doi: 10.18527/2500-2236-2016-3-1-31-41

универсална

получено: 2015-12-02 приети: 2016-01-25 публикувано: 10.07.2016

Андрей Й. Егоров #

HSC Development Ltd, Tulln, Австрия

# Автор-кореспондент: Андрей Егоров, E-mail: [email protected]

Резюме

Липсата на популационен имунитет към периодично възникващите пандемични грипни щамове прави грипната инфекция особено опасна. Фрагментираната природа на генома на грипния вирус допринася за образуването на реасортанти на грипния вирус, съдържащи геномни фрагменти от различни щамове. Този механизъм е основната причина за естественото антигенно разнообразие на грипния вирус, както и за появата на грипни пандемии. Ваксинацията е най-добрата мярка за предотвратяване на разпространението на грипна инфекция, но ефикасността на съществуващите ваксини не е достатъчна, особено за възрастни хора и малки деца. Специфичният имунитет, разработен след заболяване или имунизация, лошо предпазва от инфекция от грипни вируси от друг подтип. Във връзка с това има спешна нужда от по-ефективна универсална противогрипна ваксина, която осигурява дълготраен широк кръстосан защитен имунитет и е в състояние да предпази от грипни вируси А и В от всички известни подтипове. Основните подходи към и предизвикателствата при създаването на такава ваксина са разгледани в този преглед.

Преглед

Въведение

От всички вирусни респираторни заболявания грипът причинява най-тежката патология и води до най-големи щети за здравето и икономиката на населението. Липсата на популационен имунитет към периодично възникващите нови пандемични грипни щамове прави грипната инфекция особено опасна. Известно е, че испанският грип е причинил смъртта на 30 до 50 милиона души през 1918 г. В момента, според данните на Световната здравна организация (СЗО), всяка година прибл. 20% от населението по света, включително 5-10% от възрастните и 20-30% от децата се разболяват от грип по време на сезонни епидемии. Тежките форми на заболяването се регистрират за 3-5 милиона случая, а 250 000 до 500 000 случая са летални [1-3]. Икономическите загуби, причинени от грип и други остри респираторни вирусни инфекции, възлизат на около 77% от общите щети от всички инфекциозни заболявания. Значителните загуби са свързани както с преките разходи за лечение и рехабилитация на пациентите, така и с косвените загуби, причинени от намаляване на производителността и намаляване на корпоративните печалби. Грипът и острите респираторни вирусни инфекции представляват 12-14% от общия брой случаи на временна нетрудоспособност [2, 4].

Освен това грипната инфекция може да причини скрити увреждания, като сериозни клинични усложнения, свързани с нервната и сърдечно-съдовата системи, както и обостряне на хронични заболявания (диабет, сърдечна недостатъчност, хронична обструктивна пневмония и др.) И да доведе до забавена смърт, особено при деца под две години, възрастни хора и хора с лошо здраве [5].

Грипният вирус принадлежи към семейството Orthomyxoviridae, което включва пет рода: грип A, B, C, D (Thogotovirus) и Isavirus. Геномите на грипните вируси А и В са структурно сходни и се състоят от осем РНК геномни сегмента с отрицателна полярност. Тези геномни сегменти кодират 12 протеина и са наименувани според продукта, преведен от първичната отворена рамка за четене: PB1, PB2, PA, HA, NP, NA, M и NS [6]. Полимеразният комплекс PB2, PB1 и PA транскрибира по една иРНК от всеки геномен фрагмент, който се транслира в съответния протеин. В допълнение към M1 и NS1 протеините, два други протеина - M2 и NEP - се кодират от двата съответни mRNA геномни сегмента M и NS чрез сплайсинг. За някои щамове от алтернативната рамка за отчитане на PB1 сегмента се превежда PB1-F2 протеин [7]. Всички протеини с изключение на NS1 и PB1-F2 са структурни компоненти на вирусна частица. Неструктурният протеин NS1 се натрупва в цитоплазмата на заразените клетки и действа като интерферонов антагонист. Предполага се, че протеинът PB1-F2 работи като проапоптотичен фактор, който инхибира функцията на имунокомпетентните клетки [8].

Специфичният имунитет, генериран след болестта или след ваксинация от един подтип на грипния вирус А, лошо предпазва от инфекция от останалите вирусни подтипове. Имунитетът към който и да е грипен вирус А подтип не предпазва от инфекцията с грипен вирус В, и обратно - имунизацията срещу грипния вирус В не е ефективна по отношение на грипния вирус А.

