Ajuvan dalam Respons Imun

Read Also

Kemajuan dalam memahami imunitas bawaan dan perannya dalam mengarahkan respon imun adaptif telah memberikan pemikiran baru untuk adjuvant generasi berikutnya. Sebagai penanggap awal infeksi, berbagai jenis sel—termasuk makrofag, DC, sel T, dan sel NKT—dapat merasakan dan merespons adjuvant. Pattern recognition receptors (PRRs) diekspresikan di dalam atau pada permukaan sel bawaan ini. Reseptor transmembran, seperti Toll-like receptors (TLRs), dan reseptor sitoplasma, nucleotide-binding and oligomerization domain (NOD)-like receptors (NLRs), adalah dua jenis PRR yang telah dipelajari dengan baik. PRR mengenali pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) dan pola danger-associated molecular patterns (DAMPs) dan mengaktifkan jalur pensinyalan hilir, menghasilkan generasi sitokin pro-inflamasi yang memodulasi respons imun humoral dan seluler. PAMPs, DAMPs, atau molekul sinyal bawaan lainnya bisa menjadi adjuvant potensial untuk memandu hasil kekebalan selama imunisasi. Beberapa adjuvant (sistem) diringkas dalam Tabel.

TLR Agonists

Aktivasi jalur pensinyalan TLR sangat penting untuk perlindungan terhadap infeksi virus influenza. Pemberian agonis TLR3, TLR9, TLR7, atau TLR7/8 menghasilkan penghambatan virus dan meningkatkan kelangsungan hidup tikus. Publikasi terbaru lebih lanjut menunjukkan bahwa kombinasi ligan TLR4, TLR7, dan TLR7/8 yang disintesis adalah adjuvant yang kuat untuk vaksin influenza HA rekombinan pada model hewan yang berbeda. Secara signifikan, ligan TLR4 dan TLR7—seperti MPL/R837, TRAC-478, dan 1Z105/1V270—secara sinergis meningkatkan respons imun humoral spesifik antigen yang tahan lama, imunitas yang dimediasi sel Th1 atau keseimbangan Th1/Th2, dan perlindungan terhadap tantangan virus homolog, heterolog, dan heterosubtipe. Pemberian bersama intranasal ligan TLR3 sintetis, poli I:C, dengan vaksin influenza manusia, unggas, atau babi yang tidak aktif mengaktifkan respons humoral mukosa dan sistemik pada tikus, bebek, atau babi. Dengan demikian, dimasukkannya agonis TLR yang tepat dapat mengubah arah respon imun.

Flagellin (FliC) adalah ligan alami TLR5 dan telah terbukti menjadi adjuvant ampuh bila diberikan dengan antigen influenza. Laboratorium kami telah mempelajari FliC sebagai adjuvant ampuh dengan membangun berbagai formulasi antigen-FliC. Imunisasi kulit dengan protein fusi rekombinan 4M2e-FliC menginduksi respon imun humoral dan mukosa spesifik M2e yang kuat. Kami juga mendesain ulang konstruksi 4M2e-FliC untuk memasukkan urutan M2e dari subtipe influenza yang berbeda. Kami menunjukkan bahwa imunisasi penguat berbasis microneedle patch (MNP) dengan 4M2e-FliC dapat dengan cepat memperluas kekebalan yang diinduksi vaksin influenza. MNP enkapsulasi 4M2e-FliC dan vaksin influenza yang tidak aktif (H1N1 dan H3N2) dikembangkan dan terbukti memiliki kemanjuran antivirus terhadap tantangan virus reassortant A/Vietnam/1203/2004 H5N1 dan A/Shanghai/2013 H7N9. Namun, uji klinis baru-baru ini menunjukkan kelebihan produksi molekul inflamasi dari vaksinasi vaksin protein fusi flagellin-M2e (STF2.4 × M2e). Dalam percobaan, rasio flagelin terhadap antigen ditetapkan karena keadaan protein fusi STF2.4 × M2e. Salah satu penelitian kami sebelumnya pada kelinci percobaan menunjukkan bahwa 0,5 g HIV virus-like particles (VLP) adjuvant flagellin menginduksi tingkat respons antibodi penetralisir yang secara signifikan lebih tinggi daripada VLP non-adjuvant tanpa produksi sitokin inflamasi yang berlebihan. Dosis flagelin yang optimal harus dipelajari sebagai bahan adjuvant yang aman dalam pengembangan vaksin influenza.

