Pengembangan Delivery Systems Sebagai Ajuvan

Read Also

Aluminum Salts Adsorb Small-Molecule Adjuvants

Secara umum dianggap bahwa ajuvan aluminium sebagai sistem pengiriman antigen dapat menyerap antigen dan membantu pelepasannya yang lambat di tempat suntikan, menghasilkan respons imun yang berkepanjangan. Namun, mekanisme kerja bahan adjuvant aluminium ini sering ditentang. Misalnya, penghapusan tempat suntikan dua jam setelah pemberian antigen tidak berpengaruh pada respon imun, menunjukkan adanya mekanisme yang berbeda yang terkait dengan aksi ajuvan aluminium. Penelitian telah menunjukkan bahwa ajuvan aluminium dapat merangsang inflammasom NLRP3 atau menginduksi apoptosis, menghasilkan pelepasan sinyal berbahaya, yang pada gilirannya memicu respon imun. Selain itu, telah dilaporkan bahwa ajuvan aluminium mengikat lipid membran dendritic cells (DCs) dan mengubah strukturnya, sehingga merangsang sel DC.

Ajuvan aluminium konvensional hanya dapat menginduksi imunitas humoral dan secara lemah menginduksi imunitas seluler. Garam aluminium dapat menyerap sejumlah rendah SMA yang bermuatan berlawanan melalui interaksi elektrostatik bila digunakan sebagai sistem pengiriman adjuvant untuk SMA. Adsorpsi ini dapat mengurangi jumlah SMA bebas, mengurangi risiko badai sitokin yang diinduksi SMA dan dengan demikian meningkatkan perlindungan. Selain itu, garam ini dapat melengkapi ketidakmampuan ajuvan aluminium dengan menginduksi imunitas seluler. Saat ini, sebagai perwakilan dari sistem adjuvant tersebut, AS04 (GSK) yang terdiri dari aluminium hidroksida dan monophosphoryl lipid A (MPL) telah disetujui untuk digunakan dalam vaksin human papilloma virus (HPV) dan hepatitis B virus (HBV). Demikian pula kombinasi aluminium dan CpG telah memasuki uji klinis sebagai vaksin malaria.

Nanonisasi Ajuvan Aluminium

Dalam beberapa tahun terakhir, sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa adjuvant nano-aluminium dapat meningkatkan aktivitas adjuvant aluminium. Sebagai contoh, dibandingkan dengan adjuvant aluminium tradisional, adjuvant nano-aluminium dapat secara signifikan meningkatkan efek imun dari antigen pelindung Bacillus anthracis dan dapat menginduksi respon proinflamasi yang lebih rendah di tempat suntikan. Dalam vaksin virus rabies yang diaktifkan, adjuvant nano-aluminium menunjukkan efek peningkatan kekebalan yang lebih baik daripada adjuvant aluminium tradisional dan beberapa adjuvant baru (misalnya, AS02, AS03, MF59).

Ajuvan nano-aluminium dapat menyerap lebih banyak antigen dan menyajikannya dengan lebih baik dibandingkan dengan ajuvan aluminium tradisional karena permukaan spesifiknya yang lebih besar. Karena ukuran partikel besar ajuvan aluminium tradisional, antigen-presenting cells (APC) dapat direkrut hanya di tempat suntikan, sedangkan jumlah APC di jaringan perifer rendah, membatasi efek aktivasi imun dari ajuvan aluminium. APC berlimpah di kelenjar getah bening; namun, muatan positif dan ukuran partikel besar dari bahan adjuvant aluminium tradisional mencegah masuknya bahan tersebut ke dalam kelenjar getah bening. Mempromosikan masuknya bahan adjuvant aluminium ke kelenjar getah bening dan kemudian meningkatkan aktivasi APC menggunakan bahan adjuvant ini tetap sulit. Jiang dkk. mengembangkan adjuvant nano-aluminium untuk mengatasi masalah ini menggunakan partikel nano-aluminium berlapis PEG dengan mendispersikan adjuvant aluminium melalui pengadukan, dan kemudian menambahkan PEG untuk menstabilkan partikel. Partikel nano-aluminium dengan muatan negatif dapat masuk dan berada di kelenjar getah bening; menggunakan partikel-partikel ini sebagai pembawa pengiriman adjuvant untuk CpG dapat mencapai efek sinergis yang lebih baik daripada garam aluminium tradisional.

