Vaksin Berbasis VLP

Read Also

Saat ini, 110 protein virus yang berasal dari 35 keluarga virus telah terbukti berkumpul menjadi VLP. Dari penelitian ini, beberapa vaksin berbasis VLP telah dipasarkan untuk digunakan pada manusia, antara lain Recombivax HB dan Engerix-B untuk hepatitis B virus (HBV), Gardasil, Cervarix, dan Gardasil-9 untuk human papillomavirus (HPV), dan Hecolin untuk hepatitis E virus (HEV). Beberapa vaksin baru juga berada pada berbagai tahap desain, produksi, dan proses persetujuan (Tabel).

Vaksin HBV rekombinan

Hepatitis B virus (HBV), virus DNA berselubung yang dikelompokkan dalam famili Hepadnaviridae, adalah patogen penyebab utama hepatitis B. Infeksi HBV dapat menyebabkan hepatitis akut dan kronis dan secara substansial meningkatkan morbiditas dan mortalitas pada individu yang terkena. Menurut statistik epidemiologi, dua miliar orang memiliki karakteristik serologis hepatitis B di seluruh dunia, 350 juta di antaranya menderita hepatitis B kronis. Saat ini, vaksinasi merupakan cara yang paling efektif untuk mencegah infeksi HBV, dengan vaksin yang didasarkan pada self-assembly antigen permukaan HBV HBsAg menjadi partikel VLP.

Sampai saat ini, tiga generasi vaksin VLP terhadap HBV telah dikembangkan. Generasi pertama vaksin adalah Heptavax-B, vaksin HBV hematogen yang terdiri dari partikel hepatitis B surface antigen particles (HBsAg VLP; diameter ~ 22 nm) yang diisolasi dari sampel darah pasien hepatitis B. Pada dasarnya adalah vaksin tidak aktif yang diproduksi oleh plasma manusia yang dikumpulkan dari individu tanpa gejala yang menderita hepatitis B kronis. Karena HBsAg dan HBV keduanya ada dalam plasma donor, itu perlu dipoles dan dinonaktifkan dengan ultrasentrifugasi, pencernaan pepsin, urea, dan perlakuan formaldehida untuk mendapatkan HBsAg kemurnian lebih tinggi. Karena ketidakpastian seputar keamanan dan sumber, penggunaannya secara bertahap digantikan oleh vaksin generasi kedua, Recombivax HB dan Engerix-B. Vaksin HBV generasi kedua ini, masing-masing diproduksi oleh Merck dan GlaxoSmithKline, adalah vaksin rekayasa genetika berdasarkan VLP HBV. Keduanya menggunakan sistem Saccharomyces cerevisiae untuk mengekspresikan HBsAg secara stabil, menghasilkan partikel berukuran sekitar 20 nm dan dengan struktur simetris oktahedral yang teratur. Vaksin ini dianggap lebih aman dan lebih imunogenik daripada generasi pertama, vaksin hepatitis B yang ditularkan melalui darah, dan terus digunakan secara luas saat ini. Vaksin generasi ketiga, Sci-B-Vac, mengandung tiga antigen permukaan HBV, termasuk antigen S, pra-S1, dan pra-S2, dan diekspresikan dalam sel Chinese hamster ovary (CHO). Dibandingkan dengan VLP yang diproduksi oleh sistem ragi, yang hanya terdiri dari HBsAg non-glikosilasi, VLP ini, dengan campuran HBsAg terglikosilasi dan non-glikosilasi, memiliki imunogenisitas yang lebih tinggi. Selanjutnya, vaksin menghasilkan titer antibodi anti-HBsAg yang tinggi dan antibodi pelindung terhadap pra-S1 dan pra-S2, dengan efikasi dan keamanan yang baik. Itu disetujui untuk digunakan di Israel dan Asia Timur pada tahun 2017.

Baru-baru ini, vaksin HBV baru, Heplisav-B, telah disetujui untuk digunakan pada orang dewasa di Amerika Serikat. Vaksin ini menggunakan self-assembly VLP 20 nm yang sama dari HBsAg sebagai vaksin tiga generasi sebelumnya, tetapi juga menggunakan urutan CpG 1018 sebagai adjuvant. Inokulasi dengan dua dosis dalam sebulan menghasilkan efek yang lebih baik daripada Engerix-B tiga dosis dalam enam bulan. Selain itu, imunogenisitasnya lebih tinggi daripada Engerix-B. Oleh karena itu, Heplisav-B diharapkan dapat menjadi vaksin generasi baru melawan infeksi HBV.

Selain vaksin pencegahan ini, vaksin hepatitis B terapeutik berbasis VLP juga sedang dikembangkan. Pada tahun 2019, satu kelompok menunjukkan bahwa banyak salinan epitop polipeptida HBsAg-aa113-135 (SEQ13) dapat ditampilkan pada immuno-enhanced VLP carrier (CR-T3) baru yang berasal dari roundleaf bat HBV core antigen (RBHBcAg). Antigen inti ini dapat menginduksi respons antibodi spesifik yang dimediasi oleh pembersihan HBV/HBsAg untuk mencapai efek terapeutik, dan saat ini sedang menjalani penelitian lebih lanjut.