Agonis TLR9 — unmethylated CpG oligodeoxynucleotides (CpG ODN atau CpG) —adalah salah satu bahan adjuvant yang paling menjanjikan yang dapat digunakan pada manusia. Pemberian CpG telah menginduksi respons bias Th1. Dimasukkannya CpG dalam vaksin influenza yang tidak aktif meningkatkan respons sel T dan memberikan perlindungan terhadap infeksi influenza heterosubtipe. Dua kelompok penelitian secara bersamaan melaporkan bahwa kombinasi MPL dan CpG (MPL + CpG) menginduksi berbagai sitokin dan kemokin inflamasi dalam satu hari. Vaksin influenza adjuvant ganda MPL + CpG meningkatkan kemanjuran perlindungan dengan peningkatan antibodi IgG2a dan respons imun bias Th1.

 

Cytosolic Nucleic Acids

Selain jalur pensinyalan TLR, mendeteksi dan merespons patogen melalui sensor asam nukleat adalah pendekatan lain untuk mengaktifkan respons imun bawaan. Berbagai reseptor penginderaan RNA dan DNA, seperti RIG-I-like receptors (RLRs) dan cyclic GMP-AMP synthase (cGAS), mengatur jalur pensinyalan hilir dan sekresi sitokin berikutnya. Aktivasi RIG-I menginduksi produksi interferon tipe I (IFNs) dan sitokin pro-inflamasi. 5′ triphosphorylated and diphosphorylated short dsRNAs (5′pppRNA), senyawa small molecule yang disintesis, dan poli I: C adalah ajuvan terkait RIG-I yang dipelajari dengan baik untuk meningkatkan kemanjuran vaksin influenza.

Jalur cGAS-STING diaktifkan selama infeksi virus influenza dan memainkan peran penting dalam pertempuran melawan infeksi. 2′3′-cyclic GMP-AMP (cGAMP) adalah agonis alami dari stimulator of interferon genes (STING), yang sangat meningkatkan respons imun seluler dan humoral yang diinduksi oleh vaksin influenza. Sementara itu, dibandingkan dengan injeksi intramuskular, cGAMP menunjukkan efek ajuvan yang lebih unggul pada vaksinasi kulit. cGAMP-adjuvanted H5N1 menginduksi kekebalan protektif jangka panjang. Penemuan penting adalah bahwa pengiriman paru-paru dari liposom biomimetik pulmonary surfactant (PS) yang merangkum vaksin influenza yang ditambah cGAMP menginduksi respons imun sel T humoral dan CD8+ pada tikus. Imunitas memberikan perlindungan silang yang kuat terhadap virus H1N1 dan heterosubtipe H3N2, H5N1, dan H7N9 yang jauh selama setidaknya 6 bulan. cGAMP juga dilaporkan sebagai adjuvant mukosa dengan imunisasi intranasal. Co-pengiriman vaksin H7N9 dengan cGAMP meningkatkan respon imun humoral, seluler, dan mukosa pada tikus. Studi-studi ini menunjukkan bahwa cGAMP adalah adjuvant yang menjanjikan untuk mengembangkan vaksin influenza universal.

 

Agonis untuk Aktivasi Inflammasom

Inflammasome adalah komponen penting lain dari sistem kekebalan tubuh bawaan. Tiga jenis utama adalah inflammasom NOD-like receptor protein 3 (NLRP3), inflammasome NLR-family CARD domain-containing protein 4 (NLRC4), dan inflammasome absent in melanoma 2 (AIM2).

Inflammasome mengatur peradangan dengan mengaktifkan caspase-1 dan melepaskan sitokin pro-inflamasi seperti IL-1β dan IL-18. Garam aluminium, MF-59, AS03, QS-21, dan kitosan telah terbukti mengaktifkan inflammasome sebagai bagian dari mekanisme aktivitas imunologi mereka. Flagelin juga dapat mengaktifkan inflammasom melalui reseptor sitosolnya NLRC4. Asam nukleat (DNA dan RNA) dapat digunakan untuk vaksin dan bahan adjuvant potensial, karena DNA dan RNA dapat mengaktifkan inflammasom. Single- dan double-stranded RNAs (ssRNA dan dsRNA) dikenali oleh RIG-I, yang selanjutnya dapat mengaktifkan inflammasome NLRP3. Sebaliknya, double-stranded DNA (dsDNA) dapat dirasakan oleh jalur pensinyalan inflamasi AIM2.

Aktivasi inflammasom sangat menghambat infeksi virus influenza dengan membatasi kerusakan paru-paru atau meningkatkan respons imun adaptif melalui aktivasi peristiwa pensinyalan IL-1R hilir. Sementara sebagian besar pekerjaan telah difokuskan pada peran NLRP3 dalam adjuvanticity, karakteristik inflammasome terkait NLR lainnya juga sedang diselidiki, seperti NRLC5 inflammasome. Aktivator inflamasi dapat digunakan sebagai adjuvant untuk memperkuat respons imun.

