Profil Sistem Imun Vaksin mRNA

Read Also

Penelitian terbaru telah meningkatkan pemahaman kita tentang aktivasi imun dan respon imun yang diinduksi oleh vaksin mRNA dan mRNA. Respon imun bawaan telah dipelajari secara ekstensif karena mRNA eksogen memicu reseptor sel inang yang sama seperti yang dipicu oleh infeksi virus RNA. Telah dibuktikan bahwa vaksin mRNA dapat menimbulkan respons sel T CD8+ yang kuat, yang penting dalam menargetkan patogen intraseluler. Interferon tipe I, dilepaskan melalui aktivasi imun bawaan, telah terbukti menjadi penanda aktivasi penting dalam konteks ini. Selain itu, respons sel T CD4+ yang kuat telah terbukti penting dalam mendukung aktivasi sel T CD8+ dan aktivasi sel B untuk berdiferensiasi menjadi sel plasma yang mensekresi antibodi dan sel B memori.

 

Induksi Respon Imun Bawaan oleh Vaksin mRNA

Dua kelompok utama sensor RNA telah diidentifikasi yang terlibat dalam aktivasi sistem imun bawaan pada pengenalan mRNA, reseptor Toll-like receptors (TLRs) dan retinoic acid-inducible gene-I (RIG-I). TLR mengenali agen virus bahkan sebelum infeksi terjadi, sedangkan keluarga RIG dipicu ketika agen virus hadir dalam sitoplasma dan infeksi virus telah terjadi. TLR3, TLR7, dan TLR8 semuanya terletak di kompartemen endosomal antigen-presenting cell (APC), termasuk sel dendritik, makrofag, dan monosit. TLR3 mendeteksi RNA untai ganda dan merupakan satu-satunya TLR yang bekerja melalui jalur NF-κB, sementara semua TLR lainnya bekerja melalui kaskade pensinyalan yang bergantung pada MyD88. TLR7 dan TLR8 keduanya mendeteksi RNA untai tunggal. Semua jalur mengarah pada produksi interferon tipe I (IFNα/β)]. RIG-I-like receptor family (RLR), yang terletak di sitoplasma, mendeteksi RNA untai tunggal dan ganda. LGP2 (Laboratory of Genetics and Physiology 2) adalah RLR yang telah terbukti penting dalam pensinyalan antivirus. MDA5 (melanoma differentiation-associated protein 5) mendeteksi RNA untai ganda dengan ukuran lebih dari 2000 pasangan basa. Setelah aktivasi, baik RIG-I dan MDA5 merekrut IPS-1 (atau disebut MAVS), yang pada akhirnya mengaktifkan NF-κB dan IRF3 dan produksi interferon tipe I. Selain itu, baru-baru ini ditemukan bahwa NOD (nucleotide-binding oligomerization domain)-like receptor (NLR) NOD2 diaktifkan oleh sekuens RNA untai tunggal kaya GU yang tidak tertutup. Sama seperti RIG-I dan MDA5, NOD2 merekrut IPS-1 untuk mengaktifkan IRF3, yang mengarah pada produksi IFN-β.

Interferon tipe I penting dalam setiap aspek respons terhadap vaksin mRNA karena mereka memodulasi proses seperti ekspresi antigen, fungsi APC, dan diferensiasi sel T. Lebih lanjut telah ditunjukkan bahwa produksi interferon tipe I dapat menguntungkan dan merugikan untuk vaksin mRNA tergantung pada waktu "sinyal". Diperkirakan bahwa pensinyalan TCR perlu terjadi sebelum pensinyalan IFN, untuk memperoleh respons sel T yang diinginkan (STAT4 akan diaktifkan dalam sel T), termasuk diferensiasi sel T CD8 dan proliferasi menjadi sel T sitotoksik. Ketika pensinyalan IFN terjadi sebelum TCR diaktifkan, STAT1 diaktifkan dan peristiwa anti-proliferasi dan pro-apoptosis dimulai. Interferon tipe I dikenali oleh sel T melalui IFNα/β-receptor (IFNAR) pada permukaan sel. Jadi, sementara mRNA bisa sangat kuat, mRNA juga dapat mematikan produksi protein melalui mekanisme pertahanan sel inang untuk mencegah virus memproduksi protein virus.

Oleh karena itu disarankan bahwa respon interferon Tipe I harus dikontrol, untuk meningkatkan transkripsi kandidat vaksin mRNA dan akibatnya meningkatkan potensi vaksin. Respon imun bawaan terhadap mRNA eksogen dapat diminimalkan dengan menghindari aktivasi reseptor TLR, dengan menggunakan transkrip yang sangat murni (penghapusan lengkap produk sampingan produksi, seperti dsRNA dan template DNA) dan nukleosida yang dimodifikasi (menggantikan uridine untuk pseudouridine). Strategi lain adalah untuk menekan reseptor dengan co-mengekspresikan mRNA yang mengkode protein penghindaran imun, seperti protein virus vaccinia E3, K3, dan B18. Protein ini dapat secara lokal dan sementara menekan aktivasi jalur PKR dan IFN dan meningkatkan ekspresi gen yang disandikan mRNA yang menarik. Opsi ini sangat menarik untuk mRNA yang menggandakan diri sendiri karena mRNA yang direplikasi secara in vivo tidak dapat dimurnikan atau dibuat dengan nukleosida yang dimodifikasi.

