Pinigil ng mga Ininhinyerong Bakuna sa Zika ang Impeksiyon sa mga Pangsanggol at ang Paglala ng Dengue sa mga Daga, Hindi sa mga Rhesus Monkey

Magkasabay na tinugunan ng dalawang disenyo ng bakuna ang proteksiyon at kaligtasan

Naprotektahan ng dalawang eksperimental na bakuna laban sa Zika, ang MutB at MutC, ang mga daga laban sa Zika virus matapos ang isang dosis ng bakuna. Pinigilan din ng mga ito ang pagkalat ng virus mula sa mga buntis na daga papunta sa kanilang mga fetus. Hindi naman pinalala ng immune serum na nalikha ang impeksiyon ng alinman sa apat na serotipo ng dengue virus sa mga iniulat na eksperimento. Tinugunan ng pag-aaral, na inilathala noong Hulyo 15, 2021 sa Nature Immunology, ang isang mahirap na suliranin sa paggawa ng bakuna: kung minsan, maaaring palalain ng mga antibody laban sa isang virus ang impeksiyon ng kaugnay nitong virus.

Mahalagang linawin ang pagkakaiba ng natuklasang ito at ng pahayag tungkol sa bakunang mRNA sa mga rhesus monkey. Gumamit ang pag-aaral sa MutB at MutC ng mga vector na adenovirus mula sa chimpanzee, na tinawag na AdC7, at ng mga modelo ng daga. Hindi ito pag-aaral ng bakunang mRNA at hindi ito nag-ulat ng mga eksperimento sa rhesus monkey. Sinusuportahan ng mga resulta ang isang paraan ng pagdidisenyo ng mas ligtas na antigen, ngunit hindi nito pinatutunayan na nabawasan ng bakunang mRNA ang panganib na ito sa mga primate o tao.

Inilarawan ng Chinese Center for Disease Control and Prevention sa buod ng pananaliksik noong 2021 kung paano binago ng mga mananaliksik ang tatlong pangunahing amino acid sa envelope protein ng Zika. Layunin nitong ilihis ang immune response palayo sa target ng antibody na iniuugnay sa paglala ng dengue, habang pinananatili ang mga target na lumilikha ng proteksiyon laban sa Zika.

Kabilang sa pangkat sina Gao Fu, Dai Lianpan at Yan Jinghua ng Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, bilang mga kaukulang awtor. Sina Dai, Xu Kun ng Hainan Medical University at Li Jinhe ng Beijing Institutes of Life Science ang magkakasamang nangungunang awtor. Protective Zika vaccines engineered to eliminate enhancement of dengue infection via immunodominance switch ang pamagat ng kanilang papel.

Bakit maaaring maging usapin sa kaligtasan ang mga antibody

Nangyayari ang antibody-dependent enhancement, o ADE, kapag kumakapit ang mga antibody sa isang virus ngunit hindi ito mabisang napapahina, at natutulungan pa itong makapasok sa ilang selulang immune. May mga receptor ang mga selulang ito na kumikilala sa antibody na nakakabit sa virus. Sa halip na pigilan ang impeksiyon, maaari pang palakasin ng interaksiyong ito ang impeksiyon sa mga selulang madaling mahawahan.

Lalong mahalaga ang usaping ito sa Zika at dengue dahil magkapareho ang ilang target ng mga antibody sa mga protinang nasa ibabaw ng dalawang virus. Naipapasa rin ang mga ito ng lamok na Aedes aegypti at nagkakapatong ang mga lugar kung saan kumakalat ang mga ito. Kaya kailangang suriin ang isang bakunang naglalayong pumigil sa Zika para malaman ang posibleng epekto nito sa susunod na impeksiyon ng dengue.

Inilarawan sa akademikong rebyu na Zika Virus Vaccines, na inilathala noong 2018 at mababasa sa PubMed Central, ang isang mahalagang babala mula sa Dengvaxia. Mas madaling magkaroon ng malubhang komplikasyon ng dengue ang mga batang walang naunang impeksiyon nito na tumanggap ng bakunang iyon kumpara sa mga batang hindi nabakunahan. Dahil dito, itinigil ang paggamit nito sa Pilipinas. Ipinakikita ng karanasang iyon kung bakit mahalaga ang kasaysayan ng naunang impeksiyon sa pagsusuri ng kaligtasan ng bakuna.

Hindi nito pinatutunayan na pare-pareho ang panganib ng lahat ng bakuna laban sa mga flavivirus. Kabilang sa mas malawak na pangkat ng virus na ito ang yellow fever at Japanese encephalitis, ngunit partikular na mga tugon ng antibody, disenyo ng bakuna at pagkakasunod-sunod ng mga impeksiyon ang tinatalakay sa mga ebidensiyang ito. Lalampas sa mga natuklasang iyon ang pagtrato sa ADE bilang pangkalahatang hadlang sa lahat ng bakuna sa pangkat na ito.

