Liposom dalam Perkembangan Next-Generation Vaccines

Read Also

Liposom adalah vesikel buatan berbentuk bola yang berasal dari fosfolipid alami dan kolesterol, karena keserbagunaan dan plastisitasnya yang sangat baik, muncul sebagai alat yang menjanjikan untuk pengembangan vaksin. Liposom aman dan telah berhasil diterjemahkan ke dalam penggunaan klinis. Dalam konteks vaksinasi, liposom secara pasif menargetkan isinya ke APC, berdifusi ke kelenjar getah bening, dan akhirnya meningkatkan respon imun.

Upaya penelitian tentang vaksin berbasis liposom telah berkembang pesat selama setahun terakhir dalam upaya mengembangkan vaksin yang efektif melawan SARS-CoV-2. Kemungkinan untuk memodulasi fitur liposom (yaitu, komposisi lipid, muatan, dan ukuran), molekul hidrofilik dan lipofilik, seperti protein, peptida, asam nukleat, dan bahan adjuvan, dapat terperangkap di dalam lapisan lipid liposom atau terpapar pada lapisan lipid. permukaan liposom melalui ikatan kimia.

Vaksin Liposom Berbasis Protein

Peptida sintetis aman dan dapat disiapkan sebagai imunogen murni dalam jumlah besar, yang menjadikannya alat yang ideal untuk vaksinasi. Namun, peptida ini bersifat imunogenik lemah dan membutuhkan bantuan adjuvant untuk mengatasi keterbatasan ini. Dalam hal ini, liposom ideal untuk memberikan aktivitas ajuvan karena mereka menginduksi respons imun bawaan dan meningkatkan pengiriman antigen, yang meningkatkan respons imun adaptif yang kuat. Selain itu, vaksin peptida dapat sama efektifnya dengan peptida yang dienkapsulasi ke dalam liposom atau digabungkan secara kimia dengan permukaan liposom. Peptida yang digabungkan dengan liposom diambil oleh APC melalui fusi langsung dengan membran plasma atau pinositosis. Senchi dkk. mensintesis vaksin liposom berlapis oligomannosa terhadap human parainfluenza virus type 3 (HPIV3), yang menyebabkan infeksi saluran pernapasan akut dan asma pada anak-anak, dengan menggabungkan antigen hemagglutinin-neuraminidase HPIV3 dengan poli (I:C) adjuvant. Pemberian intranasal dosis rendah vaksin ini melindungi tikus dari infeksi HPIV3 melalui induksi antigen spesifik IgG dan IgA.

Injeksi intradermal formulasi ajuvan kationik liposomal (CAF09) dan campuran peptida (pepmix) yang mencakup seluruh nonstructural protein 3 (NS3) HCV menginduksi respons sel T CD4+ yang kuat. Iini menginduksi kekebalan terhadap epitop sel T subdominan yang tidak ditargetkan secara efisien baik oleh vaksinasi dengan rNS3 rekombinan full-length atau bahkan infeksi HCV. Demikian pula, imunisasi subkutan dengan peptida antigenik turunan HCV yang digabungkan dengan permukaan liposom (Lip-603) mempromosikan kekebalan anti-virus yang dimediasi sel CD8+ T yang kuat. Respon ini lebih efektif daripada yang diperoleh dengan menggunakan peptida yang sama yang diemulsikan dalam adjuvant Freund yang tidak lengkap. Selain itu, Ohno dkk. memilih dua peptida dari SARS-CoV, virus yang menyebabkan severe acute respiratory syndrome (SARS), sebagai epitop CTL yang dibatasi oleh HLA-A*0201 dan terus menunjukkan bahwa, setelah dikaitkan dengan permukaan liposom (Lip-N223 dan Lip-N227), mereka sangat efektif dalam menginduksi CTL spesifik peptida pada tikus transgenik HLA-A*0201.

Liposom dalam Vaksin DNA

Liposom kationik dapat melindungi DNA dari degradasi dan, berinteraksi dengan membran sel bermuatan negatif, dapat diambil oleh APC di mana mereka akhirnya membongkar, sehingga mendukung masuknya plasmid DNA ke dalam nukleus.

