Formulasi Vaksin untuk Pengiriman Paru dan Hidung

Read Also

Imunitas mukosa adalah garis pertahanan pertama dan utama terhadap patogen yang masuk ke dalam tubuh melalui mukosa mulut dan rongga hidung, seperti influenza dan virus penyebab meningitis, campak atau batuk. Perkiraan luas permukaan selaput lendir yang melapisi paru-paru bervariasi antara 50-75 meter persegi, mewakili permukaan epitel terbesar yang terpapar lingkungan luar. Namun, sebagian besar vaksin berlisensi diberikan melalui injeksi intramuskular, yang secara khusus menginduksi respon imun sistemik. Respon mukosa protektif dapat secara efektif ditimbulkan oleh imunisasi mukosa; lebih jauh lagi, vaksin mukosa menarik karena bersifat non-invasif dan needle-free.

Mukosa saluran napas adalah tempat aktivitas imunologis yang substansial di mana pemantauan imun yang konstan merekrut sel imun bawaan dan adaptif yang sangat profesional, untuk melindungi inang dari gangguan mikroba dan lingkungan. Nasopharynx-associated lymphoid tissue (NALT) adalah sistem imun mukosa terorganisir yang terdiri dari jaringan limfoid, sel B, sel T dan antigen presenting cells (APCs) ditutupi oleh lapisan epitel yang mengandung sel microfold (M). Sel M di lapisan sel epitel memiliki peran khusus dalam mengangkut antigen melintasi epitel. Setelah pemberian mukosa, kekebalan diinduksi pada mukosa serta permukaan serosa dan di mukosa lokal dan distal. Dibandingkan dengan vaksin suntik konvensional, vaksin mukosa memiliki banyak keunggulan lain: kemudahan pemberian, kepatuhan pasien yang lebih baik, biaya yang lebih rendah, menghindari cedera tertusuk jarum dan limbah jarum, dan cakupan imunisasi massal. Interkoneksi berbagai situs mukosa melalui sistem kekebalan mukosa umum memungkinkan kemungkinan untuk mengimunisasi melalui hidung terhadap penyakit menular yang berasal dari situs mukosa distal.

Pemberian vaksin intranasal memungkinkan induksi respon imun sistemik dan lokal yang kuat. Dalam uji klinis fase I baru-baru ini dari vaksin protein virus intranasal respiratory syncytial virus (RSV) baru, yang dikaitkan dengan partikel seperti bakteri imunostimulator, IgA hidung persisten dan respons IgG serum diamati hingga enam bulan. Selain itu, aktivitas enzimatik di rongga hidung relatif lemah dibandingkan dengan rute oral, yang dapat menjadi alasan mengapa beberapa vaksin lebih efisien bila diberikan secara intranasal. Dalam sebuah penelitian yang membandingkan pengiriman mukosa dari vaksin Bordetella bronchiseptica intranasal dan oral, vaksin intranasal memberikan kekebalan klinis yang lebih kuat. Namun, antigen juga dapat dengan cepat dikeluarkan dari rongga hidung atau diserap dengan buruk oleh sel epitel, berpotensi menyebabkan penurunan imunogenisitas. Vaksin hidung dapat diberikan dalam bentuk bubuk, aerosol, gel atau tetes. Masing-masing bentuk tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan.

Vaksinasi mukosa dapat melindungi terhadap beberapa penyakit bakteri dan virus yang ditularkan melalui mukosa, dan beberapa vaksin mukosa mulut dan hidung telah diizinkan untuk digunakan pada manusia misalnya, sabin polio, rotavirus, dan vaksin influenza hidung. Semua vaksin mukosa ini didasarkan pada seluruh patogen, baik yang dibunuh atau dilemahkan hidup. Dengan demikian, mereka dikaitkan dengan banyak kerugian termasuk produksi dan distribusi yang melelahkan dan mahal, dan risiko kembali ke bentuk yang mematikan.

