Tren dan Kemajuan Vaksin terhadap PMK
Faktor terpenting dalam program pengendalian berbasis vaksinasi adalah jenis dan kualitas vaksin yang tersedia. Vaksin PMK adalah salah satu vaksin hewan pertama yang dikembangkan pada awal abad ke-19 dan merupakan salah satu yang paling banyak digunakan dari semua vaksin mamalia, dengan lebih dari dua miliar dosis diproduksi setiap tahun. Vaksin yang tersedia tidak mencegah infeksi primer dan hanya menawarkan perlindungan dari penyakit klinis umum. Paparan FMDV pada hewan yang divaksinasi menyebabkan infeksi tanpa munculnya gejala klinis, dan seringkali hewan memperoleh tahap pembawa di mana ia melepaskan virus secara diam-diam. Namun, vaksin yang sangat kuat dan aman masih ditunggu. Kemajuan dalam vaksin PMK telah didiskusikan dari waktu ke waktu. Pada bagian ini, kami meninjau secara singkat berbagai vaksin konvensional dan generasi baru yang tersedia dan menilai manfaat, kerugian, dan kelayakannya untuk digunakan untuk pengendalian PMK di India. Saat ini, seluruh vaksin virus yang tidak aktif digunakan dalam FMDCP di India. Pencarian vaksin alternatif atau penyempurnaan vaksin yang ada yang sesuai dengan kondisi India sedang berlangsung. Kemajuan dalam vaksinologi telah membuka jalan untuk merancang dan mengembangkan vaksin PMK yang efektif dengan pendekatan baru seperti vaksin DNA, vaksin nabati yang dapat dimakan, vaksin vektor, vaksin subunit, vaksin partikel mirip virus, vaksin peptida, dan lain-lain. Namun, keberhasilan penerapannya sebagai alternatif dari vaksin konvensional berbasis virus secara keseluruhan masih harus dibuktikan.
Vaksin Whole Virus yang Tidak Aktif
Vaksin PMK yang tidak aktif adalah yang paling umum
digunakan secara global. Biasanya, seluruh virus ditumbuhkan dalam kultur
suspensi dan diinaktivasi secara kimiawi, sebagian besar oleh binary
ethylenimine (BEI) dan dicampur dengan adjuvant. Tersedia formulasi berbasis
air, minyak, dan aluminium. Paling sering, lebih dari satu serotipe dimasukkan
dalam formulasi vaksin tergantung pada produsen dan situasi epidemiologis di
negara tersebut. Awalnya, vaksin polivalen aluminium hidroksida dan saponin adjuvant
quadrivalent yang terdiri dari serotipe O, A22, C, dan Asia 1 digunakan di
India. Vaksin quadrivalent yang terdiri dari serotipe O, A, C, dan Asia 1
diproduksi hingga tahun 2003. Saat ini, formulasi vaksin yang mengandung tiga
strain serotipe O, A, dan Asia 1 digunakan di India. Informasi lebih rinci
tentang kombinasi serotipe spesifik yang digunakan di berbagai wilayah di dunia
ditinjau di tempat lain. Muatan antigen dalam formulasi vaksin bervariasi dari
tiga hingga enam PD50. Vaksin yang sangat terkonsentrasi dengan 6PD50 yang
memberikan perlindungan dalam waktu satu minggu setelah pemberian sangat
membantu jika terjadi wabah di daerah bebas PMK. Kontrol kualitas yang ketat
sama pentingnya untuk pemilihan strain vaksin untuk memastikan perlindungan
yang memadai. FAO dan pedoman yang direkomendasikan OIE untuk pengujian kontrol
kualitas termasuk identitas, sterilitas, keamanan, potensi, kemanjuran, dan
deteksi protein non-struktural FMDV. Kerugian yang terkait dengan penggunaan
formulasi vaksin yang tidak aktif termasuk durasi kekebalan yang singkat,
termolabilitas, dan kebutuhan akan fasilitas tingkat keamanan hayati III yang
sangat diatur untuk mencegah kebocoran virus selama produksi vaksin. Selain
itu, bahkan formulasi vaksin yang dimurnikan terkadang mengandung non-structural
proteins (NSPs), yang mengarah pada induksi antibodi terhadap NSP dan gangguan
pada differentiation of infected from vaccinated animals (DIVA).
