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VACUNAS SOLIDARIAS. UNA HUERFANA, LA DEL VIRUS DE LA INMUNODEFICIENCIA HUMANA
Jose AlcamiUnidad de Inmunopatologia del SIDA
Instituto de Salud Carlos IIICoordinador de la Red de Investigación en SIDA
2007
Failure of vaccinephase III trialsRETROVIROLOGO
BIOLOGOS MOLECULARESINMUNOLOGOS INVESTIGACIÓN CLINICA
LINEA DEL TIEMPO DEL SIDA
Descripcion de los primeros casos de SIDA
Los CDC alertan de una nueva epidemia
Aislamiento del VIH en el instituto Pasteur
Primer test diagnóstico
Primer antiretroviral, el AZT
1981 1983 1984 1986 1995 1996 2000
Test de carga viral
Inhibidores de la proteasa HAART
NNRTI
1998 2002
Coreceptores del VIH
Inhibidores de la Fusion
EPIDEMIOLOGIA SALUD PUBLICA COMPROMISO SOCIAL Y POLITICO
Industria farmaceutica
Academia y agencias gubernamentalesOrganizaciones no gubernamenales
Antagonistas CCR5Inhibidores de la integrasa
30 AÑOS DE HISTORIA. EL SKI LINE DEL SIDA
EL SKY LINE DEL SIDA
And the winner is ….VIH“EL VIRUS MEJOR CONOCIDO”
2010
Los grandes desafíos Mejorar la supervivencia de los pacientes tratados Extender el tratamiento a todos los pacientes Frenar la extensión de la epidemia La obtención de una vacuna preventiva La curación o erradicación viral
EL SKY LINE DEL SIDA
Los nuevos desafíos
1986 DISEMINACION DE LA EPIDEMIA 1996
Y Africa se tiñó de rojo…
Los años de plomo
Number of People Receiving ARV in Low and Middle-Income Countries, 2002-2008
1: Souteyrand: IAS 2009 – WELBD 105At the end of 2008 3.8-4.3 million on ART 1
> 6 million still excluded…
EL SKY LINE DEL SIDA
Los grandes desafíos científicos
• Curar el SIDA Erradicar el VIH• Conseguir una vacuna preventiva eficaz
¿CUANDO TENDREMOS UNA VACUNA FRENTE AL VIH?
¿ES POSIBLE UNA VACUNAFRENTE AL VIH?
NO LO SABEMOS
El SIDA COMO PARADIGMA Y DESAFIOLA OBTENCION DE UNA VACUNA PREVENTIVA
VACUNAS FRENTE AL VIH/SIDA
Los distintos abordajes intentados Los ensayos clave de cada fase Los mecanismos de escape viral Las perspectivas planteadas
ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UNA VACUNA FRENTE AL VIH
UNA VACUNA FRENTE AL VIH
MODELOS CLÁSICOS DE VACUNAS-Virus atenuados-Vacunas inactivadas-Vacuna de subunuidades: gp120
1984 20001990 2005 2010
Inducir anticuerpos neutralizantes de amplio espectro
VIRUS ATENUADOS Baja seguridad
VIRUS INACTIVADOSBaja inmunogenicidad
PROTEINAS VIRALES
UNA VACUNA FRENTE AL VIH
UNA VACUNA FRENTE AL VIH
PROTEINAS VIRALES• Eficaz en hepatitis B• Dudas previas en el caso del VIH • No cubren un amplio espectro de variabilidad• Ensayos previos no se indujeron Ac de amplio espectro
PEPTIDOSANTIGENICOS
• Permiten mayor cobertura del espectro de variabilidad
• Menos inmunogénicos
Pitisuttithum P et al. J Infect Dis. 2006;194:1661-71
Randomized, double-blind, placebo-controlled efficacy trial of a bivalent recombinant glycoprotein 120 HIV-1 vaccine among
injection drug users in Bangkok, Thailand.
-IVDU- AIDSVAX B/E contains 2 rgp120 HIV‐1 envelope antigens: 1 from a CXCR4‐dependent laboratory‐adapted subtype B strain (MN), and 1 from a CCR5‐dependent primary subtype CRF01_AE isolate (A244), each produced from stable, transfected CHO cell lines
Pitisuttithum P et al. J Infect Dis. 2006;194:1661-71
Randomized, double-blind, placebo-controlled efficacy trial of a bivalent recombinant glycoprotein 120 HIV-1 vaccine among
injection drug users in Bangkok, Thailand.
