VACUNAS SOLIDARIAS. UNA HUERFANA, LA DEL VIRUS DE …...MODELOS CLÁSICOS DE VACUNAS-Virus atenuados-Vacunas inactivadas-Vacuna de subunuidades: gp120 1984 1990 2000 2005 2010. Inducir

VACUNAS SOLIDARIAS. UNA HUERFANA, LA DEL VIRUS DE LA INMUNODEFICIENCIA HUMANA

Jose AlcamiUnidad de Inmunopatologia del SIDA

Instituto de Salud Carlos IIICoordinador de la Red de Investigación en SIDA

2007

Failure of vaccinephase III trialsRETROVIROLOGO

BIOLOGOS MOLECULARESINMUNOLOGOS INVESTIGACIÓN CLINICA

LINEA DEL TIEMPO DEL SIDA

Descripcion de los primeros casos de SIDA

Los CDC alertan de una nueva epidemia

Aislamiento del VIH en el instituto Pasteur

Primer test diagnóstico

Primer antiretroviral, el AZT

1981 1983 1984 1986 1995 1996 2000

Test de carga viral

Inhibidores de la proteasa HAART

NNRTI

1998 2002

Coreceptores del VIH

Inhibidores de la Fusion

EPIDEMIOLOGIA SALUD PUBLICA COMPROMISO SOCIAL Y POLITICO

Industria farmaceutica

Academia y agencias gubernamentalesOrganizaciones no gubernamenales

Antagonistas CCR5Inhibidores de la integrasa

30 AÑOS DE HISTORIA. EL SKI LINE DEL SIDA

EL SKY LINE DEL SIDA

And the winner is ….VIH“EL VIRUS MEJOR CONOCIDO”

Presenter

Presentation Notes

Viriones de VIH: partículas de 100 nm de diámetro. Estructura compuesta por una envoltura lípido-proteica y una nucleocápside central denominada core de estructura cónica truncada en cuyo interior se localiza el material genético y los enzimas necesarios para el ciclo viral que no se encuentran en las células: complejo transcriptasa inversa, integrasa y proteasa. Genoma: doble hebra idéntica de RNA de polaridad positiva. 9800 pb formado por tres genes estructurales que codifican las proteínas de la envuelta, el core y las enzimas necesarias para la retrotranscripción, integración y procesamiento de los precursores proteicos.

2010

Los grandes desafíos Mejorar la supervivencia de los pacientes tratados Extender el tratamiento a todos los pacientes Frenar la extensión de la epidemia La obtención de una vacuna preventiva La curación o erradicación viral


Los nuevos desafíos

1986 DISEMINACION DE LA EPIDEMIA 1996

Y Africa se tiñó de rojo…

Los años de plomo

Number of People Receiving ARV in Low and Middle-Income Countries, 2002-2008

1: Souteyrand: IAS 2009 – WELBD 105At the end of 2008 3.8-4.3 million on ART 1

> 6 million still excluded…


Los grandes desafíos científicos

• Curar el SIDA Erradicar el VIH• Conseguir una vacuna preventiva eficaz

¿CUANDO TENDREMOS UNA VACUNA FRENTE AL VIH?

¿ES POSIBLE UNA VACUNAFRENTE AL VIH?

NO LO SABEMOS

El SIDA COMO PARADIGMA Y DESAFIOLA OBTENCION DE UNA VACUNA PREVENTIVA

VACUNAS FRENTE AL VIH/SIDA

Los distintos abordajes intentados Los ensayos clave de cada fase Los mecanismos de escape viral Las perspectivas planteadas

ETAPAS EN EL DESARROLLO DE UNA VACUNA FRENTE AL VIH

UNA VACUNA FRENTE AL VIH

MODELOS CLÁSICOS DE VACUNAS-Virus atenuados-Vacunas inactivadas-Vacuna de subunuidades: gp120

1984 20001990 2005 2010

Inducir anticuerpos neutralizantes de amplio espectro

VIRUS ATENUADOS Baja seguridad

VIRUS INACTIVADOSBaja inmunogenicidad

PROTEINAS VIRALES


http://www.luc.edu/depts/biology/hiv.jpg


PROTEINAS VIRALES• Eficaz en hepatitis B• Dudas previas en el caso del VIH • No cubren un amplio espectro de variabilidad• Ensayos previos no se indujeron Ac de amplio espectro