Qiao dkk. menunjukkan bahwa, pada imunisasi intramuskular dengan liposom kationik berbasis zwitterionic mannosilasi (man-ZCL) yang dihiasi dengan plasmid Env DNA HIV, tikus mengembangkan tanggapan imun campuran TH1/TH2. Rodriguez dkk. menggunakan liposom untuk mengirimkan plasmid DNA yang mengkode bovine herpesvirus tipe 1, menunjukkan bahwa tikus yang diimunisasi mampu mengembangkan respons IgG spesifik. Pada pemberian oral dari vaksin liposom/DNA kationik yang mengkode gen M1 dari virus influenza A, tikus yang diimunisasi mengembangkan tidak hanya respon antibodi IgG spesifik M1 tetapi juga CTL spesifik antigen. Kelompok lain menghasilkan liposom kationik yang dimuat dengan vaksin DNA yang mengkode protein envelope middle (pre-S2 plus S) HBV bersama-sama dengan adjuvant CpG-oligodeoksinukleotida. Vaksin ini berturut-turut disuntikkan secara transkutan ke kulit tikus melalui microneedle untuk mencapai pelepasan berkelanjutan dan ekspresi gen yang tahan lama. Hasil menunjukkan bahwa imunisasi transkutan ini menyebabkan respon sel Th1/Th2 seimbang. Kationic liposome-DNA complexes (CLDCs) digunakan sebagai adjuvant untuk vaksin yang mengandung subunit influenza H5N1 dan disuntikkan secara intramuskular pada tikus. Imunisasi ini tidak hanya menginduksi antibodi serum yang kuat dan respons TH1/IFN-γ dibandingkan dengan yang diamati pada tikus yang diimunisasi dengan vaksin yang tidak disesuaikan, tetapi juga melindungi tikus dari infeksi virus influenza setelah satu tusukan.

Liposom dalam Vaksin Berbasis mRNA

Vaksin berbasis mRNA yang dimuat dalam liposom merupakan alternatif yang menjanjikan untuk vaksin konvensional untuk melawan infeksi virus dan diketahui menginduksi kekebalan anti-kanker. Salah satu keuntungan menggunakan vaksin mRNA-liposom terletak pada kemampuannya untuk memperoleh imunitas humoral dan seluler, yang keduanya diperlukan untuk membasmi patogen intraseluler, sedangkan vaksin subunit dan vaksin yang dimatikan/dimatikan terutama menghasilkan imunitas humoral. Ciri khas vaksin mRNA-liposom ini adalah karena kemampuannya mengantarkan mRNA langsung ke sitoplasma DC, di mana mRNA eksogen dengan cepat ditranslasikan ke dalam protein antigenik yang kemudian akan diproses oleh proteasom untuk menghasilkan epitop peptida untuk disajikan ke sel T CD8+ melalui molekul MHC kelas I. Vaksin mRNA liposom dianggap aman karena mRNA eksogen, tidak seperti DNA, tidak dapat berintegrasi ke dalam genom host.

Studi perintis yang mencoba memuat mRNA dalam liposom diterbitkan pada tahun 1978 oleh Dimitriadis et al. Para penulis menjebak sekuen mRNA globin kelinci ke dalam liposom dan kemudian berhasil mentransfeksinya ke limfosit tikus, sehingga memberikan bukti konsep pendekatan mereka. Sekitar lima belas tahun kemudian, Martinon et al. mendemonstrasikan in vivo bahwa injeksi liposom yang mengandung mRNA yang mengkode nukleoprotein virus influenza menginduksi respons CTL yang kuat pada tikus. Studi lain menunjukkan bahwa injeksi liposome loaded with double-stranded RNA (LE-PolyICLC) efektif dalam memberantas virus influenza (H5N1-HPIV) dengan menghambat replikasi virus, mengurangi titer virus, meningkatkan kelangsungan hidup tikus yang terinfeksi, dan melemahkan fibrosis paru. Selain itu, senyawa ini menunjukkan aktivitas ajuvan ketika dikombinasikan dengan vaksin H5N1 yang tidak aktif, yang mengarah pada peningkatan respons humoral dan seluler. Liposom dapat digunakan juga untuk imunisasi pasif sebagai injeksi intramuskular dari mRNA yang mengkode ZIKV-117—antibodi penetral anti-Zika manusia—yang dikemas dalam liposom, memberikan perlindungan terhadap Zika pada tikus. Liposom juga digunakan oleh Pardi et al. untuk mengembangkan vaksin mRNA yang mengkode virus influenza HA. Secara khusus, penulis menunjukkan bahwa imunisasi dengan HA mRNA-liposom menginduksi respon antibodi terhadap domain tangkai HA virus influenza pada tikus, kelinci, dan musang.

Keuntungan tambahan dari vaksin mRNA adalah bahwa vaksin tersebut telah terbukti jauh lebih efektif daripada LAV. Ini awalnya ditunjukkan oleh Monslow et al. melaporkan bahwa mRNA yang mengkode antigen gE dari varicella-zoster virus (VZV) yang dienkapsulasi dalam NP lipid memberikan respon imun yang lebih kuat daripada yang ditimbulkan oleh VZV hidup yang dilemahkan. Liposom juga telah digunakan untuk mengimunisasi babi guinea dengan mRNA Ebola envelope (env), yang mengarah ke respons yang kuat dalam hal IgG penetral spesifik dan kelangsungan hidup 100% setelah infeksi virus Ebola. Liposom yang mengenkapsulasi mRNA protein lonjakan SARS-CoV-2 efektif dalam menginduksi kekebalan terhadap SARS-CoV-2. Vaksin ini sedang diberikan di seluruh dunia dan sedang dievaluasi untuk penilaian respon perlindungan yang lama.