Sebaliknya, generasi baru vaksin subunit yang didasarkan pada antigen patogen tunggal atau ganda yang sangat murni, seperti peptida, protein, polisakarida, dan asam nukleat, merupakan alternatif yang lebih aman. Vaksin subunit tersebut secara inheren imunogenik buruk dan memerlukan dimasukkannya adjuvant. Hal ini sangat relevan untuk rute pengiriman mukosa di mana epitel mukosa yang ditargetkan, yang secara alami bersentuhan dengan banyak kemungkinan antigen, memerlukan sinyal yang memperkuat kekebalan agar tidak menginduksi toleransi. Vaksin subunit untuk imunisasi paru dan hidung, bila dikombinasikan dengan adjuvant, dapat mengatasi banyak kekurangan vaksin konvensional.

Ajuvan terdiri dari senyawa struktural beragam, yang dapat dikategorikan sebagai sistem pengiriman atau imunopotensiator, atau kombinasi keduanya. Sistem pengiriman meningkatkan respon imun terhadap antigen yang dikirim bersama dengan melindunginya dari degradasi dan memungkinkan pelepasan antigen yang berkelanjutan. Kelas yang berbeda dari sistem pengiriman yang dapat digunakan sebagai teknologi platform untuk memberikan vaksin termasuk liposom, partikel polimer, partikel anorganik, vektor bakteri atau virus, vesikel membran luar, kompleks imunostimulan, emulsi, dan virus-like particles. Pembawa vaksin ini dapat memperpanjang waktu tinggal antigen pada mukosa, yang meningkatkan peluangnya untuk masuk ke lapisan yang lebih dalam dan mencapai sel imun. Strategi yang berbeda dapat digunakan untuk mengirimkan antigen vaksin ke mukosa: mukoadhesi, penargetan sel M atau penargetan APC. Mukoadhesi dapat dicapai dengan menggunakan pembawa bermuatan positif seperti kitosan atau liposom.

Endocine™ adalah adjuvant mukosa berdasarkan lipid endogen yang ditemukan dalam tubuh manusia yang memiliki muatan negatif. Itu terbukti aman dan efektif dalam menginduksi respon imun humoral dan cell-mediated immune (CMI) setelah pemberian intranasal pada model hewan, termasuk pada tikus tua. Nanoemulsi minyak-dalam-air bermuatan positif, ketika dikombinasikan dengan antigen hemagglutinin H5, baru-baru ini terbukti efektif dalam melindungi terhadap tantangan influenza pada musang. Pembawa yang terdiri dari liposom yang ditutupi dengan kitosan menginduksi imunitas sistemik dan mukosa pada tikus ketika diberikan secara intranasal bersama dengan epitop dari protein Streptococcus grup A. Ada banyak target spesifik pada permukaan sel M yang dapat digunakan untuk merancang pembawa vaksin yang efisien. Khan dkk. menggunakan konjugat ligan sel GB-1 M dan fragmen protein F dan G dari RSV untuk memvaksinasi tikus secara intranasal dan melaporkan respon mukosa dan sistemik yang efisien, serta perlindungan terhadap tantangan hidung dengan RSV. Konjugasi kitosan dengan manosa meningkatkan penyerapannya oleh dendritic cells (DCs) dan makrofag, karena sel-sel ini mengekspresikan reseptor mannose pada permukaannya. Kitosan termanosilasi yang digunakan dalam vaksin DNA melawan M. tuberculosis yang diberikan secara intranasal secretory IgA (sIgA) yang diinduksi tikus dalam broncho-alveolar lavage (BAL) dan memberikan perlindungan yang lebih baik dalam percobaan tantangan. Contoh lain adalah penggunaan β-glucan yang dikenali oleh reseptor Dectin-1 yang terlokalisasi pada DC. Penambahan β-glucan pada vaksin kitosan-HbsAg secara signifikan meningkatkan titer antibodi anti-HbsAg pada mencit yang diimunisasi. Harus digarisbawahi bahwa dalam beberapa kasus mekanisme pasti dari penargetan APC tidak diketahui. Liposom DOTAP/DC-chol yang diberikan secara intranasal dengan protein permukaan pneumokokus A memberikan perlindungan terhadap infeksi pneumokokus, dan terbukti secara khusus ditelan oleh DC, meskipun partikel ini tidak memiliki ligan DC yang diketahui.