Vaksin Inaktif Virus yang Dimodifikasi
Berbagai kelompok telah mengembangkan vaksin inaktif dengan
virus yang dimodifikasi untuk mengatasi keterbatasan vaksin inaktif virus tipe
liar, seperti kurangnya DIVA yang sangat mudah dan kebutuhan akan fasilitas
tingkat keamanan hayati III. Vaksin ini memberikan kompatibilitas DIVA tanpa
perlu memurnikan protein non-struktural. Selain itu, virus dapat tumbuh dalam
sistem kultur sel tetapi tidak berbahaya bagi hewan target, sehingga mengurangi
kebutuhan fasilitas tingkat keamanan hayati III untuk pembuatan vaksin. Dengan
meningkatnya pengetahuan tentang faktor virulensi virus, virus baru yang
dimodifikasi dalam bentuk vaksin yang dilemahkan sedang dikembangkan. Awalnya,
virus yang dimodifikasi yang tidak memiliki wilayah pengkodean protease
pemimpin (leaderless) diikuti oleh inaktivasi BEI terbukti memberikan kekebalan
yang sama dengan virus tipe liar. Selanjutnya, Uddowla dan rekan kerja
memodifikasi lebih lanjut virus tanpa pemimpin dengan memutasi protein 3B dan
3D untuk meningkatkan kemampuan DIVA. Pada baris yang sama, penghapusan
beberapa residu dalam protein 3A menunjukkan efektivitas yang sama pada babi
tetapi masih perlu diuji pada sapi.
Studi serupa telah dimulai di India selama beberapa tahun
terakhir dengan tujuan memanfaatkan vaksin yang ada yang digunakan dalam
program kontrol. Dalam satu penelitian, sebagian besar protein 3A dan 3B
dihapus dari strain vaksin India serotipe O (IND/O/R2/1975), dan kinetika
pertumbuhan yang sebanding dari versi yang dihapus dan versi liar ditunjukkan
dalam sel budaya. Demikian pula, sebagian dari 3A di wilayah terminal-C dan 3B1
dan 3B2 lengkap telah dihapus dari strain vaksin serotipe Asia 1 (IND/Asia
1/491/1997). Virus mutan menunjukkan titer infektivitas yang sebanding dengan
virus tipe liar dalam sistem kultur sel. Bagian 3A dan 3B yang dihapus
digunakan untuk mendeteksi antibodi sebagai uji DIVA pendamping dalam kedua
penelitian. Dalam penelitian lain, urutan pengkodean histidin-tag 6x dimasukkan
dalam loop VP1 GH dari strain vaksin serotipe O (IND/O/R2/1975). Modifikasi
memungkinkan pemurnian virus secara cepat menggunakan teknik kromatografi
afinitas logam amobil dengan kontaminasi DNA dan protein inang yang berkurang
secara signifikan. Virus mutan ini perlu diuji pada hewan sebagai kandidat
vaksin sebelum aplikasinya dalam formulasi vaksin. Meskipun vaksin penanda
penghapusan tersebut menawarkan kepatuhan DIVA yang lebih baik, mereka masih
membutuhkan penanganan keamanan hayati untuk produksi massal.
Live Attenuated Vaccines
Keuntungan terbesar dari live attenuated vaccines (LAV)
adalah kemampuannya untuk menginduksi kekebalan jangka panjang. LAV awal adalah
virus jalur kultur sel tinggi; namun, mereka tidak digunakan lebih lanjut mengingat
kemungkinan kembali ke bentuk virulen. Kemajuan dalam virologi molekuler
memungkinkan untuk mengubah gen yang bertanggung jawab atas virulensi,
mengurangi kemungkinan reversi pada inang. Para pekerja telah menciptakan virus
yang dimodifikasi dengan mengubah gen yang merusak, mengubah ketepatan
replikasi, dan deoptimasi kodon, dan ini menunjukkan perlindungan pada hewan
dengan tingkat keberhasilan yang bervariasi. Modifikasi protein pemimpin FMDV
atau dengan mengubah salah satu dari dua situs inisiasi translasi dalam virus
telah dibuktikan, meskipun penelitian pada hewan terbatas. Itu menunjukkan
bahwa RNA yang membawa penghapusan loop batang di 3′ UTR pada genom FMDV
serotipe-O tidak berbahaya ketika diinokulasi pada babi tetapi menimbulkan
respons imun humoral dan seluler tertentu.
Atenuasi virus polio ditunjukkan dengan deoptimasi kodon.
Pendekatan baru ini menawarkan keamanan yang lebih tinggi dari strain vaksin
PMK tanpa mempengaruhi antigenisitas selain mengandung urutan penanda untuk
membedakan strain vaksin dari isolat lapangan. Terlepas dari keberhasilan awal,
masih banyak yang harus dilakukan sebelum vaksin hidup yang dilemahkan yang
berhasil dikembangkan untuk melawan PMK.