Pitisuttithum P et al. J Infect Dis. 2006;194:1661-71
Randomized, double-blind, placebo-controlled efficacy trial of a bivalent recombinant glycoprotein 120 HIV-1 vaccine among
injection drug users in Bangkok, Thailand.
Tiempo hasta inicio de tratamiento en sujetos infectados
Ensayos gp120 recombinante
Primer ensayo en fase III
FRACASOCRONICA DE UNA MUERTE ANUNCIADA
UNA VACUNA FRENTE AL VIH
ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UNA VACUNA FRENTE AL VIH
UNA VACUNA FRENTE AL VIH
FRACASO DE LOS MODELOS CLÁSICOS-Virus atenuados: la gran decepción-Fracaso de vacunas inactivadas-El espejismo de la hepatitis B-Decepción de los anticuerpos
1984 2000
VACUNAS CELULARES
1990 2005 2010
Inducir respuestas celularesque controlen la infección
Respuesta celular. Protege de la propagación-Envuelta viral -Proteínas del core-Proteínas reguladoras
Se ha descrito una potente y eficaz respuesta celular
• Primoinfección• LTNP• Interrupciones de tratamiento• Modelos animales• Modelos de vacunación
UNA VACUNA FRENTE AL VIH
J Exp Med 2000;191:1921-1931
VACUNAS CELULARES FRENTE AL VIH
EXPRESION POR VECTORES VIRALES
Poxvirus
Adenovirus
VACUNAS CELULARES FRENTE AL VIH
ENSAYOS CLINICOS CON LOS NUEVOS CANDIDATOS
• Fase I/II Canarypox Uganda (B) 1999• Fase III Canarypox + gp120 Thailand and
USA (B/E)• Fase I : DNA+MVA. Uganda (A) Enero 2003• Fase II : DNA+MVA in Kenya IAVI-OXAVI-
KAVI (2003)• Fase I: Adenovirus+Canarypox• Fase II TOC trial: Adenovirus (STEP)• Fase II TOC trial: Adenovirus+DNA (2007)
VACUNAS CELULARES FRENTE AL VIH
ENSAYO STEP. MERCK V520 Protocolo 023/HVTN 502)
• Fase II, aleatorizado, multicentrico, doble ciego.• 3000 voluntarios aleatorizados 1:1 a recibir tres
dosis de vacuna o placebo.• Inmunógeno: Adenovirus 5 portador de
secuencias del VIH gag-pol-nef. Placebo: agua• Los pacientes fueron estratificados en 4 grupos
en función de su exposición previa a Adenovirus determinada por la presencia de Anticuerpos frente a adenovirus.
VACUNAS CELULARES FRENTE AL VIH
ENSAYO STEP. MERCK V520 Protocolo 023/HVTN 502)• 24 infectados en el grupo vacunado (n=741) y 21 infectados
en el grupo placebo (n=762)• CV en vacunados e infectados 40.000 copias, frente a 26.000
en infectados no vacunados (NDS).
CONCLUSIONES• La vacunación no fue protectora frente a la infección ni
disminuyó la CV basal en los pacientes infectados.• En aquellos pacientes con respuesta inmune previa a
Adenovirus la vacunación aumento la tasa de infección de manera significativa (OR 2.3, intervalos 1.1-4.7)
ESTE RESULTADO PROVOCÓ UNA GRAN CRISIS
VACUNAS CELULARES FRENTE AL VIH
ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UNA VACUNA FRENTE AL VIH
UNA VACUNA FRENTE AL VIH
FRACASO DE LOS MODELOS CLÁSICOS-Virus atenuados: la gran decepción-Fracaso de vacunas inactivadas-El espejismo de la hepatitis B-Decepción de los anticuerpos
1984 2000
VACUNAS CELULARES-Inducción de respuestas celulares-Ausencia de protección-Control de la replicación-Ensayos decepcionantes en el paso a humanos
1990 2005 2010
ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UNA VACUNA FRENTE AL VIH
UNA VACUNA FRENTE AL VIH
FRACASO DE LOS MODELOS CLÁSICOS-Virus atenuados: la gran decepción-Fracaso de vacunas inactivadas-El espejismo de la hepatitis B-Decepción de los anticuerpos
1984 2000
DESARROLLO DE NUEVOS VECTORES-Inducción de respuestas celulares-Ausencia de protección-Control de la replicación-Ensayos decepcionantes en el paso a humanos
1990 2005
¿HAY UN PAPEL PARA VACUNAS CELULARES POST-STEP Utilizar vectores poxvirales Utilizar vacunas que combinen respuesta celular y Ac Vacunas celulares como vacunas terapeúticas
2010
Pox vector-based HIV/AIDS vaccine expressing Env, Gag, Pol and Nef proteins of HIV-1 subtype B (MVA-B) in HIV
uninfected volunteers
Proportion of responders (positive ELISPOT responses) at each time point.