PEPTIDOSANTIGENICOS

• Permiten mayor cobertura del espectro de variabilidad

• Menos inmunogénicos

http://images.google.es/imgres?imgurl=http://caminantes.metropoliglobal.com/web/biologia/imatges/vih.jpg&imgrefurl=http://caminantes.metropoliglobal.com/web/biologia/virus.htm&h=345&w=300&sz=17&tbnid=ACJnoimjNEQJ:&tbnh=115&tbnw=100&start=1&prev=/images?q=vih&hl=es&lr=

Pitisuttithum P et al. J Infect Dis. 2006;194:1661-71

Randomized, double-blind, placebo-controlled efficacy trial of a bivalent recombinant glycoprotein 120 HIV-1 vaccine among

injection drug users in Bangkok, Thailand.

-IVDU- AIDSVAX B/E contains 2 rgp120 HIV‐1 envelope antigens: 1 from a CXCR4‐dependent laboratory‐adapted subtype B strain (MN), and 1 from a CCR5‐dependent primary subtype CRF01_AE isolate (A244), each produced from stable, transfected CHO cell lines







Tiempo hasta inicio de tratamiento en sujetos infectados

http://jid.oxfordjournals.org/content/194/12/1661/F4.large.jpg

Ensayos gp120 recombinante

Primer ensayo en fase III

FRACASOCRONICA DE UNA MUERTE ANUNCIADA




FRACASO DE LOS MODELOS CLÁSICOS-Virus atenuados: la gran decepción-Fracaso de vacunas inactivadas-El espejismo de la hepatitis B-Decepción de los anticuerpos

1984 2000

VACUNAS CELULARES

1990 2005 2010

Inducir respuestas celularesque controlen la infección

Respuesta celular. Protege de la propagación-Envuelta viral -Proteínas del core-Proteínas reguladoras

Se ha descrito una potente y eficaz respuesta celular

• Primoinfección• LTNP• Interrupciones de tratamiento• Modelos animales• Modelos de vacunación


J Exp Med 2000;191:1921-1931

VACUNAS CELULARES FRENTE AL VIH

EXPRESION POR VECTORES VIRALES

Poxvirus

Adenovirus


ENSAYOS CLINICOS CON LOS NUEVOS CANDIDATOS

• Fase I/II Canarypox Uganda (B) 1999• Fase III Canarypox + gp120 Thailand and

USA (B/E)• Fase I : DNA+MVA. Uganda (A) Enero 2003• Fase II : DNA+MVA in Kenya IAVI-OXAVI-

KAVI (2003)• Fase I: Adenovirus+Canarypox• Fase II TOC trial: Adenovirus (STEP)• Fase II TOC trial: Adenovirus+DNA (2007)


ENSAYO STEP. MERCK V520 Protocolo 023/HVTN 502)

• Fase II, aleatorizado, multicentrico, doble ciego.• 3000 voluntarios aleatorizados 1:1 a recibir tres

dosis de vacuna o placebo.• Inmunógeno: Adenovirus 5 portador de

secuencias del VIH gag-pol-nef. Placebo: agua• Los pacientes fueron estratificados en 4 grupos

en función de su exposición previa a Adenovirus determinada por la presencia de Anticuerpos frente a adenovirus.


ENSAYO STEP. MERCK V520 Protocolo 023/HVTN 502)• 24 infectados en el grupo vacunado (n=741) y 21 infectados

en el grupo placebo (n=762)• CV en vacunados e infectados 40.000 copias, frente a 26.000

en infectados no vacunados (NDS).

CONCLUSIONES• La vacunación no fue protectora frente a la infección ni

disminuyó la CV basal en los pacientes infectados.• En aquellos pacientes con respuesta inmune previa a

Adenovirus la vacunación aumento la tasa de infección de manera significativa (OR 2.3, intervalos 1.1-4.7)

ESTE RESULTADO PROVOCÓ UNA GRAN CRISIS





1984 2000

VACUNAS CELULARES-Inducción de respuestas celulares-Ausencia de protección-Control de la replicación-Ensayos decepcionantes en el paso a humanos

1990 2005 2010




1984 2000

DESARROLLO DE NUEVOS VECTORES-Inducción de respuestas celulares-Ausencia de protección-Control de la replicación-Ensayos decepcionantes en el paso a humanos

1990 2005

¿HAY UN PAPEL PARA VACUNAS CELULARES POST-STEP Utilizar vectores poxvirales Utilizar vacunas que combinen respuesta celular y Ac Vacunas celulares como vacunas terapeúticas

2010

Pox vector-based HIV/AIDS vaccine expressing Env, Gag, Pol and Nef proteins of HIV-1 subtype B (MVA-B) in HIV

uninfected volunteers

Proportion of responders (positive ELISPOT responses) at each time point.