Vaksin Viral Vector
Beberapa kelompok menggunakan vektor virus mamalia, termasuk
poxvirus, virus herpes, dan adenovirus, untuk mengirimkan sekuens FMDV untuk
ekspresi protein struktural pada hewan yang divaksinasi, yang mengarah pada
induksi respons imun efektif yang diarahkan ke FMDV. Virus Vaccinia dan
adenovirus manusia telah menjadi vektor virus yang paling umum digunakan. Hanya
perlindungan parsial yang diperoleh dalam studi awal, sementara modifikasi
selanjutnya menghasilkan vaksin dengan kualitas yang lebih baik. Sampai saat
ini, adenovirus manusia yang cacat replikasi rekombinan adalah vektor paling
menjanjikan yang mampu mengirimkan urutan kapsid FMDV ke dalam hewan. Vektor
adenovirus yang membawa kapsid dan daerah pengkode 3Cpro telah mencapai
perlindungan lengkap pada babi dan sapi. Dalam pengaturan endemik, injeksi
booster pada sapi dapat lebih meningkatkan respon antibodi penetralisir. Ini
adalah faktor kunci yang penting jika vaksin akan digunakan dalam pengaturan
endemik di India. Vaksin masih disempurnakan dengan memasukkan wilayah
pengkodean 2B panjang penuh, dengan peningkatan sintesis protein kapsid FMDV,
atau dengan memasukkan motif RGD ekstra untuk meningkatkan transduksi
adenovirus dalam sel dendritik imun.
Upaya dilakukan untuk mengembangkan sistem pengiriman vaksin
yang dimediasi adenovirus untuk jenis vaksin FMDV India. Adenovirus rekombinan
tipe 5 yang mengekspresikan kapsid dan 3Cpro dikembangkan untuk ketiga galur
vaksin India saat ini bekerja sama dengan United States Department of
Agriculture Plum Island Animal Disease Center laboratory (USDA, PIADC).
Formulasi monovalen dan trivalen (aplikasi gabungan dari konstruksi virus
rekombinan individu untuk masing-masing dari tiga serotipe) vaksin diuji pada
sapi India. Data menunjukkan bahwa vaksin Ad5-FMD rekombinan monovalen
menunjukkan imunogenisitas pada pemberian tunggal, sedangkan hasil uji coba
hewan yang melibatkan vaksin multivalen tidak menggembirakan. Pengiriman kapsid
FMDV yang dimediasi adenovirus rekombinan adalah salah satu strategi yang
paling menjanjikan dari vaksin generasi baru, dan formulasi monovalen dapat
digunakan untuk wabah PMK di daerah yang sebelumnya bebas PMK. Namun,
penerapannya dalam pengaturan endemik masih menjadi bahan diskusi, karena
respon imun variabel diperoleh untuk serotipe virus yang berbeda, yang
dikaitkan dengan efisiensi variabel poliprotein (P1-2A).
Vaksin Virus-Like Partikel
Virus-like particles (VLP), yang juga disebut kapsid virus
kosong, kekurangan asam nukleat dan diproduksi secara alami secara in vitro.
VLP menawarkan beberapa keuntungan, termasuk peningkatan kemampuan DIVA,
pengurangan kebutuhan akan fasilitas tingkat keamanan hayati III, dan ekonomi.
Secara konvensional, VLP diproduksi dalam sistem pengekspresian baculovirus
yang diikuti dengan pemurnian. VLP dikembangkan untuk strain vaksin India yang
melindungi marmut dari tantangan homolog. Beberapa perbaikan telah dilakukan
dalam produksi VLP menggunakan vektor promotor ganda, 3Cpro, atau menggunakan
kaset DNA komplementer bicistronic yang berisi dua bingkai pembacaan terbuka
yang mengkodekan gen kapsid FMDV (P1-2A) dan 3Cpro yang dipisahkan oleh ribosom
internal. situs masuk. Dalam studi lain, mutasi di wilayah VP2 meningkatkan
termostabilitas VLP dan menghasilkan perlindungan yang cukup pada kelinci
percobaan. Virus penyakit hemoragik kelinci telah berhasil terbukti menjadi
platform yang baik untuk ekspresi VLP untuk menginduksi respons imun terhadap
epitop asing yang dimasukkan pada tikus. Sebuah studi menunjukkan respon imun
yang baik menggunakan VLP chimeric yang mengandung epitop sel T dari protein 3A
dari FMDV. Namun, kelayakan dan penerapannya untuk produksi dan penggunaan
skala besar di daerah endemik perlu diselidiki.