OTRAS VACUNAS CELULARES: POXVIRUS
0102030405060708090
100gag
envgpn
0 4 6 8 16 18 20 48 anyWEEKS
prop
ortio
n of
resp
onde
rs
(Garcia F et al, Vaccine 2011)
Freq
uenc
y of
resp
onde
rs (%
)
Weeks8 18 48
0
20
40
60
80
100
45.8%
95.8 %
72.7%
10
100
1000
10000
<50
100000
Weeks
Log
Mea
n Ti
ter
8 18 48V P V P V P
p= 1.43e-05p= 3.13e-05
p= 0.06
A B
Binding antibody response rate against HIV gp160 (A and B)) at weeks 8, 18 and 48. A Magnitude. B Proportion of responders. Circles represent individual values. Dashed line represents the threshold considered as positive response. V: Vaccinated. P: Placebo
Pox vector-based HIV/AIDS vaccine expressing Env, Gag, Pol and Nef proteins of HIV-1 subtype B (MVA-B) in HIV uninfected volunteers
OTRAS VACUNAS CELULARES: POXVIRUS
(Garcia F et al, Vaccine 2011)
COMBINACION DE VACUNAS CELULARES Y HUMORALES: canarypox+gp120
COMBINACION DE VACUNAS CELULARES Y HUMORALES: canarypox+gp120
COMBINACION DE VACUNAS CELULARES Y HUMORALES: canarypox+gp120
(p=0.048)
COMBINACION DE VACUNAS CELULARESY HUMORALES: canarypox+gp120
COMBINACION DE VACUNAS CELULARESY HUMORALES: canarypox+gp120
IMMUNE-CORRELATES ANALYSIS OF RV144 TRIALHaynes BF N Engl J Med. 2012;366:1275-86
IMMUNE-CORRELATES ANALYSIS OF RV144 TRIAL
ANALISIS MULTIVARIABLE
Haynes BF. N Engl J Med. 2012;366:1275-86
Marcadores de eficacia en el ensayo RV144
• El aumento de IgA en suero capa de unir la envuelta del VIH se asoció con un riesgo mayor de infección.
• La hipótesis es que la IgA monomérica sin capacidad neutralizante, bloquearía los sitios de unión de anticuerpos IgG con capacidad neutralizante y empeoraría su capacidad efectora y de protección.
Haynes BF. N Engl J Med. 2012;366:1275-86
IMMUNE-CORRELATES ANALYSIS OF RV144 TRIALHaynes BF N Engl J Med. 2012;366:1275-86
• Riesgo acumulado de infección estratificando a los pacientes por el grado de unión a la proteína recombinante gp70-V1V2.
• El grado de protección de los pacientes con altos niveles de anticuerpos que unían la proteína recombinante gp70-V1V2 fue del 60%.
• ¿Es este un parámetro sustitutivo de protección o es únicamente un marcador de aquellos pacientes que desarrollaron una respuesta eficaz?