Adjuvant Emulsi

Penggunaan emulsi sebagai sistem pengiriman telah menjadi perhatian khusus dalam penelitian adjuvant untuk waktu yang lama. Beberapa bahan adjuvant emulsi yang tersedia di pasaran dan menjalani uji klinis termasuk emulsi minyak dalam air (O/W) MF59 (Novartis, Basel, Swiss), AS02 dan AS03 (GSK), AF03 (Sanofi Pasteur, Lyon, Prancis), SE, MPL-SE, GLA-SE, dan SLA-SE (Infectious Disease Research Institute, Seattle, WA, USA), dan air dalam minyak (W/O) emulsi Montanide ISA720 dan Montanide ISA51 (Seppic's Montanide).

Emulsi W/O biasanya memiliki efek pelepasan berkelanjutan, sedangkan hal ini tidak berlaku untuk emulsi O/W. Misalnya, ketika MF59 digunakan sebagai adjuvant, antigen dan adjuvant dengan cepat dihilangkan dari tempat suntikan. Selanjutnya, pengikatan MF59 ke antigen tidak berpengaruh pada respon imun. Namun, MF59 dapat merekrut sel imun dan mempromosikan presentasi antigen. Telah ditunjukkan bahwa MF59 dapat mengaktifkan gen MyD88 dan menginduksi sel otot di tempat suntikan untuk melepaskan sinyal berbahaya (misalnya, ATP), yang dapat mengaktifkan respons imun hilir. Selain itu, apoptosis-associated speck-like protein yang mengandung caspase recruitment domain (CARD) (ASC) terbukti terkait dengan efek ajuvan MF59. Lebih lanjut, emulsi yang mengandung squalene, produk antara metabolisme kolesterol pada manusia, dapat dengan cepat mengurangi ekspresi gen yang terkait dengan metabolisme lipid in vivo, yang menghasilkan perubahan morfologi endoplasmic reticulum (ER) dan aktivasi sensor stres retikulum endoplasma IRE1α.

Ajuvan emulsi dapat dengan cepat menginduksi kekebalan humoral yang kuat, menunjukkan efek yang lebih kuat daripada ajuvan aluminium pada anak-anak dan individu lanjut usia (biasanya dengan fungsi kekebalan rendah). Emulsi tradisional menggunakan surfaktan untuk mengurangi tegangan permukaan, sedangkan emulsi Pickering dibuat menggunakan mikropartikel. Karena emulsi Pickering meniru fluiditas dan viskoelastisitas patogen, area kontak antara emulsi Pickering dan sel-sel kekebalan meningkat, dan karenanya efek peningkatan kekebalan mereka lebih baik daripada emulsi tradisional. Untuk mengembangkan bahan adjuvant emulsi, Xia et al. campuran asam retinoat all-trans dengan squalene sebagai inti fleksibel dan dibungkus dengan poli (asam laktat-co-glikolat) untuk membentuk kulit luar yang kaku. Sistem pengiriman unik ini meningkatkan ekspresi reseptor permukaan DC CCR9 ketika diberikan melalui injeksi intramuskular. Pada gilirannya, hal ini mengakibatkan pengambilan antigen dan homing DC ke kelenjar getah bening mukosa, berhasil menginduksi kekebalan mukosa.

Ajuvan Liposom

Liposom adalah jenis umum lain dari sistem pengiriman. Sistem adjuvant AS01 (GSK) didasarkan pada preparasi liposom umum dari dioleoylphosphatidylcholine dan kolesterol, dan dua imunostimulan: produk detoksifikasi MPL, yang berasal dari ekstrak lipopolisakarida (LPS) Salmonella minnesota strain R595 dan QS21, senyawa murni saponin diisolasi dari kulit Quillajasaponaria Molina.

MPL dan QS21 di AS01 memiliki efek sinergis, sedangkan kolesterol dalam liposom dapat mengurangi toksisitas hemolitik QS21, sehingga meningkatkan keamanan bahan adjuvant. QS21 terakumulasi dalam getah bening setelah pemberian, merangsang caspase-1, menyebabkan pelepasan protein high-mobility group protein B1 (HMGB1), dan kemudian mengaktifkan jalur TLR4-MyD88. Selain itu, QS21 diendositosis dengan cara yang bergantung pada kolesterol dan terakumulasi dalam lisosom. Hal ini menyebabkan penghancuran lisosom dan pelepasan enzim lisosom, yang pada gilirannya mengaktifkan downstream immune pathways.

Sebagai adjuvant, AS01 dapat menginduksi imunitas humoral dan seluler yang kuat. Vaksin yang mengandung bahan adjuvant ini termasuk Shingrix® (GSK, Brantford, UK) untuk herpes zoster dan Mosquirix® (GSK, Brantford, UK) untuk malaria, yang diluncurkan masing-masing pada tahun 2017 dan 2019. Ajuvan liposom lainnya, AS015 (AS01 dikombinasikan dengan aktivator TLR9 CpG oligodeoxynucleotide 7909) digunakan untuk mengobati kanker paru-paru non-sel kecil dan melanoma.

