Adiuwanty w szczepionkach stosowanych u dzieci

Adiuwanty to substancje, które podawane łącznie z antygenem zwiększają jego immunogenność, tzn. siłę stymulowania antygenowo-swoistej odpowiedzi immunologicznej. Wobec adiuwantów immunologicznych pojawiły się nowe oczekiwania – mają one nie tylko wzmocnić odpowiedź na szczepionkę (np. zwiększyć produkcję antygenowo-swoistych przeciwciał), ale również regulować typ odpowiedzi immunologicznej (odpowiedź humoralna vs komórkowa). Olbrzymi postęp w biotechnologii adiuwantów stał się możliwy dzięki odkryciu receptorów PRR (ang. patogen recognition receptors), których aktywacja przez struktury wspólne dla grup drobnoustrojów lub ich agonistów (adiuwanty) reguluje odpowiedź immunologiczną.¹ Na przykład lipopolisacharyd (LPS) bakterii Gram-ujemnych stymuluje receptor TLR4, jeden z receptorów PRR znajdujący się na komórkach prezentujących antygen (komórki APC). Komórki dendrytyczne, główne profesjonalne komórki APC, w trakcie fagocytozy antygenu (fragmentu drobnoustroju lub szczepionki) są dodatkowo aktywowane poprzez stymulację określonego receptora PRR. Decyduje to o dalszych losach odpowiedzi immunologicznej i typie nabytej odporności po kontakcie z antygenowo-swoistymi limfocytami B i T.²

Głównym celem immunizacji poprzez podawanie szczepionek jest uzyskanie odporności na choroby zakaźne. Skuteczność i bezpieczeństwo podawanej szczepionki zależy od takiego przygotowania określonego patogenu (chorobotwórczej bakterii, wirusa, toksyny), aby wyeliminować jego właściwości chorobotwórcze zachowując jednocześnie jego antygenowość i immunogenność. Historycznie, w początkach wakcynologii, większość szczepionek zawierała żywe, atenuowane drobnoustroje, które spełniały rolę zarówno antygenów, jak i „auto-adiuwantów”. Wprowadzenie szczepionek zawierających martwe drobnoustroje, fragmenty ich struktur lub anatoksyn pozwoliło na ograniczenie działań niepożądanych szczepionek, ale zmniejszyło też ich immunogenność. Zaistniała zatem konieczność wprowadzenia adiuwantów, jako stałych składników szczepionek, które są zdolne do instruowania nabytej odporności poprzez wpływ na funkcjonowanie komórek APC.

Obecnie w produkcji szczepionek wykorzystuje się adiuwanty, których mechanizm działania można podsumować następująco:

• Sole glinu (np. wodorotlenek glinu) – ułatwiają interakcje antygenu z komórkami APC i jego internalizację, stymulują lokalną odporność wrodzoną poprzez aktywację inflamasomu (wewnątrzkomórkowego białkowego kompleksu prozapalnego).³

• Emulsje – klasyczne emulsje zawierające krople wody emulgowane w stałej fazie oleju mineralnego (niekompletny adiuwant Freunda) zostały wycofane z komercyjnych szczepionek ze względu na ryzyko powstawania torbieli w miejscu iniekcji. Zostały one zastąpione emulsjami „olej w wodzie” (O/W), zawierającymi cząstki skwalenu lub surfaktantów (Tween 80, Span 85) w fazie wodnej. Ich działanie polega na ułatwieniu migracji komórek APC do lokalnych węzłów chłonnych gdzie dochodzi do rozpoznania antygenów szczepionki przez swoiste limfocyty.
• Agoniści TLR4 – głównym adiuwantem o właściwościach agonisty receptora TLR4 jest monofosforylo-lipid A (MPLA) uzyskiwany z bakterii Salmonella Minnesota, który wykazuje działanie immunostymulujące charakterystyczne dla LPS bakterii Gram-ujemnych, ale bez działania pirogennnego.
• Wirosomy – liposomalne wiruso-podobne pęcherzyki uzyskiwane z rekonstrukcji pustych otoczek wirusa grypy. Białkowe antygeny szczepionki są adsorbowane przez fosfolipidy wirosomu, co ułatwia transport antygenu do komórek APC w miejscu podania szczepionki.

