Modifikasi Adjuvant

Read Also

Beberapa bahan adjuvan tidak cocok untuk penggunaan langsung dalam vaksin manusia karena toksisitasnya yang tinggi (misalnya, lipopolisakarida alami), sifat hidrofilik yang kuat (misalnya, R848, yang tidak dapat dengan mudah melewati membran sel dan berikatan dengan reseptor intraseluler), atau daya urai yang tinggi (misalnya, CDN, yang mudah terdegradasi oleh fosfodiesterase intraseluler). Selain sistem pengiriman adjuvant, modifikasi struktural dari adjuvant ini sering diperlukan untuk mengatasi keterbatasan ini.

Mengurangi Toksisitas Ajuvan dengan Modifikasi Kimia

Sebagai ligan alami TLR4, bakteri LPS memiliki efek adjuvan yang baik tetapi sangat beracun bagi manusia. Studi studi hubungan struktur-aktivitas LPS menunjukkan bahwa toksisitasnya terutama disebabkan oleh tiga kelompok pada molekul lipid A: glukosamin disakarida, dua kelompok fosfonat, dan asam lemak linier. Menghapus satu gugus fosfat dari Salmonella R595 lipid A dengan hidrolisis mengurangi toksisitasnya 100-1000 kali lipat tanpa mempengaruhi kemanjuran adjuvant. Selanjutnya, menghilangkan gugus asil terkait 3-O pada struktur disakarida memberikan 3-O-deasil-4-monofosforil lipid A (MPL), imunoadjuvant toksik rendah yang sangat efektif dan terbukti, yang telah digunakan dalam vaksin yang berbeda. Namun, MPL yang digunakan dalam vaksin ini adalah campuran yang diekstraksi, yang tidak kondusif untuk menjaga kualitas produk. Untuk mendapatkan komponen tunggal MPL, metode sintesis kimia digunakan untuk mendapatkan GLA, analog MPL yang mempertahankan struktur hexa-acyl dan memiliki efek adjuvant yang lebih baik. Berdasarkan simulasi molekuler dan docking struktur GLA dan TLR4/MD2, diprediksi bahwa rantai samping asil terpotong dapat meningkatkan afinitas senyawa ini terhadap TLR4, yang kemudian dikonfirmasi oleh sintesis senyawa terpotong rantai samping SLA. SLA menginduksi lebih sedikit sitokin inflamasi daripada GLA dan mungkin memiliki keamanan yang lebih baik.

Mengurangi Toksisitas Ajuvan melalui Biologi Sintetis

Selain sintesis atau modifikasi kimia, metode biologis sintetik dapat digunakan untuk mengurangi toksisitas adjuvant. Metode untuk memperkenalkan atau melumpuhkan gen yang terkait dengan modifikasi lipid A pada bakteri dan merekonstruksi jalur biosintetik lipid A telah dipelajari. Setelah ekstraksi dan pemisahan, analog MPL dengan efek ajuvan yang kuat dan toksisitas rendah diperoleh dengan skrining in vitro. Analog MPL ini dapat langsung digunakan sebagai adjuvant, sehingga menghindari pengaruh modifikasi kimia berikutnya pada kualitas.

Menyederhanakan Struktur Ajuvan dan Meningkatkan Efek Ajuvan melalui Studi Hubungan Struktur-Aktivitas

Untuk meminimalkan masalah yang terkait dengan sintesis kimia, struktur telah disederhanakan lebih lanjut dengan mensintesis turunan bebas gula atau monosakarida dari MPL. Melalui analisis hubungan struktur-aktivitas dan high-throughput in vitro, diperoleh turunan sugar-free MPL E6020, yang menunjukkan aktivitas imunostimulator yang lebih baik dan toksisitas yang lebih rendah daripada MPL dalam berbagai model evaluasi in vitro dan in vivo. Aminoalkyl glucosyl phosphates adalah kelas lain dari analog MPL, di mana tulang punggung disakarida diganti dengan monosaccharide backbone. Beberapa senyawa ini menunjukkan aktivitas dan keamanan yang lebih baik daripada MPL, termasuk RC529, yang digunakan sebagai adjuvant dalam vaksin hepatitis B, Supervax® (Dynavax, CA, USA).

Resiquimod (R848) adalah aktivator reseptor TLR7/8. Sebagai adjuvant, dapat meningkatkan pematangan DC dan meningkatkan imunitas seluler dan humoral. Mirip dengan agonis small-molecule lainnya dari TLR7/8, R848 sangat larut dalam air, yang mengarah pada dispersi yang cepat setelah disuntikkan ke dalam tubuh, melemahkan efeknya pada pematangan antigen-presenting cells di tempat pemberian, yang tidak ideal untuk perannya sebagai adjuvant. Selanjutnya, karena tingkat dispersi yang cepat, meningkatkan risiko efek samping. Selain itu, sifat kelarutan air R848 tidak kondusif untuk masuk ke dalam sel dan untuk mengaktifkan reseptor intraseluler, TLR7/8. Untuk meningkatkan kelarutan lipid dan mengurangi laju dispersi molekul kecil ini, rantai asam lemak biasanya ditambahkan melalui modifikasi kimia, yang meningkatkan permeabilitas membrannya. Misalnya, 3M-052 disintesis dengan menambahkan asam lemak rantai panjang C18 melalui modifikasi kimia. Ini menunjukkan peningkatan efek ajuvan dibandingkan dengan R848. Imiquimod adalah analog dari R848. Senyawa SM-360320 disintesis dengan menyederhanakan dan mengganti gugus imiquimod. Senyawa ini menunjukkan bioavailabilitas oral yang lebih baik dan dapat digunakan sebagai adjuvant untuk vaksin oral.