H5N1, H1N1, H7N7 –
Die Verozell-Technologie als wirksame Maßnahme
gegen mögliche Influenza-Pandemien
Otfried Kistner
Schladminger Gesundheitsgespräche:“Pandemien – Wie sicher ist Österreich”
Schladming, 5 - 6 Juni 2009
Strategien zur Prävention / Behandlung von Infektionen mit pandemischen Influenzaviren
Antivirale Medikamente- M2 Ionenkanal-Inhibitoren (Amantadin, Rimantadin) oder
Neuraminidase-Inhibitoren (Oseltamivir, Zanamivir)- können für die Prophylaxe oder eine frühe Behandlung
von Influenza (aber innerhalb der ersten 48 Stunden) verwendet werden
- Nebenwirkungen (Zentralnervensystem und Gastrointestinal-Trakt) und das Risiko einer schnellen Resistenzentwicklung der Viren (Amantadin, Rimantadine)
ImpfstoffeInfluenza-Impfstoffe können mit einer Wirksamkeit von 70% -90% gegen eine Infektion mit interpandemischen (epidemischen) Influenzaviren schützen. Laut Influenza-Experten, u.a. der WHO und des CDC sind Impfstoffe die beste Strategie, eine Pandemie zu bekämpfen bzw. zu verhindern
Tscheljabinsk(Russland)Aug. 2005
Donaudelta(Rumänien)Sept. 2005
ManyasseeDogubayazit(Türkei)Okt. 2005
Nowosibirsk(Russland)Juli 2005
Pawlodar(Kasachstan)Juli 2005
Qinghai See (China)Mai 2005 – Erregerbei Zugvögelnnachgewiesen
SüdkoreaDez. 2003
ChinaJan. 2004
JapanJan. 2004
Hongkong1997
VietnamJan. 2004
ThailandNov. 2003
IndonesienJan. 2004
MalaysiaAug. 2004
KambodschaJan. 2004
Betroffene Länder,Datum des ersten Auftretens
Bestätigte Todesfälle bei Menschen (WHO)(seit 2003: 262 von 433 Infizierten = 61%)Flugroute Zugvögel aus Südostasien
17
115
6
56
7
25
4
Modified Graphik @APA, Quelle: APA/Science/UNO World Food Programme
Ausbreitung von H5N1 in Asien und Europa durch Zugvögel
AserbaidschanÄgyptenIrakNigeriaLaos PDRPakistan
5
227
Stand 2. Juni 2009
121
Influenza-Impfstoff Produktion in bebrüteten Hühnereiern
27 February 2004 VOL 303 SCIENCE www.sciencemag.org
WHO Memorandum 1995
Influenza has been a significant public health problem worldwide, with three pandemics during the past century. Immunization is the most effective measure to control an influenza pandemic. Since rapid production of large amounts of influenza vaccine depends on the availability of fertile hens‘eggs to grow the viruses, there is an urgent need for the development of alternative cell culture systems, which would allow rapid scale-up of production in the event of a pandemic. This WHO meeting discussed the results of studies from several laboratories on the cultivation of influenza viruses in stable cell lines, and made recommendations for further work.