Mahalaga ang pagkakasunod-sunod ng mga impeksiyon

Pinag-iba ng rebyu noong 2018 ang sitwasyong may dengue immunity muna bago ang impeksiyon ng Zika at ang sitwasyong may Zika immunity muna bago ang impeksiyon ng dengue. Magkaiba ang mga biyolohikal na sitwasyong ito, kaya hindi awtomatikong maipapaliwanag ng resulta sa isa ang kinalabasan sa isa pa.

Noong panahong iyon, hindi ipinakita sa mga eksperimento sa rhesus monkey na may naunang dengue immunity ang pagdami ng Zika virus o paglala ng sakit matapos malantad sa Zika. Hindi rin ipinahiwatig ng paunang ebidensiya sa tao na lumalala ang Zika sa mga taong mayroon nang dengue immunity. Sa kabaligtarang pagkakasunod-sunod, gayunman, natuklasan sa mga pag-aaral sa mga primate na hindi tao ang pagtaas ng antas ng virus at mga senyas ng pamamaga matapos malantad sa dengue serotype 2 ang mga hayop na dati nang nagka-Zika.

Pagsapit ng 2021, binanggit sa buod ng Chinese CDC ang isang pag-aaral sa pangkat ng mga tao na inilathala sa Science noong 2020. Natuklasan dito na pinalala ng naunang impeksiyon ng Zika ang kasunod na impeksiyon ng dengue. Lalong nagbigay-katwiran ang natuklasang ito sa pagsusuri sa kaligtasan laban sa dengue habang ginagawa ang bakuna sa Zika. Ngunit hindi nito, sa sarili nito, pinatunayan na magdudulot ng malubhang dengue ang isang partikular na bakuna laban sa Zika.

Pagbabago sa target nang hindi sinisira ang protina

Nakatuon ang mga mananaliksik sa fusion loop, isang bahagi ng envelope protein ng Zika na tinatawag ding E protein. Ang epitope ay partikular na bahagi ng isang molekula na kinikilala ng isang antibody. May epitope sa fusion loop na maaaring makaakit ng mga antibody na kumakapit sa magkakaugnay na virus ngunit hindi maaasahang nagpapahina sa mga ito.

Maaaring lumikha ng panibagong problema ang basta pagbabago sa bahaging ito. Lubhang konserbado ang fusion loop sa magkakaugnay na mga virus, ibig sabihin, nanatiling magkahawig ang pagkakasunod-sunod nito sa paglipas ng ebolusyon. Kapag pabaya itong binago, maaaring masira ang estruktura ng protina at humina ang kakayahan ng bakuna na pasiglahin ang kapaki-pakinabang na immunity.

Sa halip, pinalitan ng pangkat ang pagkakasunod-sunod ng fusion loop ng Zika ng katumbas na pagkakasunod-sunod mula sa isang flavivirus na malayong kaugnay nito sa ebolusyon at nakahahawa lamang sa mga insekto. Binago ng pagpapalit na ito ang tatlong amino acid na mahalaga sa pagdikit ng mga antibody na iniuugnay sa ADE. Pagkatapos, sinuri ng mga mananaliksik ang mga binagong protina gamit ang mga antibody na nagbibigay-proteksiyon at mga antibody na iniuugnay sa paglala, upang makahanap ng mga disenyong nagpapanatili sa kanais-nais na pagkilala habang inaalis ang hindi kanais-nais na pagkilala.

Isinama sa mga bakunang AdC7 ang dalawang napiling disenyo, ang MutB at MutC. Sasakyan ang adenovirus vector na nagdadala ng mga tagubiling henetiko para sa isang antigen. Gumagamit naman ang bakunang mRNA ng messenger RNA upang ihatid ang gayong mga tagubilin. Maaaring ilantad ng dalawang platform na ito ang isang idinisenyong antigen sa immune system, ngunit magkaiba ang mga ito. Hindi pinatutunayan ng mga resulta sa isang platform ang bisa ng isa pa.

Mga kinalabasan sa mga eksperimento sa daga

Matapos ang isang dosis ng bakuna, naprotektahan ng MutB at MutC ang mga daga laban sa eksperimental na pagkalantad sa Zika. Iniulat sa buod ng Chinese CDC na walang nadetekta na virus sa mga sinuring target na tisyu. Inilarawan nito ang tugon bilang sterilizing immunity, ibig sabihin, sapat ang lakas ng proteksiyon upang walang madetekta na impeksiyon, sa halip na sintomas lamang ang mabawasan.

Sa mga buntis na daga, pinigilan din ng mga bakuna ang pagkalat ng virus sa mga fetus. Walang nadetekta na viral load sa mga inunan o utak ng fetus na sinuri. Pangunahing kinalabasan ito dahil kabilang sa pinakamalubhang epekto ng Zika ang microcephaly at iba pang depekto sa kapanganakan kapag nagkaroon ng impeksiyon habang nagbubuntis.