OTRAS VACUNAS CELULARES: POXVIRUS

0102030405060708090

100gag

envgpn

0 4 6 8 16 18 20 48 anyWEEKS

prop

ortio

n of

resp

onde

rs

(Garcia F et al, Vaccine 2011)

Freq

uenc

y of

resp

onde

rs (%

)

Weeks8 18 48

0

20

40

60

80

100

45.8%

95.8 %

72.7%

10

100

1000

10000

<50

100000

Weeks

Log

Mea

n Ti

ter

8 18 48V P V P V P

p= 1.43e-05p= 3.13e-05

p= 0.06

A B

Binding antibody response rate against HIV gp160 (A and B)) at weeks 8, 18 and 48. A Magnitude. B Proportion of responders. Circles represent individual values. Dashed line represents the threshold considered as positive response. V: Vaccinated. P: Placebo

Pox vector-based HIV/AIDS vaccine expressing Env, Gag, Pol and Nef proteins of HIV-1 subtype B (MVA-B) in HIV uninfected volunteers

OTRAS VACUNAS CELULARES: POXVIRUS

(Garcia F et al, Vaccine 2011)

COMBINACION DE VACUNAS CELULARES Y HUMORALES: canarypox+gp120



(p=0.048)

COMBINACION DE VACUNAS CELULARESY HUMORALES: canarypox+gp120

COMBINACION DE VACUNAS CELULARESY HUMORALES: canarypox+gp120

IMMUNE-CORRELATES ANALYSIS OF RV144 TRIALHaynes BF N Engl J Med. 2012;366:1275-86

IMMUNE-CORRELATES ANALYSIS OF RV144 TRIAL

ANALISIS MULTIVARIABLE

Haynes BF. N Engl J Med. 2012;366:1275-86

Marcadores de eficacia en el ensayo RV144

• El aumento de IgA en suero capa de unir la envuelta del VIH se asoció con un riesgo mayor de infección.

• La hipótesis es que la IgA monomérica sin capacidad neutralizante, bloquearía los sitios de unión de anticuerpos IgG con capacidad neutralizante y empeoraría su capacidad efectora y de protección.


IMMUNE-CORRELATES ANALYSIS OF RV144 TRIALHaynes BF N Engl J Med. 2012;366:1275-86

• Riesgo acumulado de infección estratificando a los pacientes por el grado de unión a la proteína recombinante gp70-V1V2.

• El grado de protección de los pacientes con altos niveles de anticuerpos que unían la proteína recombinante gp70-V1V2 fue del 60%.

• ¿Es este un parámetro sustitutivo de protección o es únicamente un marcador de aquellos pacientes que desarrollaron una respuesta eficaz?



1984 20001990 2005 2010


1984-2OO4. FRACASO DE LOS MODELOS CLÁSICOS

1984 2000

2000-2010 VACUNAS CELULARES

1990 2005

2005-VACUNAS INDUCTORAS DE ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES DE AMPLIO ESPECTRO

2010




1984 2000

VACUNAS CELULARES-No protectoras-Efectos limitados en el control de la replicación -Necesidad de nuevos prototipos más potentes-Posible papel como vacunas terapéuticas

1990 2005

ERA POST-STEPRESURRECCION DE LOS ANTICUERPOS

2010

• Respuesta humoral. Alta cantidad, baja calidad-Envuelta viral -Proteínas del core-Proteínas reguladoras

POR LO GENERAL LOS ANTICUERPOS

NEUTRALIZANTES NO SON EFECTIVOS

•Estructura de la envuelta viral•Variabilidad de la envuelta viral•Modificaciones post-traduccionales de la envuelta