Poza wymienionymi, istnieje wiele adiuwantów będących w fazie zaawansowanych badań klinicznych. Celem tych badań jest znalezienie adiuwantów o bardzo niskiej toksyczności i dużym potencjale immunoregulacyjnym. Do tych nowych klas adiuwantów należą:

• Agoniści receptorów PRR – agoniści receptorów TLR3 (dsRNA), TLR5 (bakteryjne białko flagellina), TLR7 i TLR8 (ssRNA – wirusowe RNA) i TLR9 (bakteryjny DNA i syntetyczny oligonukleotyd zawierający niemetylowany motyw CpG).⁴
• Saponiny (Quil-A – ekstrakt z kory Quillaja saponaria). Ze względu na ich toksyczność opracowano mniej toksyczne kompleksy saponin z cholesterolem. Duże nadzieje budzi kompleks QS21 zawierający czysty Quil-A oraz liposomy bogate w cholesterol. Dzięki takiemu połączeniu uzyskano małą toksyczność adiuwantu połączoną z silną interakcją liposomu z błoną komórek APC. Nowe systemy adiuwancyjne AS01 oraz AS02 oceniane w ramach prac badawczych nad szczepionką przeciwko zimnicy są kombinacją QS21 oraz MPLA.
• Polieloktrolity – rozpuszczalne w wodzie wielkocząsteczkowe polimery (np. PCPP – syntetyczny polielektrolit polifosfazenu) są kolejną klasą adiuwantów o niskiej toksyczności i wysokiej immunopotencjacji. Główną ich zaletą jest zdolność do tworzenia rozpuszczalnych w wodzie kompleksów z antygenem zwiększających ich stabilność w wysokiej temperaturze, co jest istotne w produkcji szczepionek.
• Nanocząsteczki i system transportu – syntetyczne polimery o kształcie i składzie chemicznym naśladującym drobnoustroje („pathogen-like particles”), które są zdolne do bardzo efektywnego wiązania się z antygenem i dostarczania go do komórek APC w miejscu podania szczepionki.
• Pęcherzyki OMV (outer membrane vesicles) – pozbawione toksyczności fragmenty ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych.

Większość zalecanych szczepień dotyczy wieku dziecięcego. Tymczasem w programie badań nad działaniem adiuwantów nie uwzględnia się różnic w ich działaniu w zależności od stopnia dojrzałości układu immunologicznego (noworodek vs dorosły). Istnieje zatem konieczność identyfikacji adiuwantów zalecanych do produkcji szczepionek podawanych we wczesnych okresach życia, tak aby zoptymalizować ich działanie. Do prowadzenia tych badań konieczna jest dogłębna wiedza o ontogenezie i dojrzewaniu układu immunologicznego.⁵ Absolutnym warunkiem dla nowo odkrywanych adiuwantów jest redukcja ich niepożądanej odczynowości i uzyskanie maksymalnego bezpieczeństwa. Dotyczy to przede wszystkim ograniczenia miejscowego odczynu zapalnego (zaczerwienienie, obrzęk) i reakcji systemowej (gorączka). Warto zaznaczyć, że adiuwanty są integralnym składnikiem szczepionek i nie uzyskują oddzielnej rejestracji i prawa do stosowania. To sprawia, że efekt działania każdego adiuwantu powinien być oceniany zarówno dla samodzielnego związku, jak i dla całej szczepionki. Ze względów ekonomicznych, nowe adiuwanty oraz ich zmodyfikowane właściwości farmakokinetyczne powinny być w pierwszej kolejności oceniane przy pomocy markerów biologicznych in vitro w zastępstwie oceny ich działania in vivo. Na przykład indukcja syntezy PGE2 in vitro przez makrofagi koreluje z aktywnością pirogenną in vivo.

Podsumowując, oczekiwanymi właściwościami obecnie stosowanych i nowo odkrywanych adiuwantów jest ich minimalna reaktogenność, silne i kontrolowane właściwości immunostymulujące oraz możliwość ich wykorzystania zarówno u osób dorosłych, jak i przede wszystkim u noworodków i niemowląt. Wyniki pochodzące z wielu ośrodków badawczych wykluczyły związek przyczynowy pomiędzy obecnie stosowanymi adiuwantami a zwiększonym ryzykiem alergii, chorób autoimmunologicznych, czy też choroby Alzheimera.⁵ Moim zadaniem adiuwantami przyszłości są agoniści receptorów PRR.