Imunopotensiator mengaktifkan sistem imun melalui pattern-recognition receptors (PRRs) yang diekspresikan oleh APC. Imunopotensiator dapat berupa agonis toll-like receptor (TLR) bakteri atau virus, agonis stimulator of interferon genes (STING), dan sitokin. Sistem pengiriman dan imunopotensiator bersama-sama menentukan besarnya dan kualitas respons imun bawaan dan respons imun adaptif berikutnya yang spesifik terhadap antigen vaksin yang diberikan bersama. Antigen vaksin dikirim ke sel dendritik, APC yang paling khusus, memulai diferensiasi subset sel T-helper, yang pada gilirannya berinteraksi dengan sel B, akhirnya menghasilkan produksi antibodi (sIgA) di situs mukosa.

Bubuk Kering untuk Imunisasi Paru

Sebagian besar antigen vaksin adalah makromolekul, seperti polisakarida, protein, peptida, dan asam nukleat, dan biasanya berisiko besar mengalami degradasi kimia dan fisik dalam formulasi cair. Semua vaksin kehilangan potensi dari waktu ke waktu, dan tingkat kehilangan potensi tergantung pada penanganan dan suhu penyimpanan. Pengiriman antigen vaksin dalam bentuk partikel bubuk kering ke paru-paru diakui sebagai strategi imunisasi potensial yang meningkatkan stabilitas vaksin dibandingkan dengan formulasi vaksin cair. Termostabilitas antigen vaksin dapat lebih ditingkatkan dengan memformulasikannya sebagai mikropartikel bubuk kering dengan adanya gula sebagai eksipien penstabil. Sejumlah metode pengeringan seperti pengeringan semprot, pengeringan beku, dan pengeringan beku semprot digunakan untuk menyiapkan partikel vaksin bubuk kering. Pendekatan untuk mengembangkan formulasi vaksin termostabil yang tahan terhadap kerusakan yang disebabkan oleh pembekuan atau panas berlebih juga menghilangkan ketergantungan pada cold chain. Dengan demikian, formulasi vaksin inhalasi berbasis bubuk kering untuk imunisasi paru tidak hanya menginduksi respon imun sistemik dan mukosa, tetapi juga memiliki keunggulan logistik dibandingkan vaksin suntik. Formulasi vaksin berbasis bubuk kering telah dirancang dan diuji pra-klinis terhadap beberapa penyakit menular, berkembang menjadi uji klinis. Formulasi vaksin inhalasi mikropartikel Mycobacterium hidup yang dilapisi alginat lebih imunogenik daripada aerosol cair, dan memberikan perlindungan yang lebih baik pada tikus terhadap infeksi eksperimental Mycobacterium tuberculosis. Dalam penelitian lain, vaksin influenza adjuvant Advax yang diberikan intrapulmoner menginduksi respons sel B dan T memori yang lebih tinggi daripada imunisasi intranasal atau intramuskular dan memberikan perlindungan penyakit yang lebih baik. Pengembangan vaksin bubuk kering yang dapat dihirup merupakan strategi baru yang menjanjikan untuk imunisasi paru. Namun, sejumlah parameter menentukan kinerja optimal vaksin bubuk kering seperti ukuran partikel aerodinamis, kinerja aerosolisasi, stabilitas antigen, pelepasan terkontrol, perangkat penghantaran obat, keamanan, dan peningkatan produksi. Kemajuan di bidang farmasi dan teknologi nano yang memungkinkan pengembangan dan pengujian vaksin bubuk kering untuk imunisasi paru akan membantu meletakkan dasar bagi keberhasilan komersialisasi vaksin mukosa aerosol pertama.