 

Aktivator Sel Imun

Selain antigen-presenting cells (APCs) profesional primer, yaitu, DC dan makrofag, sel T, sel NK, sel NKT, neutrofil, eosinofil, dan sel mast adalah komponen penting dari sistem kekebalan bawaan. Mengaktifkan fungsi sel imun bawaan yang berbeda secara sinergis dapat memfasilitasi respons imun yang komprehensif dan memberikan perlindungan yang luas. Molekul yang berpartisipasi dalam aktivasi sel-sel ini adalah adjuvant yang menjanjikan.

Sel NKT invarian (i), subset signifikan dari sel NKT, berfungsi sebagai jembatan antara respons imun bawaan dan adaptif. Sel iNKT yang teraktivasi dengan cepat mensekresi sitokin Th1 dan Th2 untuk memfasilitasi pematangan DC dan respons sel B germinal center (GC). Ligan glikolipid α-galactosylceramide (α-GalCer) adalah stimulator sel iNKT. Adjuvantisitas -GalCer telah dipelajari untuk vaksin influenza pada model hewan yang berbeda. α -GalCer adalah adjuvant yang menjanjikan untuk vaksin influenza, yang meningkatkan produksi antibodi spesifik antigen dan meningkatkan kemanjuran perlindungan.

Sel mast adalah sel imun bawaan yang penting dan memainkan peran penting dalam memerangi infeksi bakteri dan virus. Sel mast yang diaktifkan mengatur migrasi sel imun dan induksi respons imun adaptif. Sel mast dapat dirangsang oleh berbagai aktivator, termasuk senyawa 48/80 (C48/80), IL-33, IL-18, tawas, dan kompleks imun IgG. Imunisasi intranasal dengan C48/80 adjuvanted influenza HA rekombinan menimbulkan kekebalan protektif terhadap 2009 pandemi influenza H1N1 pada tikus. Vaksinasi intranasal dengan IL-18 dan IL-33 adjuvanted vaksin influenza rekombinan secara signifikan meningkatkan respon antibodi spesifik antigen di kompartemen sistemik dan situs mukosa dan meningkatkan kelangsungan hidup tikus selama tantangan influenza yang mematikan.

 

Sitokin dan Kemokin

Sitokin lain yang memodulasi sel imun adalah adjuvant potensial untuk vaksin influenza. IL-1β adalah sitokin inflamasi yang dilepaskan dari proproteinnya melalui aktivasi caspase-1 yang dimediasi oleh inflammasome. Pengiriman mukosa dari recombinant adenoviral vectors (rAd) yang mengkode IL-1β meningkatkan respons antibodi spesifik HA influenza. Imunisasi rAd-IL-1β-adjuvanted meningkatkan respon imun sel T mukosa dan sistemik, populasi sel T memori penduduk jaringan lokal, dan meningkatkan perlindungan terhadap strain influenza heterolog H1N1, pH1N1, H3N2, dan H7N7.

Tumor necrosis factor (TNF) adalah salah satu produk dari stimulasi C48/80, yang mengarahkan migrasi DC. Kombinasi antigen influenza dengan partikulat TNF meningkatkan aktivitas GC dan tingkat kelangsungan hidup tikus setelah tantangan influenza yang mematikan.

Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) adalah sitokin imunomodulator yang mempromosikan pematangan granulosit dan makrofag dan mengatur homeostasis DC. Vaksinasi kulit dengan vaksin influenza GM-CSF-adjuvanted menginduksi respons antibodi jangka panjang yang kuat dan meningkatkan perlindungan tikus terhadap tantangan influenza yang mematikan. GIFT4 adalah sitokin baru yang dibuat di lab kami dengan menggabungkan GM-CSF dan interleukin-4. Kami menemukan bahwa GIFT4 penahan glikolipid (GPI) meningkatkan imunogenisitas VLP HIV.

Kemokin adalah sekelompok protein chemoattractant kecil yang memainkan peran penting dalam migrasi sel imun yang diarahkan ke jaringan. Penggunaan kemokin sebagai adjuvant adalah pilihan potensial untuk mengembangkan vaksin influenza baru untuk mengarahkan efektor imun ke tempat yang rentan untuk perlindungan intensif. Mucosa-associated epithelial chemokine (CCL28) dan cutaneous T-cell-attracting chemokine (CCL27) mewakili kemokin pelacak yang menarik. CCL27, CCL28, dan reseptornya, CCR10, adalah regulator penting dari respon imun mukosa dan penting untuk perekrutan limfosit ke situs mukosa tertentu. Laboratorium kami sebelumnya telah menunjukkan bahwa GPI-anchored CCL28 (GPI-CCL28) bertindak sebagai adjuvant yang efektif dalam vaksin influenza VLP, yang menginduksi respon imun yang kuat pada kompartemen sistemik dan mukosa dan memberikan perlindungan silang yang signifikan terhadap infeksi virus heterology.