Keine regulatorischen Einschränkungen zur Verwendung von Verozellen für die Produktion von Impfstoffen für Menschen: Verozellen sind heute von Regulatorischen Behörden in mehr als 60 Ländern weltweit akzeptiert und werden seit mehr als 20 Jahren für die Produktion zugelassener Impfstoffe (hauptsächlich Polio und Tollwut) verwendetBaxter hat eine voll charakterisierte und ausgetestete Vero-Zell-Linie:
- US FDA lizensierter Pocken-Impfstoff (ACAM2000)- US FDA „Drug Masterfile“ für SARS Coronavirus und Influenza-
Impfstoffe (saisonal und „pandemic (-like)“)- Nationale Lizenz in den Niederlanden für saisonale Influenza-
Impfstoffe- EU Mock Up Lizenz für den H5N1 Influenza-Impfstoff Celvapan
Verwendung eines serumprotein-freien MediumsSehr großes Potential zur Herstellung einer Reihe von viralen ImpfstoffenFür alle Arten von Impfstoffen anwendbar:inaktivierte „whole virus-“ (Ganzkeim-), „split-“ (Spalt-) und „subunit-“ (Untereinheiten-) Impfstoffe sowie lebend-attenuierte Impfstoffe
Vorteile der Serumprotein-freien Verozell-Technologie
Serum-Protein-freie Verozell-Technologie zur Herstellung von (Kandidat-) Impfstoffen
• Influenzavirus – pandemisch und interpandemisch (Orthomyxovirus)• Vacciniavirus / Smallpox Vaccine ACAM 2000 & Recombinants• SARS Coronavirus (Coronavirus)• West Nile Virus (WNV) (Flavivirus)• Japanese Encephalitis Virus (JEV) (Flavivirus)• St. Louis Encephalitis Virus (SLEV) (Flavivirus)• Yellow Fever Virus (YFV) (Flavivirus)• Ross River Virus (RRV) (Alphavirus)• Chikungunya Virus (Alphavirus)• Western Equine Encephalitis Virus (Alphavirus)• Eastern Equine Encephalitis Virus (Alphavirus)• Venezuelian Equine Encephalitis Virus (Alphavirus)• Parainfluenza Virus (Paramyxoviren)• Rotavirus (Reoviren)• Hepatitis A Virus (HAV) (Picornavirus)Produktion von (Kandidat)-ImpfstoffenWachstumskinetiken
Baxter‘s Influenza-Impfstoff Produktionsanlagein Bohumil, Tschechien
Kapazität:20 Millionen Dosen des trivalenten saisonalen Influenza-Impfstoffs oder 100 - 120 Millionen Dosen an pandemischen Impfstoff pro JahrBohumil ist die erste und derzeit einzige GMP und BSL-3lizensierte Produktionsanlage für Zellkultur-Influenza-Impfstoffe
Baxter‘s Influenza Impfstoff Produktionsanlage in Bohumil, Tschechien: Reinigung und Fertigung des Bulkproduktes
Vorteile des Vero-Impfstoffes gegenüber denEi-Impfstoffen im Falle einer Pandemie (I)
Logistik
Die Produktion von Influenzaviren mit der konventionellen Ei-Technologie erfordert eine sorgfältige und vorausschauende Planung, um eine ausreichende Verfügbarkeit an bebrüteten Hühner-Eiern zu gewährleisten
Die Hühner in diesen Geflügelfarmen sind aber empfänglich für Infektionen mit Krankheitserregern. Der Fall des Hongkong H5N1 Vogelvirus von 1997 hat außerdem gezeigt, daß pandemische Viren auch das Potential haben können, embryonierte Hühnereier zu töten und damit eine Impfstoffproduktion verhindern zu können. Darüber hinaus kann es zu einem eklatanten Mangel an embryoniertenHühnereiern kommen, da auch die Hennen in den Geflügelfarmen an der Infektion mit pandemischen Influenzaviren sterben können.
Die Verozell-Produktion ist unabhängig von Eiern und kann daher zu jeder Zeit sofort gestartet werden.
Vorteile des Vero-Impfstoffes gegenüber denEi-Impfstoffen im Falle einer Pandemie (II)
Sicherheit / Schnelligkeit der Produktion
Influenzaviren mit pandemischen Potential erfordernBiosicherheitsstufen und -labors des Safety Level 3 (BSL-3)Baxter‘s Produktionsanlagen haben BSL-3 Status;der Vorteil: Wildtyp-Viren können direkt verwendet werdenHerstellanlagen für eine Produktion im bebrüteten Hühner-Eikönnen ausschließlich unter BSL-2 arbeiten und sind somitabhängig von der Verfügbarkeit von attenuiertenReassortanten;der Nachteil: Generierung und Safety-Testung der attenuiertenRG Reassortanten dauern mehrere Wochen, bevor dieImpfstoff-Herstellung starten kann