Dapat manatiling nakabatay sa konteksto ng eksperimento ang mga resultang ito. Hindi patunay na mapipigilan ng bakuna ang bawat impeksiyon sa fetus ng tao ang kawalan ng nadetekta na virus sa mga sinuring tisyu ng daga. Hindi nakasaad sa buod ang bilang ng mga hayop, detalyadong limitasyon sa pagdedetekta o tagal ng proteksiyon na kailangan upang lubos na masuri ang laki at tagal ng epekto.

Mas mahigpit na tanong ang tinutugunan ng resulta sa pagbubuntis kaysa kung napabababa lamang ng bakuna ang antas ng virus sa dugo. Binanggit sa rebyu noong 2018 na lubhang nabawasan ng ilang naunang eksperimento sa bakuna at antibody ang impeksiyon, ngunit may natukoy pa ring Zika RNA sa ilang inunan o tisyu ng fetus. Magkaugnay ang pagprotekta sa ina at ang ganap na pagpigil sa pagkalantad ng fetus, ngunit hindi magkapareho ang mga kinalabasang ito.

Pagsusuri sa lahat ng apat na serotipo ng dengue

Sinuri ng pangkat kung kaya bang palalain ng serum mula sa mga nabakunahang hayop ang impeksiyon ng dengue, gamit ang mga eksperimento sa laboratoryo at sa mga hayop. May apat na serotipo ang dengue, magkakaibang anyo ng virus na kailangang suriin nang magkakahiwalay sa pagtatasa ng kaligtasang ito. Saklaw ng iniulat na mga resulta sa MutB at MutC ang lahat ng apat.

Walang nakitang dengue ADE sa mga pagsusuring inilarawan gamit ang serum mula sa mga hayop na tumanggap ng binagong mga bakuna. Wala ring nakitang paglala sa mga eksperimento ng paglilipat ng serum, kung saan ibinigay sa mga tatanggap na hayop ang serum mula sa mga nabakunahang hayop. Nakakatulong ang ganitong mga eksperimento na ihiwalay ang ambag ng mga antibody na umiikot sa dugo sa iba pang bahagi ng tugon sa bakuna.

Mahalaga ang paghahambing sa hindi binago, o wild type, na disenyo. Pinalala ng serum na kaugnay nito ang sakit at pinabilis ang pagkamatay sa mga eksperimento sa hayop. Sinusuportahan ng pagkakaibang ito ang ideya na binago ng disenyo ng antigen ang kilos ng tugon ng antibody, sa halip na lumikha lamang ng bakunang nagpoprotekta laban sa Zika.

Hindi katumbas ng kawalan ng nakitang ADE sa mga sinuring kondisyon ang kawalan ng posibilidad ng ADE sa lahat ng kondisyon. Kailangang isaalang-alang sa mga susunod na pag-aaral ang konsentrasyon ng antibody, mga naunang impeksiyon at pagitan ng panahon mula nang mabakunahan. Partikular na nanawagan ang rebyu noong 2018 para sa maingat na pagsukat ng mga dati nang antibody laban sa flavivirus sa mga pag-aaral sa primate at mga klinikal na pagsubok.

Pagbabago sa tugon ng immune system

Inalam ng mga mananaliksik kung bakit nagkaiba ang kilos ng mga binagong disenyo. Sinuri nila ang mga receptor ng indibidwal na B cell sa mga selulang tumutukoy sa antigen mula sa mga kulani ng daga. Gumagawa ng mga antibody ang B cell, at nakatutulong ang mga receptor nito upang matukoy kung aling mga bahagi ng antigen ang nangingibabaw sa immune response.

Sa bakunang wild type, mahigit 60% ng mga sinuring receptor ng B cell ang gumamit ng tatlong pangkat ng mga germline gene. Ang mga minamanang bahagi ng gene na ito ay tumutulong sa pagbuo ng mga rehiyon ng antibody na kumikilala sa mga target. Nagpakita ang MutB at MutC ng mas kalat na padron ng paggamit ng gene, kaya nawala ang konsentrasyong nakita sa hindi binagong antigen.

Pagkatapos, gumawa ang pangkat ng mga kinatawang antibody mula sa mga nangingibabaw na pangkat. Tinutumbok ng mga antibody na nalikha ng bakunang wild type ang fusion loop, kumakapit sa lahat ng apat na serotipo ng dengue at nagpakita ng malaking ADE. Kaunti lamang ang pagkakapit ng mga nangingibabaw na antibody na nalikha ng MutB at MutC sa mga serotipo ng dengue, at walang ADE sa mga iniulat na pagsusuri.