UNA VACUNA FRENTE AL VIHEL DESAFIO: GENERAR ANTICUERPOS

Dominio de interacción con CD4

Dominios variables

gp41 Dominio de fusión

Envuelta viral

Dominio de interaccióncon los coreceptores

gp120

Estructura de la envuelta viral


Presenter

Presentation Notes

Figura 4. Estructura de las proteínas de la envoltura viral. Modelo teórico que representa la disposición de las subunidades de gp120 y gp41 y su estructura trimérica. Esquema de la estructura de la envuelta en la superficie de la partícula viral.Las proteínas gp120/SU y gp41/TM se organizan formando una estructura trimérica unidas por interacciones no covalentes. En esta configuración, la parte expuesta del trímero corresponde a regiones variables de la molécula mientras que los dominios de interacción con CD4, los coreceptores CCR5 y CXCR4 así como el dominio de fusión se encuentran “ocultos” en la forma nativa de la proteína.

Exposicióndel dominiode fusión

2 trímeros env

E) Formación estructura6-hélices. Fusión de las membranas

D) Liberación del dominio de fusión y anclaje en las membranas viral y celular.

A) Envuelta VIH

CD4

Exposición del dominio de unión

al correceptor

C) Interacción conlos coreceptores

B) Interacción con CD4 y cambio conformacional de la gp120

gp120

gp41HR1

HR2

correceptor

Dinámica del proceso de fusión

Presenter

Presentation Notes

Figura 7. Dinámica del proceso de fusión. A) Estructura trimérica de la envuelta del VIH. B) Interacción con CD4 y cambios conformacionales en la gp120 que exponen el dominio de interacción con los coreceptores. C) Interacción con los coreceptores virales. D) Desplegamiento del péptido de fusión y anclaje en la membrana celular. E) Formación de la estructura de “arpón” que fusiona las membranas viral y celular.

Viral envelope

gp41

2G12

2F5

CD4bsgp120

b12

4E10/Z13

(Burton D. Human neutralizing antibodies and a vaccine for HIV-1. XIV International AIDS Conference [Abstract nº201])

Tipos de anticuerpos neutralizantes. Dominios de neutralización

α dominio interacción coreceptores

α dominio de fusión

α dominio interacción CD4

α dominios variables

Estructura de la envuelta y anticuerpos neutralizantes

Neutralizing HIV Antibody Titers of Sequential Plasma Specimens against

Autologous Virus

DatesVirus

(months) 0 3 6 9 12 15 18 21 25

9/2/99 0 26 219 675 1403 2670 2089 2190 2363 241111/29/99 3 29 179 1024 2151 3733 3152 2808 2953 30862/29/00 6 27 35 78 358 1769 1939 2247 3112 43455/31/00 9 36 67 82 200 795 1078 1371 2208 33758/30/00 12 19 48 36 64 76 166 556 937 140711/22/00 15 29 43 64 76 90 119 374 721 12342/14/01 18 42 65 61 152 117 134 122 289 5265/30/01 21 41 66 82 84 85 113 78 107 2969/11/01 25 42 62 56 62 85 77 55 61 95

Control

NL43 17 138 294 956 1172 953 1584 1868 2143JRCSF 24 37 35 60 87 97 105 152 209

Plasma (months)

(D.Richman Rapid evolution of the neutralizing antibody response following primary HIV infection.XIV International AIDS Conference . [Abstract nº1051])

DINAMICA DEL PROCESO DE GENERACION DE ANTICUERPOS

RECONOCIMIENTO DEL ANTIGENO

REORDENAMIENTO GENETICO

ANTICUERPOS DE AMPLIO ESPECTROBAJA AFINIDAD

ANTICUERPOS DE AMPLIO ESPECTROALTA AFINIDAD

MUTACION SOMATICA

Presenter

Presentation Notes

Figura 7. Dinámica del proceso de fusión. A) Estructura trimérica de la envuelta del VIH. B) Interacción con CD4 y cambios conformacionales en la gp120 que exponen el dominio de interacción con los coreceptores. C) Interacción con los coreceptores virales. D) Desplegamiento del péptido de fusión y anclaje en la membrana celular. E) Formación de la estructura de “arpón” que fusiona las membranas viral y celular.