Haynes BF. N Engl J Med. 2012;366:1275-86
ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UNA VACUNA FRENTE AL VIH
1984 20001990 2005 2010
UNA VACUNA FRENTE AL VIH
1984-2OO4. FRACASO DE LOS MODELOS CLÁSICOS
1984 2000
2000-2010 VACUNAS CELULARES
1990 2005
2005-VACUNAS INDUCTORAS DE ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES DE AMPLIO ESPECTRO
2010
ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UNA VACUNA FRENTE AL VIH
UNA VACUNA FRENTE AL VIH
FRACASO DE LOS MODELOS CLÁSICOS-Virus atenuados: la gran decepción-Fracaso de vacunas inactivadas-El espejismo de la hepatitis B-Decepción de los anticuerpos
1984 2000
VACUNAS CELULARES-No protectoras-Efectos limitados en el control de la replicación -Necesidad de nuevos prototipos más potentes-Posible papel como vacunas terapéuticas
1990 2005
ERA POST-STEPRESURRECCION DE LOS ANTICUERPOS
2010
• Respuesta humoral. Alta cantidad, baja calidad-Envuelta viral -Proteínas del core-Proteínas reguladoras
POR LO GENERAL LOS ANTICUERPOS
NEUTRALIZANTES NO SON EFECTIVOS
•Estructura de la envuelta viral•Variabilidad de la envuelta viral•Modificaciones post-traduccionales de la envuelta
UNA VACUNA FRENTE AL VIHEL DESAFIO: GENERAR ANTICUERPOS
Dominio de interacción con CD4
Dominios variables
gp41 Dominio de fusión
Envuelta viral
Dominio de interaccióncon los coreceptores
gp120
Estructura de la envuelta viral
UNA VACUNA FRENTE AL VIHEL DESAFIO: GENERAR ANTICUERPOS
Exposicióndel dominiode fusión
2 trímeros env
E) Formación estructura6-hélices. Fusión de las membranas
D) Liberación del dominio de fusión y anclaje en las membranas viral y celular.
A) Envuelta VIH
CD4
Exposición del dominio de unión
al correceptor
C) Interacción conlos coreceptores
B) Interacción con CD4 y cambio conformacional de la gp120
gp120
gp41HR1
HR2
correceptor
Dinámica del proceso de fusión
Viral envelope
gp41
2G12
2F5
CD4bsgp120
b12
4E10/Z13
(Burton D. Human neutralizing antibodies and a vaccine for HIV-1. XIV International AIDS Conference [Abstract nº201])
Tipos de anticuerpos neutralizantes. Dominios de neutralización
α dominio interacción coreceptores
α dominio de fusión
α dominio interacción CD4
α dominios variables
Estructura de la envuelta y anticuerpos neutralizantes
Neutralizing HIV Antibody Titers of Sequential Plasma Specimens against
Autologous Virus
DatesVirus
(months) 0 3 6 9 12 15 18 21 25
9/2/99 0 26 219 675 1403 2670 2089 2190 2363 241111/29/99 3 29 179 1024 2151 3733 3152 2808 2953 30862/29/00 6 27 35 78 358 1769 1939 2247 3112 43455/31/00 9 36 67 82 200 795 1078 1371 2208 33758/30/00 12 19 48 36 64 76 166 556 937 140711/22/00 15 29 43 64 76 90 119 374 721 12342/14/01 18 42 65 61 152 117 134 122 289 5265/30/01 21 41 66 82 84 85 113 78 107 2969/11/01 25 42 62 56 62 85 77 55 61 95
Control
NL43 17 138 294 956 1172 953 1584 1868 2143JRCSF 24 37 35 60 87 97 105 152 209
Plasma (months)
(D.Richman Rapid evolution of the neutralizing antibody response following primary HIV infection.XIV International AIDS Conference . [Abstract nº1051])
DINAMICA DEL PROCESO DE GENERACION DE ANTICUERPOS
RECONOCIMIENTO DEL ANTIGENO
REORDENAMIENTO GENETICO
ANTICUERPOS DE AMPLIO ESPECTROBAJA AFINIDAD
ANTICUERPOS DE AMPLIO ESPECTROALTA AFINIDAD
MUTACION SOMATICA
Desafío para conseguir una vacuna frente al VIH
Forma inusual de bNAb• HCDR3 largo• Dirigidos frente a estructuras glicano• Muy poco frecuentes (<1% Ac tienen esa estructura)
Se necesita expandir LB para que generen anticuerpos de alta afinidad• No se generan de manera basal• Requieren un elevadisimo número de mutaciones• Impacto de la infección VIH sobre el sistema humoral
Generar anticuerpos de estructura especial y alta afinidad
ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UNA VACUNA FRENTE AL VIH
FRACASO DE LOS MODELOS CLÁSICOS-Virus atenuados: la gran decepción-Fracaso de vacunas inactivadas-El espejismo de la hepatitis B-Decepción de los anticuerpos
1984 2000
DESARROLLO DE NUEVOS VECTORES-Inducción de respuestas celulares-Ausencia de protección-Control de la replicación-Ensayos decepcionantes en el paso a humanos
1990 2005
VACUNAS GENERADORAS DE ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES¿SON POSIBLES?¿HAY ALGUNA BUENA NOTICIA?