Liposom sebagai Ajuvan dalam Formulasi Vaksin

Liposom sangat efektif dalam mengatasi imunogenisitas vaksin subunit yang lemah karena dapat membawa adjuvant untuk lebih meningkatkan respon imun. Misalnya, liposom dapat dimuat dengan molekul yang diturunkan dari patogen yang mampu memicu PPR, seperti TLRs atau C-type lectin receptors (CLRs). Secara khusus, Wui et al. mengembangkan vaksin lyophilized, mencampur liposom kationik dengan agonis TLR4 de-O-acylated lipooligosaccharide (dLOS), fraksi saponin Quillaja QS-21, dan rekombinan varicella zoster virus (VZV) glikoprotein E. Formulasi ini terbukti menginduksi TH1 yang kuat respon pada tikus yang diimunisasi. Studi lain menunjukkan bahwa pemberian vaksin influenza trivalen dengan sistem ajuvan liposom kationik CAF01 meningkatkan respons imun humoral dan seluler pada tikus, diikuti oleh peningkatan IL-1β, IL-2, IL-12, IFN-γ, dan TNF-α. Warzne dkk. melaporkan bahwa imunisasi tunggal tikus dengan protein lonjakan SARS-CoV-2 bersama dengan adjuvant CAF01 secara signifikan meningkatkan respons CD4+ TH spesifik lonjakan, menghasilkan IFN-γ dan IL-17, dibandingkan dengan bahan adjuvan lainnya, seperti squalene emulsion (SE) dan aluminium hidroksida. Sebaliknya, respon antibodi terhadap receptor binding domain (RBD) serupa untuk semua adjuvant. Vaksin terhadap virus hepatitis E terutama menargetkan protein kapsid struktural open-reading-frame-2 (ORF-2) dari virus. Joshi dkk. menunjukkan bahwa recombinant neutralizing epitope protei (rNEp), yang merupakan bagian dari ORF-2, ditambah dengan liposom, menimbulkan respons TH1/TH2 seimbang yang didorong oleh DC, sementara bahan adjuvan lainnya (Alum) menginduksi respons TH2 yang didorong oleh makrofag.

Liposom dalam Inverse Vaccination

Liposom tidak imunogenik dan membuatnya sangat cocok untuk menghambat penyakit autoimun serta alergi melalui Inverse Vaccination, suatu proses di mana vaksin digunakan untuk menginduksi penghambatan spesifik antigen dari respons autoimun. Dalam hal ini, Kenison dan rekan menemukan bahwa platform berbasis nanoliposom yang enkapsulasi ligan reseptor aryl hydrocarbon dan MOG35-55 menekan EAE, baik dalam pengaturan profilaksis dan terapeutik, dengan menginduksi beberapa jenis sel Treg.

Alasan di balik penggunaan liposom untuk Inverse Vaccination adalah bahwa DC dapat memperoleh aktivitas tolerogenik pada endositosis bahan sel apoptosis. Dengan demikian, fakta bahwa phosphatidyl-serine PS) terpapar hanya pada membran sel apoptosis membuat liposom yang diperkaya dalam PS dan sarat dengan autoantigen merupakan vektor yang ideal untuk menghasilkan DC tolerogenik yang dapat digunakan untuk menghambat respons imun pada penyakit autoimun. Misalnya, injeksi intraperitoneal liposom kaya PS yang dimuat dengan MOG40-55, sebelum onset EAE, ditunjukkan untuk menekan perkembangan EAE dan menginduksi splenic forkhead box P3+ (foxp3) Treg pada tikus. Strategi yang sama juga efektif pada tikus diabetes non-obesitas, model diabetes tipe 1, di mana liposom PS yang dimuat dengan peptida insulin menginduksi DC tolerogenik, mengganggu proliferasi sel T autoreaktif, dan menghambat perkembangan diabetes. Lebih lanjut, liposom yang diperkaya PS yang dimuat dengan ovalbumin peptide 323 (OVA323) terbukti menginduksi Treg pada tikus tipe liar yang telah menerima transfer adopsi splenosit dari tikus OT-II, transgenik untuk TCR anti-OVA323, satu hari sebelum imunisasi. Selain itu, liposom yang mengandung fosfolipid anionik 1,2-distearoyl-sn-glisero-3-fosfogliserol menginduksi proliferasi Treg dan mengurangi pembentukan plak aterosklerotik pada tikus apolipoprotein E (ApoE−/−), model aterosklerosis. Dalam model diare alergi yang diinduksi OVA murine, pengobatan tikus peka dengan OVA yang dimuat dalam liposom berlapis oligomannosa menginduksi sel T CD8+ pengatur, memicu produksi IL-10, dan memperbaiki diare alergi.