Vaksin HPV VLP

HPV adalah virus DNA untai ganda melingkar, dan infeksi HPV persisten merupakan penyebab utama kanker serviks dan kutil kelamin. Saat ini, empat vaksin HPV profilaksis yang dipasarkan didasarkan pada VLP rakitan yang hanya mengandung protein L1: Gardasil (Merck), Cervarix (GSK), Gardasil-9 (Merck) dan Cecolin (Innovax). Protein L1 adalah protein struktural utama virus, yang dapat merakit sendiri menjadi VLP dengan imunogenisitas tinggi, dan mampu menginduksi respons imun spesifik tipe yang kuat. Analisis struktural menunjukkan bahwa setiap HPV VLP terdiri dari 72 pentamer L1 (lima salinan protein L1), dengan respons imun yang diinduksi tinggi. Vaksin quadrivalent Gardasil (Merck), yang dilisensikan untuk digunakan di Amerika Serikat pada tahun 2006, terutama menargetkan HPV 6/11/16/18 dan memberikan perlindungan 100% terhadap infeksi virus yang disebabkan oleh keempat jenis HPV ini. Pada tahun 2009, vaksin bivalen, Cervarix (GSK), telah disetujui oleh Food and Drug Administration (FDA). Vaksin ini menggunakan sistem ekspresi sel serangga baculovirus, dan terutama menargetkan HPV16/18. Kemudian, pada tahun 2014, Merck lebih lanjut meluncurkan vaksin sembilan valen, Gardasil-9, yang memberikan perlindungan tambahan terhadap virus HPV31/33/45/52/58 selain HPV 6/11/16/18 yang disediakan oleh Gardasil. Namun, untuk menginduksi tingkat antibodi yang sebanding dengan Gardasil, Gardasil-9 memiliki antigen L1 dan kandungan ajuvan aluminium yang lebih tinggi daripada Gardasil. Di antara ketiga vaksin, Cervarix memiliki konsentrasi antigen terendah namun juga menawarkan imunogenisitas yang lebih baik dan perlindungan jangka panjang terhadap HPV16 dan 18. Ini karena Cervarix memiliki sistem adjuvant AS04 baru yang membawa TLR4 agonis monophosphoryl lipid A (MPL), yang secara langsung merangsang antigen-presenting cells (APC).

Di sebagian besar negara berkembang, produksi vaksin melalui sistem ekspresi eukariotik membuat vaksin tidak terjangkau. Baru-baru ini, vaksin bivalen HPV tipe 16/18 rekombinan (Cecolin) dikembangkan menggunakan sistem ekspresi Escherichia coli, yang dapat sangat mengurangi biaya produksi vaksin. Sistem ini memiliki keamanan dan kemanjuran yang sangat baik dalam uji klinis fase 3, menghasilkan tingkat antibodi penetralisir yang sebanding dengan vaksin yang dipasarkan dan baru-baru ini telah disetujui untuk dipasarkan di Cina. Selanjutnya, vaksin sembilan valent yang dikembangkan dengan E. coli telah memasuki uji klinis fase 2.

Baru-baru ini, diusulkan bahwa VLP dapat digunakan untuk mengekspresikan beberapa antigen untuk menawarkan perlindungan terhadap beberapa strain dari jenis virus yang sama melalui desain chimeric. Untuk tujuan ini, vaksin chimeric partikel tunggal “anti-multiple” dirancang. Para penulis menunjukkan bahwa wilayah loop L1 terkait erat dengan spesifisitas tipe HPV, dan bahwa substitusi homolog dari wilayah loop L1 dengan wilayah loop yang terkait erat secara filogenetik dapat menawarkan perlindungan silang. Chimera tipe tiga dari HPV33/58/52 VLP dapat menginduksi titer penetral yang sebanding dengan campuran tiga VLP, dan ini terjadi baik pada tikus maupun primata non-manusia. Berdasarkan strategi ini, penulis saat ini sedang mengembangkan tujuh vaksin silang tipe anti-20, yang diharapkan dapat mencegah dan mengendalikan penyakit terkait HPV secara lebih komprehensif (misalnya, kanker serviks dan kondiloma akuminata).

Vaksin HEV rekombinan

Vaksin berbasis VLP hepatitis E virus (HEV), Hecolin, diluncurkan di Cina pada tahun 2011, telah membawa manfaat yang signifikan untuk pencegahan infeksi HEV. HEV, non-enveloped, single-stranded RNA virus, adalah agen hepatitis yang ditularkan secara enterik dengan distribusi di seluruh dunia, dan dapat menyebabkan hepatitis akut yang parah. Panjang genom HEV adalah 7,2 kb, dan mencakup tiga open reading frames, di antaranya ORF2 mengkodekan satu-satunya protein struktural, pORF2. pORF2 panjangnya 660 asam amino dan mengandung daerah antigenik inti (aa 458–607). Vaksin Hecolin dikembangkan berdasarkan VLP berdiameter 20 hingga 30 nm dari versi pORF2 yang terpotong (aa 368–606), yang disebut sebagai p239. Uji klinis telah menunjukkan bahwa Hecolin memiliki imunogenisitas dan kemanjuran perlindungan yang tinggi, dan dapat menginduksi titer antibodi HEV yang tinggi. Secara efektif dapat mencegah infeksi hepatitis E dalam 4,5 tahun, dengan tingkat perlindungan 93%. Selain itu, karena VLP disiapkan menggunakan sistem ekspresi E. coli, ini sebagian besar mengurangi biaya yang terkait dengan produksi vaksin dan dengan demikian akan bermanfaat untuk vaksinasi di negara berkembang. Saat ini, ini adalah satu-satunya vaksin yang dapat secara efektif mencegah hepatitis E. Selain Hecolin, dua vaksin HEV lainnya—vaksin rHEV (aa 112–607 aa) dan vaksin p179 (aa 439–617)—telah memasuki uji klinis. Vaksin rHEV (GSK) terdiri dari peptida 56-kD yang diekspresikan dalam sel serangga, dan uji coba fase 2 menunjukkan tingkat perlindungan 95,5%. Sementara itu, vaksin p179 yang diekspresikan dalam sistem E.coli masih dalam uji klinis fase 1.