2010
UNA VACUNA FRENTE AL VIHEL DESAFIO: GENERAR ANTICUERPOS
Gonzalez et al. Current HIV Research. 2010
4E10/ Z132F5
Oligomannose glycans
b12 HJ16
VRC01/02
CD4i Abanti-V3 Ab
PG9/PG16
gp41
gp120
Variable loops
CD4bs
CoRbs 2G12
BUENA NOTICIA 1. ESOS ANTICUERPOS EXISTEN
UNA VACUNA FRENTE AL VIHEL DESAFIO: GENERAR ANTICUERPOS
(Burton D. Human neutralizing antibodies and a vaccine for HIV-1. XIV International AIDS Conference [Abstract nº201])
Structure of b12 neutralising antibody
2G12 Anticuerpo dirigido frente a estructuras glicano• Se une con igual afinidad a Candida Albicans que a gp120•Identificación de dichos epítopos/anticuerpos en el Sindrome de Guillain-Barré • Sistemas de produccion de mann-8 en Sacharomices Cerevisiae: inmunización en conejos induce anticuerpos neutralizantes similares a 2G12 que neutralizan el VIH• Modificacion para aumentar su inmunogenicidad.• Acoplamiento a nanoparticulas para aumentar la estabilidad del epítopo.
ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES ¿QUE TIENEN QUE NO TENGAN LOS OTROS?
BUENA NOTICIA 2LOS ANTICUERPOS DE AMPLIO ESPECTRO SON MÁS
FRECUENTE DE LO QUE CREÍAMOS
Pacientes “Neutralizadores de Elite”• Presentan anticuerpos neutralizantes frente a >50% de las variantes del VIH• Alta afinidad• Su estudio ha permitido identificar nuevos dominios de neutralización en la gp160
pg9/pg16Wu X,. Science 2010.
Walker LM, Science 2009
VRC01/VRC02
VRC01/VRC02- dominio de unión a CD4
pg9/pg16-dominio conformación trimérica en la gp160
Estrategia de vacunas en reversoEstudiar los anticuerpos para generar los Antigenos
Estrategia de vacunas en reversoEstudiar los anticuerpos para generar los Antigenos
Encontrar “Founder Neutralizers”Estudiar sus anticuerposGenerar bancos de envueltas fundadorasSeleccionarlas por bindingGenerar inmunógenos con alta afinidad frente a Ac founder
UNA VACUNA FRENTE AL VIH
2010
EL GRAN DESAFIO: GENERAR VACUNAS INDUCTORAS DE ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES DE AMPLIO ESPECTROLogros- Conocemos la estructura de la gp160- Comprendemos los mecanismos de escape a los anticuerpos- Se han caracterizado anticuerpos de amplio espectro- Son más frecuentes de lo que creíamos, los sintetizan muchos pacientes- La variabilidad de los virus fundadores es limItada y nos da una ventana de actuaciónDesafíos- Anticuerpos de nueva estructura- Generar anticuerpos de alta afinidad requiere mucho tiempo- Diseñar inmunógenos capaces de inducir estos anticuerpos
1984 1994
1999 2004
UNA VACUNA FRENTE AL VIHUNA NECESIDAD IMPERIOSA
Unidad de Inmunopatología del SIDAMayte Perez-Olmeda
Mayte CoirasMercedes Bermejo
Luis-Miguel BedoyaJavier García-Perez
Nuria gonzálezMaría-Rosa López-Huertas
Marïa Sanchez del CojoEsther Calonge
Elena MateosAmparo Alvarez
Almudena CascajeroAlejandro Muñoz
Olga Palao
José alcamí
Hospital Clinic de Barcelona
Sonsoles Sanchez-PalominoEloisa Yuste
Montserrat PlanaFelipe García
Jose María MiróTeresa Gallart
José María Gatell