Penelitian lain menggunakan baculovirus ulat sutera
rekombinan yang mengandung daerah pengkode protease P1-2A dan 3C utuh dari FMDV
serotipe Asia 1 atau serotipe A untuk mengimunisasi dan berhasil melindungi
ternak. VLP strain vaksin India juga telah diekspresikan dalam ulat sutra Eri
tetapi belum diuji pada hewan. Seperti halnya pengiriman yang dimediasi vektor
adenovirus, VLP memiliki nilai potensial sebagai alternatif untuk vaksin
inaktif konvensional. Keuntungan terbesar adalah penghematan biaya atas
alternatif lain. Baru-baru ini, Xiao dkk. mendemonstrasikan kegunaan VLP yang
diekspresikan dalam sistem prokariotik untuk melindungi ternak.
Vaksin DNA
Secara teoritis, vaksin DNA menawarkan beberapa keuntungan,
termasuk penggabungan yang cepat dari sekuens gen lebih dari satu
strain/serotipe virus, peningkatan termostabilitas, penggabungan gen penanda,
dan, yang paling penting, kebebasan dari kebutuhan fasilitas tingkat keamanan
hayati III untuk produksi. Namun, beberapa tantangan perlu diatasi sebelum
mengadopsi vaksin untuk penggunaan lapangan. Studi awal menggunakan pengkodean
DNA seluruh kapsid bersama dengan 3Cpro menunjukkan bahwa sejumlah besar DNA
bersama dengan beberapa inokulasi diperlukan untuk menginduksi antibodi
penetral tingkat rendah. Gen yang mengkode epitop sel B dan T yang dikirim
melalui plasmid juga tidak memberikan hasil yang memuaskan. Penjelasan yang
tepat tidak dapat ditemukan, tetapi upaya dilakukan untuk memasukkan protein
yang merangsang sistem kekebalan, seperti Bcl-xL anti-apoptosis dan bovine
IL-18 plasmid CDNA, dalam formulasi vaksin, yang meningkatkan hasil. Demikian
pula, upaya telah dilakukan untuk meningkatkan vaksin DNA dengan penggunaan
protein multi-epitop spesifik FMDV rekombinan yang dimurnikan (rMEG990) dan
vaksin DNA berbasis replika virus sindbis yang dioptimalkan yang
mengekspresikan protein ini; hasil yang sedikit meningkat di India dilaporkan.
Vaksin DNA menjanjikan untuk vaksin masa depan yang serupa dengan LAV yang
dimodifikasi. Lebih banyak waktu diperlukan sebelum vaksin DNA dapat
dipertimbangkan untuk digunakan di pengaturan India.
Vaksin Peptida
Set vaksin ini terdiri dari peptida imunogenik baik sintetik
atau diekspresikan dalam sistem eukariotik atau prokariotik. Karena tidak ada
penanganan virus hidup, formulasi vaksin yang sangat murni dengan protein yang
diinginkan dapat diproduksi tanpa memerlukan fasilitas biosafety level III.
Namun, seperti vaksin DNA, vaksin peptida menawarkan perlindungan yang tidak
lengkap dan membutuhkan beberapa penguat. Namun, beberapa laporan menggambarkan
perlindungan penuh pada babi yang diberikan oleh vaksin PMK peptida. Beberapa
metode pengiriman antigen termasuk tanaman transgenik atau tanaman yang
terinfeksi virus rekombinan, dll, telah dievaluasi dengan keberhasilan parsial.
Strategi vaksinasi ini (antara lain) sedang digunakan di Cina.
Mempertimbangkan rasio biaya/manfaat yang terlibat dan
mempertimbangkan populasi hewan besar di India yang harus ditanggung,
penggunaan peptida untuk pengendalian pencegahan PMK tampaknya bukan alternatif
yang layak.
Vaksin Rekombinan Berbasis Tanaman
Produksi skala besar vaksin rekombinan pada tanaman telah
ditunjukkan sebagai alat bioteknologi yang menjanjikan. Secara teoritis, vaksin
nabati menawarkan beberapa keuntungan, seperti bebas dari kebutuhan akan cold
storage, fasilitas biosafety level III, dan biaya produksi yang lebih rendah.
Upaya pengembangan vaksin ini dilakukan pada tanaman terhadap berbagai penyakit
virus, termasuk PMK. Protein struktural VP1 diekspresikan dalam alfalfa
(Medicago sativa) dan potensinya dievaluasi pada tikus. Demikian pula,
peningkatan ekspresi VP1 ditunjukkan dalam kloroplas tembakau (Nicotiana
tabacum). Namun, teknologi memiliki beberapa tantangan lain, termasuk
perlindungan yang tidak lengkap pada hewan besar dan pra-pemrosesan daun
sebelum makan dalam beberapa kasus. Studi-studi ini terbatas jumlahnya dan saat
ini tampaknya tidak menjadi alternatif yang layak untuk program kontrol.