Ваксинацията е най-добрата мярка за предотвратяване на разпространението на грипна инфекция. През последните 60 години бяха разработени много ваксини, които имат определени предимства и недостатъци. Нито една от съществуващите ваксини обаче не може да реши проблема с контрола на заболеваемостта от грип. Лошата ефективност на противогрипните ваксини може да се обясни с високата вариабилност на патогена. Два механизма позволяват изключително високата вариабилност на грипния вирус и следователно способността му да избяга от неутрализиращите антитела: 1) натрупване на точкови мутации, водещи до промяна в антигенната структура на повърхностните гликопротеини (антигенен дрейф) и 2) преасортиране на геномните сегменти, кодиращи повърхностни антигени (антигенна смяна). Последното може да доведе до появата на нови подвидове вируси, които могат да причинят пандемии.

Защитната роля на антителата срещу консервативните антигени на грипния вирус

Клетъчният имунитет срещу грипната инфекция

Пептидната ваксинация, както и ваксинацията с целия вирион или разделени инактивирани ваксини предизвиква отговор на антитялото и CD4 + Т-клетките поради представянето на антигена от молекулите MHC II. За разлика от пептидите, използването на реплициращия се вирус за ваксинация води до обработка и представяне на антигени от молекули от клас I и клас MHC поради синтеза на вирусните протеини, осигуряващи хуморален и клетъчен имунитет. В случай на интраназална имунизация, мукозният имунитет се индуцира в допълнение към хуморалния и клетъчния имунитет. Следователно, предизвикването на пълен имунен отговор, който е близък до естествения отговор на инфекцията, е възможно да се постигне само в случай на ваксинация с живи атенюирани ваксини или с вектори, които осигуряват синтеза на вирусните протеини в цитоплазмата. Нещо повече, индуцирането на ефективния Т-клетъчен отговор може да се постигне чрез механизма за кръстосано грундиране, като се използва такъв адювант като лигандите на Toll-like receptors (TLR) [46].

Основните подходи към създаването на универсална ваксина

Функцията на всички лицензирани противогрипни ваксини - инактивирани (цял вирион, разделен или субединица) или живи (атенюиран студ адаптиран) - е да генерират имунитет към глобуларната част на НА. Титрите на антителата, определени чрез HAI или чрез неутрализационен анализ, се считат за основния сурогатен маркер на ефикасността на ваксината.

За разлика от променливата глобуларна част, HA стволовата част на грипните A (групи I и II) и В вируси е много по-консервативна. Известни са няколко механизма на директна и индиректна неутрализация на антителата, индуцирани в тази част на НА. Един от механизмите на директната неутрализация допринася за предотвратяване на разцепването на НА до субединици HA1 и HA2. Това се постига чрез взаимодействието на антитела с НА частта, която се намира в близост до мястото на разцепване [47]. Вторият механизъм на директна неутрализация допринася за предотвратяване на конформационната промяна на НА, която е необходима за освобождаването на слетия пептид и последващото сливане на ендозомните и вирусните мембрани, за да достави вирусния геном в цитозола. Зависимата от антителата и зависимата от комплемента цитотоксичност участват в механизмите на индиректната неутрализация [48, 49].

Ваксинацията на практика не индуцира антителата към стволовата област на НА, докато след естествената инфекция може да се открие малко количество от тези антитела [22, 50-54]. Изключението е пандемичният вирус H1N1pdm09: в този случай е показано генерирането на кръстосано реактивни антитела, насочени към консервативните места на субединицата HA2 след заболяването и ваксинацията [54, 55].

По-голямата част от разработваните в момента подходи за генериране на универсалната ваксина са насочени към консервативните региони на протеините на грипния вирус. Данните за основните вирусни цели, съответните ваксини и предполагаемите им механизми на действие, представени от СЗО на заседанието на Консултативния комитет по ваксините (PD-VAC) - 2015 г., са показани в Таблица 1 [64]. Анализът на първичната структура на протеините на различни вирусни щамове показа, че 80% от вирусните щамове на човешки и птичи вируси съдържат пет от единадесет протеина (PB2, PB1, PA, NP и M1) с хомологични области от 9 до 58 аминокиселини дълго. Известно е, че НА протеинът има 9 аминокиселинния регион, който е част от слетия пептид (FGAIAGFIA) и е идентичен за всички грипни вируси А [65].

Протеинов антиген

Целева функция

Предложен механизъм за защита