Vaksin Oral (Gastrointestinal)

Read Also

Pengiriman oral adalah rute pemberian yang paling ramah pasien, dan akibatnya, vaksin oral memiliki potensi untuk meningkatkan kemanjuran vaksin dengan meningkatkan aksesibilitas dan distribusinya, yang dapat mengarah pada cakupan vaksin yang lebih baik. Vaksinasi oral juga dianggap sebagai cara yang optimal untuk melawan infeksi yang disebabkan oleh patogen enterik karena menginduksi kekebalan usus melalui jaringan mukosa usus. Vaksin oral pertama yang berhasil diimplementasikan adalah vaksin polio oral yang dikembangkan pada 1950-an oleh Albert Sabin. Ia memiliki kemampuan untuk menginduksi respon protektif sIgA di mukosa usus, tempat utama masuk dan multiplikasi virus polio. Ini secara signifikan mengurangi penularan virus, mengarah ke pemberantasan polio secara global. Vaksin oral berlisensi lainnya menargetkan penyakit yang disebabkan oleh patogen enterik seperti Vibrio cholerae, Salmonella typhi dan rotavirus, masing-masing menyebabkan kolera, demam tifoid dan gastroenteritis.

Terlepas dari manfaat yang jelas dari vaksin oral, hanya sedikit yang berhasil dikembangkan. Vaksin oral harus mengatasi tantangan sulit terkait dengan biologi gastrointestinal: lingkungan asam di lambung, enzim proteolitik yang diperlukan untuk degradasi protein, adanya lendir, permeabilitas usus yang rendah dan imunogenisitas yang umumnya buruk dari antigen yang dikirim secara oral. Akibatnya, vaksin oral yang efisien idealnya harus (1) stabil dalam lingkungan yang sangat enzimatik dan tahan terhadap pH spesifik lokasi; (2) dikirim ke situs induksi kekebalan tertentu (misalnya, patch Peyer di usus kecil); (3) beradaptasi dengan interaksi dengan lendir; (4) dapat diangkut melalui penghalang epitel usus; (5) ditangkap oleh APC yang sesuai dan mampu menghindari toleransi mukosa. Sejumlah teknologi pengiriman obat oral saat ini sedang dalam pengembangan pra-klinis dan klinis untuk mengatasi tantangan ini. Berbagai sistem berbasis partikel, liposomal atau adenoviral telah dievaluasi sebagai kendaraan untuk memberikan antigen vaksin. Formulasi lain yang menjanjikan adalah sistem pengiriman spesifik lokasi, yang seringkali berbasis kapsul atau tablet. Sistem ini dapat memfasilitasi perlindungan antigen dan pengiriman vaksin ke area tertentu dari saluran pencernaan dan khususnya ke lokasi pengambilan sampel utama seperti patch Peyer. Pelepasan spesifik lokasi dapat dicapai melalui penerapan lapisan yang bergantung pada pH seperti lak, selulosa asetat ftalat, selulosa asetat trimellitat, poli(vinil asetat ftalat), atau hidroksipropil metilselulosa ftalat. Sistem pengiriman ini memainkan peran penting dalam stabilitas dan kemanjuran pengiriman komponen vaksin ke usus. Namun, strategi bertarget tambahan untuk secara khusus menginduksi respons imun usus mungkin bermanfaat.