Potensi Penggunaan Molekul Imunomodulator
Induksi perlindungan dini dan kekebalan jangka panjang
adalah dua parameter yang masih menuntut perbaikan. Vaksin yang tersedia
menawarkan perlindungan tidak kurang dari 3-4 hari dan, demikian pula, durasi
perlindungan hanya berlangsung selama 4-6 bulan vaksinasi. Peningkatan adjuvant
atau penambahan molekul co-stimulator dapat secara signifikan meningkatkan
kedua kualitas vaksin ini, oleh karena itu pekerjaan penting telah dilakukan
untuk mengevaluasi molekul imunomodulator untuk peningkatan respon imun oleh
vaksin PMK saat ini. Dalam sebuah penelitian, ditunjukkan bahwa penambahan agen
imunopotensiator CVC1302 dapat secara signifikan meningkatkan kemanjuran
kekebalan dan kemampuan protektif vaksin PMK pada babi dalam hal antibodi tahan
lama. Demikian pula, Poli(I:C) dikombinasikan dengan vaksin protein
multi-epitop sepenuhnya melindungi terhadap tantangan FMDV virulen pada babi,
yang mengurangi variasi hewan ke hewan dalam respon imun seluler dan humoral
setelah vaksinasi dengan vaksin berbasis protein sintetis. Upaya serupa telah
dilakukan di India. Dalam sebuah penelitian, marmut yang diimunisasi dengan
vaksin VLP + CpG menunjukkan cell mediated immunity (CMI) yang lebih tinggi
dibandingkan dengan kelompok vaksin konvensional, terbukti dari tingkat IgG2
yang lebih tinggi daripada IgG1. Dalam studi lain, platform emulsi minyak
berbasis liposom menunjukkan peningkatan kekebalan pada sapi. Setelah analisis
komparatif dari beberapa adjuvant, vaksin FMD adjuvant Montanide ISA-201
ditemukan lebih baik menginduksi respon imun yang ditingkatkan dan kemanjuran
protektif pada sapi.
Efek tambahan dari porcine interferon-alpha (PoIFN-alpha)
terbukti efektif untuk meningkatkan efikasi imun. Studi eksperimental juga
menunjukkan peningkatan imunogenisitas vaksin konvensional, bahkan dengan
penggunaan dosis suboptimal vaksin PMK jika diberikan bersama dengan pengkodean
transkrip RNA sintetis untuk interferon tipe-I pada babi. Tingkat titer
anti-FMDV yang lebih tinggi pada waktu akhir pasca-vaksinasi dan respons sel T
spesifik yang lebih tinggi serta tingkat perlindungan terhadap tantangan FMDV
juga diamati. Untuk lebih memperluas pekerjaan ini, adenovirus rekombinan untuk
ekspresi simultan dari interferon alfa dan gamma porcine (Ad-porcine IFN-αγ)
serta threesmall interfering RNAs (Ad-3siRNA) dikembangkan, dan peningkatan
efek penghambatan antivirus ditunjukkan. Strategi tersebut terbukti efektif
pada babi, yang ditantang 1-2 hari setelah vaksinasi.
Beberapa molekul imunomodulator lainnya juga telah
diselidiki dengan tujuan untuk mencapai respon imun yang lebih baik. Dalam satu
penelitian, bukti aktivasi interferon regulatory factor 3 (IRF3)—pengatur
transkripsi kunci dari respons imun yang bergantung pada interferon tipe I
(IFN) setelah transfeksi sel babi dan sapi dengan transkrip yang sesuai dengan
FMDV 3′UTR—ditemukan diamati. Baculovirus dievaluasi untuk memperpanjang respon
imun. Vaksin inaktif yang diinokulasi bersama dengan baculovirus menunjukkan
perlindungan dini. Interleukin-2 ditemukan mempotensiasi respon imun vaksin
penyakit kaki dan mulut pada tikus. Interleukin 15 telah dikenal untuk
meningkatkan respon imun yang diperantarai sel dan juga terlibat dalam
pemeliharaan sel T dan B memori. Peran bovine IL-15 sebagai ajuvan untuk vaksin
PMK yang tidak aktif dalam model kelinci percobaan tampaknya menjanjikan,
menunjukkan peningkatan tingkat antibodi penetralisir untuk jangka waktu enam
bulan. Namun, temuan tersebut belum dievaluasi pada sapi dan kerbau sebelum
direkomendasikan untuk program pengendalian PMK.
Source:
10.3390/vaccines7030090
No comments