Desafío para conseguir una vacuna frente al VIH

Forma inusual de bNAb• HCDR3 largo• Dirigidos frente a estructuras glicano• Muy poco frecuentes (<1% Ac tienen esa estructura)

Se necesita expandir LB para que generen anticuerpos de alta afinidad• No se generan de manera basal• Requieren un elevadisimo número de mutaciones• Impacto de la infección VIH sobre el sistema humoral

Generar anticuerpos de estructura especial y alta afinidad



1984 2000

DESARROLLO DE NUEVOS VECTORES-Inducción de respuestas celulares-Ausencia de protección-Control de la replicación-Ensayos decepcionantes en el paso a humanos

1990 2005

VACUNAS GENERADORAS DE ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES¿SON POSIBLES?¿HAY ALGUNA BUENA NOTICIA?

2010


Gonzalez et al. Current HIV Research. 2010

4E10/ Z132F5

Oligomannose glycans

b12 HJ16

VRC01/02

CD4i Abanti-V3 Ab

PG9/PG16

gp41

gp120

Variable loops

CD4bs

CoRbs 2G12

BUENA NOTICIA 1. ESOS ANTICUERPOS EXISTEN


(Burton D. Human neutralizing antibodies and a vaccine for HIV-1. XIV International AIDS Conference [Abstract nº201])

Structure of b12 neutralising antibody

2G12 Anticuerpo dirigido frente a estructuras glicano• Se une con igual afinidad a Candida Albicans que a gp120•Identificación de dichos epítopos/anticuerpos en el Sindrome de Guillain-Barré • Sistemas de produccion de mann-8 en Sacharomices Cerevisiae: inmunización en conejos induce anticuerpos neutralizantes similares a 2G12 que neutralizan el VIH• Modificacion para aumentar su inmunogenicidad.• Acoplamiento a nanoparticulas para aumentar la estabilidad del epítopo.

ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES ¿QUE TIENEN QUE NO TENGAN LOS OTROS?

BUENA NOTICIA 2LOS ANTICUERPOS DE AMPLIO ESPECTRO SON MÁS

FRECUENTE DE LO QUE CREÍAMOS

Pacientes “Neutralizadores de Elite”• Presentan anticuerpos neutralizantes frente a >50% de las variantes del VIH• Alta afinidad• Su estudio ha permitido identificar nuevos dominios de neutralización en la gp160

pg9/pg16Wu X,. Science 2010.

Walker LM, Science 2009

VRC01/VRC02

VRC01/VRC02- dominio de unión a CD4

pg9/pg16-dominio conformación trimérica en la gp160

Estrategia de vacunas en reversoEstudiar los anticuerpos para generar los Antigenos

Estrategia de vacunas en reversoEstudiar los anticuerpos para generar los Antigenos

Encontrar “Founder Neutralizers”Estudiar sus anticuerposGenerar bancos de envueltas fundadorasSeleccionarlas por bindingGenerar inmunógenos con alta afinidad frente a Ac founder


2010

EL GRAN DESAFIO: GENERAR VACUNAS INDUCTORAS DE ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES DE AMPLIO ESPECTROLogros- Conocemos la estructura de la gp160- Comprendemos los mecanismos de escape a los anticuerpos- Se han caracterizado anticuerpos de amplio espectro- Son más frecuentes de lo que creíamos, los sintetizan muchos pacientes- La variabilidad de los virus fundadores es limItada y nos da una ventana de actuaciónDesafíos- Anticuerpos de nueva estructura- Generar anticuerpos de alta afinidad requiere mucho tiempo- Diseñar inmunógenos capaces de inducir estos anticuerpos

1984 1994

1999 2004

UNA VACUNA FRENTE AL VIHUNA NECESIDAD IMPERIOSA

Unidad de Inmunopatología del SIDAMayte Perez-Olmeda

Mayte CoirasMercedes Bermejo

Luis-Miguel BedoyaJavier García-Perez

Nuria gonzálezMaría-Rosa López-Huertas

Marïa Sanchez del CojoEsther Calonge

Elena MateosAmparo Alvarez

Almudena CascajeroAlejandro Muñoz

Olga Palao

José alcamí

Hospital Clinic de Barcelona

Sonsoles Sanchez-PalominoEloisa Yuste

Montserrat PlanaFelipe García

Jose María MiróTeresa Gallart

José María Gatell

Presenter

Presentation Notes

Proceso selectivo para el ingreso en:

Documents

VACUNAS SOLIDARIAS. UNA HUERFANA, LA DEL VIRUS DE …...MODELOS CLÁSICOS DE VACUNAS-Virus atenuados-Vacunas inactivadas-Vacuna de subunuidades: gp120 1984 1990 2000 2005 2010. Inducir