Virus-Like Particles (VLPs) sebagai Vektor Pengiriman Ajuvan

Virus memasuki sel manusia secara aktif atau pasif dengan berinteraksi dengan ligan reseptor dan melepaskan materi genetiknya di dalam sel. Proses dimana virus berfungsi sebagai vektor pengiriman melibatkan penargetan yang sangat efisien. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi yang digunakan untuk membangun VLP tanpa asam nukleat virus melalui pendekatan rekayasa genetika telah maju dan telah digunakan untuk mengembangkan VLP sebagai drug delivery vehicles atay kendaraan penghantaran obat. Misalnya, hepatitis B core-VLPs dikembangkan dan digunakan untuk memuat obat kemoterapi doxorubicin untuk meningkatkan efek antikanker dan mengurangi efek samping. VLP dapat digunakan untuk mengemas beberapa adjuvant molekul kecil dalam proses perakitan untuk mencapai pengiriman adjuvant. Misalnya, pengemasan CpG dalam partikel VLP dapat meningkatkan stabilitas dan efek ajuvan CpG. Selain itu, VLP dapat digunakan sebagai adjuvant vaksin. Misalnya, papaya mosaic virus coat protei (PapMV CP) yang diekspresikan oleh Escherichia coli berkumpul untuk membentuk VLP, yang dapat digunakan sebagai sistem tampilan epitop, sedangkan terminal-C yang menyatu dengan antigen dari PapMV CP dapat memicu respons imun yang kuat.

Microbe-Based Lipid Membrane Delivery Systems

Virosom, viral-derived delivery vector, juga dapat digunakan sebagai adjuvant. Virosom disiapkan secara in vitro menggunakan protein amplop virus influenza dan lipid yang dimurnikan. Selama perakitan in vitro, imunostimulan dapat dirancang secara rasional. Karena struktur membran luarnya yang alami, virosom memiliki afinitas alami untuk berbagai sel imun. Vaksin di mana virosom digunakan sebagai adjuvant termasuk vaksin hepatitis A Crucell Epaxal®, Epaxal junior®, dan vaksin influenza musiman Nasalflu® (Vaksin Janssen, Berna, Swiss). Di antaranya, Nasalflu® dapat menyebabkan kelumpuhan wajah karena adanya enterotoksin E.coli sebagai adjuvant mukosa, dan karenanya, vaksin ini telah ditarik dari pasaran.

Archaebacteria adalah sekelompok mikroorganisme yang ada di lingkungan ekstrim, seperti di bawah suhu tinggi, garam tinggi, dan kondisi hipoksia. Kemampuan bertahan hidup mereka yang kuat terkait dengan struktur lipid membran unik mereka, yang dapat digunakan untuk menyiapkan arkeosom. Sebagai adjuvant, archaeosomes memiliki keuntungan sebagai berikut dibandingkan liposom biasa: tahan asam (dapat digunakan sebagai adjuvant vaksin oral), tahan suhu tinggi (transportasi rantai dingin tidak diperlukan, dan suhu dan tekanan tinggi dapat digunakan untuk sterilisasi), dan tidak ada kebutuhan kolesterol untuk menstabilkan struktur membran. Selain itu, archaeosomes mudah diambil oleh DC. Lebih lanjut, beberapa arkeosom memiliki efek imunostimulator tertentu, menunjukkan prospek aplikasi yang lebih baik daripada liposom biasa.

Ajuvan Partikel Polimer

Bahan polimer alami (misalnya, kitosan) atau sintetis (misalnya, poli (asam laktat-ko-glikolat)) sebagai adjuvant atau pembawa pengiriman antigen menunjukkan biokompatibilitas dan keamanan yang baik. Sebagai adjuvant, pembawa pengiriman ini dapat menggranulasi antigen bebas, melindungi antigen, dan meningkatkan pengambilan antigen oleh APC. Mereka dapat digunakan untuk menyiapkan bahan adjuvant dengan ukuran partikel, muatan permukaan, dan bentuk yang berbeda. Partikel yang berbeda di bawah kondisi pH yang berbeda mungkin memiliki bentuk yang berbeda. Sifat-sifat ini dapat digunakan untuk memuat antigen yang berbeda dan menginduksi tipe sel imun yang luas. Misalnya, kitosan yang larut dalam asam, setelah diambil oleh DC, larut dalam lingkungan asam lisosom yang kuat, mengakibatkan pecahnya lisosom melalui efek proton, diikuti oleh pelepasan antigen dan presentasi silang, yang mengarah ke kekebalan seluler yang kuat.