 

Respon Sistem Imun Seluler dan Humoral terhadap Vaksin mRNA

Respons sel T yang kuat melalui vaksinasi mRNA dicapai dengan menargetkan APC profesional, yaitu dendritic cells (DC). Tergantung pada rute pemrosesan mRNA oleh APC, peptida yang diturunkan dari mRNA dapat disajikan pada major histocompatibility complex (MHC) kelas I atau II dari APC (Gambar 1). Untuk membangun aktivasi sel T yang sukses dan diferensiasi dari sel T naif menjadi sel efektor, sel T harus menerima tiga sinyal berbeda. Sinyal 1 melibatkan aktivasi T cell receptor (TCR) dengan mengenali peptida yang disajikan pada MHC APC. Sinyal 2 melibatkan pengikatan molekul co-stimulator, seperti CD80 dan CD86, oleh CD28 pada sel T. Sinyal 3 terdiri dari sitokin yang disekresikan yang kemudian dirasakan oleh sel T. Kombinasi dari semua sinyal ini akan menghasilkan aktivasi dan diferensiasi sel T.

Gambar 1. Pemrosesan antigen vaksin yang dikodekan RNA Messenger dalam sel antigen presenting cells (APCs). (1) mRNA yang dienkapsulasi dalam delivery vehicle diambil oleh sel inang. Setelah kendaraan penghantar dicerna, mRNA dikenali oleh Toll-like receptors (TLRs) dan/atau keluar dari fagosom (2). Reseptor pengenalan patogen sitosol yang berbeda kemudian dapat mengenali mRNA. (3) mRNA ditranskripsikan oleh ribosom inang dan antigen terbentuk. (4) Setelah antigen terbentuk, dapat diproses melalui jalur yang berbeda. (5) Antigen dipecah menjadi peptida oleh proteasom inang; peptida diterima oleh major histocompatibility complex class I (MHC I). Kompleks peptida kelas I MHC kemudian berjalan ke membran sel di mana ia disajikan ke sistem imun tubuh. (6) Antigen disekresikan dan dicerna oleh endosom atau secara alternatif memasuki endosom tanpa sekresi, dicapai dengan menambahkan molekul dan urutan pensinyalan. Antigen tersebut kemudian didegradasi oleh protease endosom dan peptida diikat oleh major histocompatibility class II (MHC II). Kompleks peptida kelas II MHC kemudian berjalan ke membran sel di mana ia disajikan ke sistem imun tubuh. (7) Aktivasi sel T CD8+ dan CD4+ dapat dicapai melalui penyajian peptida masing-masing pada MHC kelas I dan MHC kelas II. Molekul co-stimulator dan sitokin perlu hadir untuk aktivasi. (8) TLR3-7-8 dan NOD2, RIG-I, LGP2, dan MDA5 dapat diaktifkan oleh mRNA, selanjutnya memicu produksi interferon tipe I. (9) Interferon tipe I yang disekresikan dapat memiliki efek positif atau negatif pada aktivasi sel T. Tingkat aktivasi respons imun bawaan tipe I yang dipicu oleh mRNA dapat dikontrol dengan penerapan nukleosida yang dimodifikasi, pemurnian RNA yang ditingkatkan, dan sistem pengiriman imunogenik rendah.

Respon humoral diatur oleh sirkulasi antibodi yang disekresikan oleh sel B. Telah ditunjukkan bahwa antibodi spesifik antigen dapat diinduksi oleh vaksin mRNA. Sel B dapat diaktifkan dengan sirkulasi antigen yang mengikat B cell receptor (BCR). Untuk vaksin mRNA, ketersediaan protein ekstraseluler untuk pengenalan sel B dapat ditingkatkan dengan menambahkan peptida sinyal sekresi ke urutan RNA atau penambahan urutan penargetan MHC kelas II dari protein lisosom atau endosom, seperti LAMP (lysosomal-associated membrane protein), yang akan memungkinkan sel-sel yang ditransfeksi mensekresikan protein. Protein yang bersirkulasi diambil oleh sel B dan peptida ditampilkan pada MHC kelas II sel B. Sel T follicular helper (Tfh), sel T CD4+ yang sebelumnya telah diaktifkan oleh DC yang menampilkan kombinasi MHC-II/peptida, akan berikatan dengan peptida-MHC kelas II dari sel B yang menyajikan peptida yang sama dan selanjutnya melepaskan sinyal aktivasi, termasuk molekul co-stimulator dan sitokin (Gambar 1). Sel Tfh yang berpengalaman antigen memicu pembentukan dan pemeliharaan germinal centers (GCs) dalam organ limfoid sekunder, di mana proliferasi sel B, pergantian kelas, dan diferensiasi menjadi sel B memori dan sel plasma yang mensekresi antibodi berlangsung. Itu ditunjukkan dalam literatur bahwa vaksinasi tikus dengan mRNA menghasilkan respon sel Tfh antigen spesifik yang kuat dan peningkatan jumlah sel GC B, yang menghasilkan antibodi afinitas tinggi yang berumur panjang. Juga terbukti bahwa kandidat vaksin mRNA dapat menginduksi respon antibodi yang kuat terhadap target imunosubdominan, yang seringkali merupakan daerah percakapan penting pada parasit dan ideal untuk pengembangan vaksin.