, men det har varit så många misslyckanden, det finns inte många papper publicerade”, säger Greg Tobin, chefsforskare vid Biological Mimetics, baserat i Frederick, Maryland.

men saker börjar se upp. Flera olika forskargrupper gör nu goda framsteg på rhinovirusvacciner, med hjälp av en mängd olika tekniker.

Old-school approach

Moore och hans team på Emory tar kanske det enklaste, mest brute-force-tillvägagångssättet: att klämma så många olika serotyper som möjligt i ett vaccin. ”Vår metod är helt gammal skola”, säger Moore.

multivalenta vacciner är inte nya-vaccinet mot polio, som, liksom rhinovirus, är ett koronavirus, täcker tre serotyper och pneumokockvaccinet innehåller alla 23 serotyper. Men vad Moore föreslår är långt utöver vad någon har försökt tidigare. ”Beroende på dosen tror jag att vi kan göra ett 100-valent vaccin,” förutspår han.

Moore har för avsikt att använda inaktiverade virus och de välkända processer som används för att göra vaccinet för det relaterade polioviruset. Tricket är att hitta ett sätt att pressa tillräckligt med antigen i ett ganska litet skott. Det kommer inte att bli lätt. Inklusive C-virusen visar sig särskilt knepigt, eftersom de bara nyligen har odlats i celler, och hittills har forskare inte kunnat odla dem upp till en tillräckligt hög koncentration för att de ska kunna spädas ner till en tillräckligt liten volym för att inkludera i ett vaccin. ”Det kommer att ta mycket processforskning”, säger Moore.

de är mycket immunologiska partiklar, så vi förutspår att ett 100-valent vaccin inte skulle innehålla mer protein än det genomsnittliga influensaskottet

när den kinken är utarbetad, säger Moore att viruset är så bra på att stimulera antikroppar att endast en liten mängd av varje serotyp kommer att behövas i ett vaccin. ”De är mycket immunologiska partiklar, så vi förutspår att ett 100-valent vaccin inte skulle innehålla mer protein än det genomsnittliga influensaskottet”, säger han.

Moore arbetar nu med Meissa Vaccines i South San Francisco, Kalifornien, för att utveckla tillverkningsprocessen, men förutspår att han fortfarande är mer än två år borta från mänskliga försök.

syntetiska epitoper

andra forskare försöker mer komplexa metoder för att få det kors-serotypskydd som ett livskraftigt vaccin behöver. Tobin använder en teknik som kallas immunrefokuseringsteknik för att försöka konstruera en syntetisk epitop — den del av det virala antigenet som antikroppar binder till — som kommer att stimulera skydd mot flera serotyper. Istället för att vara specifik för en enda stam kommer det att vara ett slags generiskt antigen, vars antikroppar kommer att kunna känna igen flera olika serotyper.

”vi frågar” vad aminosyror gör antikroppar som”, och sedan försiktigt modifiera epitoper att ändra viktiga aminosyror för att göra ett antigen som kommer att stimulera tvärskyddande antikroppar”, säger Tobin av biologiska Mimetika.

varje enskilt immunrefokuserat antigen har stimulerat oöverträffade cross-serotyp antikroppar

företaget har haft viss framgång med denna metod hittills. ”Varje enskilt immunrefokuserat antigen har stimulerat oöverträffade kors-serotypantikroppar”, säger han. Företagets ledande vaccinkandidat, känd som M5, har neutraliserat 41 av de 61 serotyper som det hittills har testats mot. Och även om M5 är baserat på ett A-virus, neutraliserar det B-virusserotyper lika bra.

”jag trodde aldrig att vi skulle få det bra av ett svar”, säger Tobin, som tillägger att han förväntar sig att se liknande framgång mot C-virusen när de utvecklar ett bra sätt att testa det. Företaget siktar på att starta fas I och II mänskliga försök under 2018.

tillbaka på Imperial College London är McLean skeptisk till hur effektiva de syntetiska epitoperna kommer att vara i praktiken. ”De kan arbeta i en experimentell miljö, men de avviker från den inhemska patogenen. Så vad händer när immunsystemet möter en infödd stam?”säger han.

Targeting capsid protein

McLeans eget arbete, som Tobins, är inriktat på att göra ett enda, tvärskyddande antigen. Han och hans kollegor sökte genomerna av en mängd olika rhinovirusstammar för mycket bevarade regioner som de delade. De hittade flera, men de flesta var för proteiner som stannar inom virushöljet eller den infekterade cellen. Ett vaccin behöver ett mål på virusets yta. Så småningom identifierade gruppen ett protein som heter VP0 som utgör en del av virusets yttre beläggning, eller kapsid, som delas av mer än 100 stammar. ”Vi trodde att det kan vara användbart att immunisera med det proteinet, och det kan ge oss cross-serotyp skydd”, säger McLean.

men istället för att försöka generera antikroppar vill McLean att hans vaccin inducerar T-celler som kan känna igen så många olika stammar som möjligt och att träna immunsystemets T-celler att reagera på ett mer lämpligt sätt mot rhinovirusinfektioner. Personer med kroniska lungsjukdomar tenderar att montera fel typ av immunsvar mot rhinovirus. De monterar ett TH2-svar, som McLean beskriver som ”en stor farlig röra” av inflammation, istället för det normala svaret på en virusinfektion, känd som ett TH1-svar. Genom att inkludera ett adjuvans som är känt för att producera ett TH1-svar, låter vaccinet immunsystemet veta hur det ska reagera nästa gång viruset uppträder. Att få kroppen att producera det TH1-svaret hjälper inte bara till att rensa infektionen, men kommer också att tona ner det ohjälpsamma Th2-inflammatoriska svaret som kan utlösa en astmaattack.

vi vill skeva immunsvaret tillbaka till ett mer gynnsamt T-cellsvar

”vi vill skeva immunsvaret tillbaka till ett mer gynnsamt T-cellsvar”, säger han.

McLean säger att han är” lite borta ” från fas i — mänskliga försök-den största utmaningen just nu är att hitta ett lämpligt adjuvans, eftersom viruspartiklarna själva inte främjar mycket av ett immunsvar på egen hand. Han måste också visa att hans kapsidprotein också kan ge resultat för C-virusen, som upptäcktes efter att han började detta arbete. ”För att övertyga någon att ge pengar för mänskliga försök måste vi visa att det fungerar för typ C också”, säger han.

det är ännu inte klart vilken av dessa tekniker som sannolikt kommer att resultera i ett framgångsrikt humant vaccin, men alla tre är värda att driva, säger Gern vid University of Wisconsin. ”Med 160 Plus serotyper kommer alla typer av virus att bli en stor utmaning”, säger han. ”Det är vettigt att driva flera tillvägagångssätt.”

och det förnyade intresset inom området börjar övertyga forskare och läkemedelsföretag att detta underutnyttjade område är en värdefull plats att sätta sina ansträngningar.

”en gång om du sa att du arbetade med ett vanligt förkylningsvaccin riskerade du att skratta åt”, säger Tobin. ”Det börjar förändras.”