Sistem pengiriman vaksin yang dimediasi ligan telah terbukti mengarahkan antigen ke reseptor spesifik yang diekspresikan pada sel M usus, sel epitel atau APC usus. Mengingat peran penting sel M dalam pengambilan sampel antigen, beberapa strategi target berbasis lektin, antibodi, dan peptida telah dikembangkan untuk secara khusus melibatkan sel-sel ini. Ligan berbasis lektin tanaman, memfasilitasi bioadhesi ke glikan yang diekspresikan pada sel M, telah diuji. Ulex europaeus agglutinin-1 (UEA-1) terbukti secara khusus mengikat residu -L-fucose yang diekspresikan pada sel M patch Peyer tikus dan mampu menargetkan mikropartikel polistiren atau liposom kepada merek. Karena banyak patogen usus masuk ke inang melalui sel M, beberapa reseptor sel M yang digunakan oleh bakteri juga telah dievaluasi. Misalnya, glikoprotein 2 (GP2) diekspresikan pada murine dan sel M usus manusia, dan Escherichia coli (E. coli) dan Salmonella enterica typhimurium mampu mengikat GP2 melalui FimH, komponen pili pada membran luar bakteri. Konjugasi antibodi monoklonal anti-GP2 ke ovalbumin (OVA) menghasilkan penargetan sel M yang efektif dan imunisasi oral dengan sistem ini memicu peningkatan respons sIgA spesifik OVA tinja dibandingkan dengan antigen saja pada tikus. Antibodi spesifik sel M lainnya telah dianalisis. Konjugasi antibodi sel anti-M 5B11 ke partikel polistiren meningkatkan penyerapannya oleh sel M usus kelinci dalam model loop ileum, sementara vaksinasi oral dengan konjugat antibodi NKM 16-2-4 terhadap botulinum toxoid (BT) meningkatkan IgG serum spesifik BT dan respons IgA mukosa serta kekebalan protektif terhadap tantangan mematikan dengan BT pada tikus. Akhirnya, beberapa peptida yang menargetkan sel M telah diuji melalui rute oral. Motif tripeptida Arginine-Glycine-Aspartic Acid (RGD), yang dapat mengikat β--integrin pada sel M, terbukti meningkatkan respons IgG serum spesifik antigen pada tikus dan tetragalloyl-D-lysine dendrimer (TGDK) menargetkan sel M murine, manusia, dan primata bukan manusia ditunjukkan untuk meningkatkan respons IgA spesifik antigen tinja pada kera.

Selain strategi yang ditargetkan untuk melibatkan sel tertentu, termasuk sel M, pilihan antigen dan adjuvant sangat penting dalam mengembangkan vaksin oral yang efisien. Vaksin oral berlisensi saat ini terdiri dari organisme yang dilemahkan atau dibunuh, kadang-kadang dalam kombinasi dengan komponen subunit protein. Untuk meningkatkan imunogenisitas antigen, strain E. coli enterotoksigenik rekombinan baru dan Vibrio cholerae, yang mengekspresikan antigen secara berlebihan atau mengekspresikan beberapa antigen, telah dikembangkan dan berhasil diuji pada model hewan dan dalam uji klinis. Mengingat bahwa banyak pengembangan vaksin saat ini difokuskan pada vaksin subunit, penambahan adjuvant pada formulasi mungkin penting untuk mengatasi toleransi usus. Namun, saat ini tidak ada vaksin oral adjuvanted berlisensi untuk digunakan manusia.

Cholera toxin (CT) dan enterotoksin yang tidak tahan panas dari E. coli telah terbukti menjadi bahan adjuvant mukosa yang poten dalam studi pra-klinis. Namun, bentuk asli dari racun ini terlalu beracun untuk digunakan pada manusia, menyebabkan beberapa kelompok penelitian mengembangkan toksin atau mutan subunit toksin. Misalnya, double-mutant labile toxin (dmLT) telah diuji dalam studi pra-klinis dan dievaluasi dalam uji klinis Fase I sebagai bagian dari prototipe vaksin ETEC oral. Menariknya, dmLT ditunjukkan untuk mempromosikan respon Th17 tetapi juga respon protektif sIgA dalam studi pra-klinis. Turunan CT non-toksik juga dikembangkan sebagai CTA1-DD yang merupakan perpaduan antara A subunit CT dan fragmen D dari protein A Staphylococcus aureus. CTA1-DD terbukti aman dan meningkatkan imunogenisitas berbagai antigen pada model hewan.