Nagbigay ng pisikal na paliwanag ang pagsusuri sa estruktura ng MutC. Napanatili ng binagong protina ang pares na pagkakaayos ng E protein na mahalaga sa pagkilala ng mga antibody na nagbibigay-proteksiyon. Sa binagong fusion loop, nakasagabal ang mga pagbabago sa hugis at kargang elektrikal ng molekula sa pagdikit ng mga antibody na iniuugnay sa paglala. Magkakasamang ipinapaliwanag ng pagsusuri sa mga receptor, pagsusuri sa antibody at pag-aaral sa estruktura ang tinawag na immunodominance switch sa papel: lumayo ang tugon sa dating nangingibabaw na target.

Takdang-panahon at mga limitasyon ng ebidensiya

Bahagi ang mga natuklasan ng magkakaugnay na pananaliksik sa loob ng ilang taon. Nakatutulong ang malinaw na paghihiwalay ng mga petsa upang hindi maipakita ang naunang impormasyon tungkol sa mga klinikal na pagsubok o ang mas huling mga resulta sa daga bilang bagong tagumpay ng bakuna sa primate.

• 2015 hanggang 2016: Naging pandaigdigang emerhensiyang pangkalusugan ang epidemya ng Zika, at naging pangunahing alalahanin ang pinsala sa fetus.
• Mula 2016: Pinag-aralan ng pangkat ng mga mananaliksik sa China ang mga estruktura ng E protein ng Zika at mga antibody na nagbibigay-proteksiyon, na naging batayan ng muling pagdidisenyo ng antigen.
• 2018: Inilarawan sa akademikong rebyu ang mga pagsubok sa bakuna, mga pag-aaral sa proteksiyon sa hayop at mga hindi pa nalulutas na alalahanin tungkol sa paglala ng dengue at proteksiyon sa fetus.
• 2020: Iniugnay ng isang pag-aaral sa pangkat ng mga tao, na binanggit sa buod ng Chinese CDC, ang naunang impeksiyon ng Zika sa mas malubhang kasunod na dengue.
• Hulyo 15, 2021: Inilathala online sa Nature Immunology ang pag-aaral sa MutB at MutC.

Binanggit sa rebyu noong 2018 ang 13 nagpapatuloy na pagsubok sa bakuna laban sa Zika sa iba’t ibang platform, kabilang ang mga bakunang mRNA, DNA at inaktibong virus. Inilalarawan ng bilang na iyon ang kalagayan ng larangan noong panahong iyon, hindi ang kasalukuyang katayuan ng mga pagsubok. Gayundin, nakasaad sa mga ulat noong 2021 na wala pang aprubadong bakuna laban sa Zika noon; hindi nito pinatutunayan ang kasalukuyang katayuan sa regulasyon.

Walang resulta tungkol sa bisa sa tao, datos sa kaligtasan sa pagbubuntis ng tao o iskedyul ng klinikal na pagsusuri sa mga natuklasan sa MutB at MutC. Walang tinukoy na susunod na pagdinig, pasya ng regulasyon o petsa ng pagsisimula ng pagsubok. Kailangang suriin pa ang tagal ng proteksiyon, naunang pagkakalantad sa dengue, proteksiyon habang nagbubuntis at kung mananatiling kanais-nais ang tugon ng antibody habang nagbabago ang lakas nito sa paglipas ng panahon.

Partikular ang naging pagsulong: napanatili ng sadyang pagbabago sa antigen ang proteksiyon laban sa Zika habang inalis ang nadedetekta na paglala ng dengue sa mga eksperimento sa daga. Nagbibigay ito ng ebidensiya para sa isang estratehiya sa disenyo, habang hindi pa nalulutas ang magkakahiwalay na hakbang ng pagsusuri sa primate, klinikal na pagsubok at rebyu ng mga regulator.

Mahahalagang Punto

• Mga bakunang gumagamit ng AdC7 vector ang MutB at MutC na sinuri sa mga daga, hindi mga bakunang mRNA na sinuri sa rhesus monkey.
• Naprotektahan ng isang dosis ng bakuna ang mga daga laban sa Zika at napigilan ang nadedetekta na pagkalat sa mga tisyu ng fetus sa mga iniulat na eksperimento.
• Walang nakitang ADE sa immune serum laban sa alinman sa apat na serotipo ng dengue sa mga sinuring kondisyon.
• Binago ng disenyo ang tatlong pangunahing amino acid sa fusion loop ng E protein habang pinananatili ang mga target ng antibody na nagbibigay-proteksiyon.
• Sinusuportahan ng mga pagsusuri sa B cell at estruktura ang paglihis mula sa mga antibody na iniuugnay sa paglala ng dengue.
• Inilathala ang pag-aaral noong Hulyo 15, 2021, at hindi nito pinatunayan ang kaligtasan o bisa sa tao.