Sel T yang tidak konvensional seperti sel invariant natural killer T (iNKT) atau sel mucosal-associated invariant T (MAIT) telah dianggap sebagai target ajuvan potensial: Situs usus diperkaya dalam sel-sel ini yang berada di antarmuka antara imunitas bawaan dan adaptif dan dapat memodulasi APC. Beberapa agonis sel iNKT telah diselidiki sebagai adjuvant untuk meningkatkan respon imun dalam strategi imunoterapi dan vaksinasi. Lavelle dan rekan mendemonstrasikan potensi aktivator sel iNKT α-Galactosylceramide (α-GalCer) sebagai adjuvant oral untuk meningkatkan respon imun usus yang diinduksi oleh percobaan sel utuh yang membunuh ETEC, Vibrio cholerae dan Helicobacter pylori antigen pada model tikus. Selain itu, sistem terintegrasi pengiriman oral baru bernama Single Multiple Pill® (SmPill®), yang mengandung emulsi minyak dalam air yang diformulasikan sebagai minisfer 1 mm, dilaporkan secara efektif melindungi dan meningkatkan pelepasan berbagai obat di daerah usus yang ditargetkan. Sistem terintegrasi SmPill®, menggabungkan rekombinan formalin-killed whole-cell E. coli yang mengekspresikan colonisation factor antigen I (CFA/I) secara berlebihan dan adjuvant aktif oral α-GalCer, terbukti memfasilitasi pelepasan antigen yang terkontrol dan berkelanjutan di usus pH. Lebih lanjut, sistem pengiriman vaksin ini mampu meningkatkan respons sIgA spesifik CFA/I usus pada tikus. Juga ditunjukkan bahwa whole-cell killed strain Vibrio cholerae dan cholera toxin subunit B (CTB) dapat berhasil dimuat sebagai antigen dalam minisfer SmPill®. Konsisten dengan temuan sebelumnya, Davitt dan rekan menunjukkan bahwa menggabungkan antigen ini dan α-GalCer dalam minisfer SmPill® meningkatkan lipopolisakarida usus dan respons IgA spesifik CTB dan menginduksi respons Th1 spesifik antigen usus

Gambar Mekanisme yang diusulkan dari minisfer SmPill® dan induksi respons imun spesifik vaksin usus: 1. Lapisan enterik minisfer SmPill® tetap utuh dalam lingkungan asam lambung yang melindungi muatan; 2. Saat keluar dari lambung dan masuk ke dalam peningkatan pH usus kecil, lapisan enterik mulai terdegradasi, memperlihatkan inti gelatin dan melepaskan droplet minyak yang mengandung antigen vaksin (misalnya, whole-cell killed bacteria) dan yang terlarut. adjuvant (misalnya, α-GalCer); 3. Muatan dilepaskan secara bertahap di usus kecil dan antigen/adjuvant dapat melintasi epitel usus (misalnya, melalui sel M) di mana presentasi bakteri yang membunuh sel utuh yang diproses dan α-GalCer oleh DC ke sel T dan invariant natural killer T (iNKT) terjadi. Hal ini menyebabkan aktivasi sel B; 4. Sel B mengalami maturasi afinitas, rekombinasi dan diferensiasi saklar kelas menjadi sel plasma, yang masuk ke dalam sirkulasi dan kembali ke lamina propria tempat sekresi IgA spesifik antigen terjadi; 5. Pada infeksi bakteri hidup, sIgA yang diangkut ke dalam lumen usus dapat menetralkan bakteri.

Perhatian utama dalam formulasi vaksin adalah stabilitas. Memang, pengembangan formulasi vaksin termostabil dapat meningkatkan cakupan vaksin, terutama di negara-negara berpenghasilan rendah. Stabilitas sistem pengiriman oral terintegrasi yang mengandung CFA/I sel utuh yang dibunuh dengan formalin ini, dan adjuvant aktif oral α-GalCer, dievaluasi dalam berbagai kondisi suhu dan kelembaban. Longet dan rekan menentukan bahwa minisfer SmPill® mempertahankan antigenisitas CFA/I dan aktivitas imunostimulator dari ajuvan α-GalCer setelah penyimpanan minisfer SmPill® di bawah suhu kamar dan kondisi penyimpanan yang ekstrem selama beberapa bulan. Secara kolektif, hasil ini mendukung potensi pendekatan minisphere SmPill® untuk meningkatkan imunogenisitas antigen yang dikirim secara oral dan menjaga stabilitas formulasi vaksin oral. Ini menunjukkan potensi untuk menggunakan strategi terpadu untuk mengatasi tantangan dalam mengembangkan vaksin oral.