In dieser Zeit können durch die Verwendung des Wildtypsbereits mehrere Millionen Dosen pandemischer Impfstoffhergestellt werden
Baxter’s pandemisches Influenzavirus-Impfstoffprogramm
Spezifische Besonderheiten
Zellkultur (Verozellen), keine embryonierten Hühnereier
Wildtyp-Viren, keine attenuierten Reverse Genetics (RG) Reassortanten
“Whole virus”-Impfstoffe, keine “Split” oder “subunit”-Impfstoffe
Nicht-adjuvantiert
GMP lizensierte BSL-3 (“Biosafety level” 3) Herstellungs-Anlage
Sehr hohe Ausbeuten von mehr als 2 Millionen H5N1 A/Vietnam/1203/2004 Impfstoff-Dosen pro Fermenterlauf; resultierend in etwa 100 – 120 Millionen Impfstoff-Dosen pro Jahr
Electronenmikroskopische Analyse einesH5N1 (Vietnam 1203) Kandidat-Impfstoffes (Vergrößerung: 400.000x)
Kreuz-neutralisierende Aktivität von Meerschweinchen-Seren, immunisiert mit einem H5N1 Vietnam 1203 Kandidat-Impfstoff
Subtyp Clade Virus Stamm Jahr Neutralisation-Titer
H5N1
1
Vietnam 1203 2004 1,810
Vietnam 1194 2004 1,660
Thailand 83 2004 1,810
2.1 Indonesia 05 2005 1,076
2.2 turkey/Turkey 2005 905
2.2 chicken/Egypt 2006 830
2.3 A/Anhui 2005 538
0 Hong Kong 156 1997 3,948
H5N3 - Duck/Singapore 1997 1,280
H7N1 - FPV/Rostock 1934 < 28
Der Vietnam 1203 Whole Virus Kandidat-Impfstoff induziert hohe Titer von neutralisierenden Antikörper
gegen alle getesteten H5 Stämme der wichtigsten Clades
Kreuz-protektiver Effekt des H5N1 Kandidat-Impfstoffs in Mäusen: Protective Dose 50 (PD50)
PD50: Antigen Dosis, die 50% der immunisierten Mäusegegen die Infektion mit lebenden H5N1 Viren schützt
Impf-StammH5N1 Challenge Virus Stamm
Indonesia 05(Clade 2)
Vietnam 1203(Clade 1)
Indonesia 05 3 ng 11 ngVietnam 1203 11 ng 6 ng
Zusammenfassung Verozell-Technologie und Präklinische Studien
• Die Verozell-Technologie ermöglicht den Start der Impfstoff-Produktion zu jeder Zeit, sobald ein pandemisches Influenzavirus identifiziert, isoliert und von der WHO zur Verfügung gestellt wird; das erste Impfstoff-Lot kann dann bereits nach 12 Wochen zur Verfügung stehen
• Erfolgreiche Entwicklung und Herstellung von monovalenten Whole VirusH5N1 Kandidat-Impfstoffen gegen Vietnam 1203 und Indonesia 05 mitBaxter’s serumprotein-freier Verozell-Technologie. Eine Reihe von Studienweisen darauf hin, daß Whole Virus Influenza-Impfstoffe potentielleffektiver als Split oder Subunit-Impfstoffe in “unprimed” Populationen zusein scheinen
• Schutzversuche (sog. Challenge-Studien) zeigten, daß dieseH5N1 Kandidat-Impfstoffe Mäuse erfolgreich gegen die Infektion mitVertretern verschiedener H5N1 Virus-Gruppen (“Clades”) schützten, d.h. gegen Vietnam 1203 von 2004 als Vertreter des “Clade 1”, gegen den “Clade 2” Stamm Indonesia 05 von 2005, sowie gegen einen der erstenhumanen H5N1 Isolate (Hongkong 156) von 1997; und somit das Potential einer sehr hohen Kreuz-Protektivität zeigen
Klinisches H5N1 Entwicklungs-Programm
Baxter Studien für EU “Mock-up” Lizenz (A/Vietnam/1203/2004)Phase I/II Dosis-Eskalierungs-Studie (N=270)
12-17 Monate Booster mit A/Indonesia/05/2005Phase III Studie in jungen und älteren Erwachsenen (N=550)
NIH / NIAID gesponsorte Studie (A/Vietnam/1203/2004)Phase I/II Dosis-Eskalierungs-Studie (N=300)
Baxter’s Clade 2 H5N1 Studie (A/Indonesia/05/2005)Phase I/II Studie (N=110)
US DHHS gesponsorte Studie (A/Indonesia/05/2005)Phase I Studie (N=420), gestartet
EU “Pre-Pandemic” Lizenz-StudiePhase III Studie in jungen und älteren Erwachsenen sowie Risiko-Patienten (n= ca. 3,560), gestartet
Phase I/II Klinische Studie mit Baxter’s H5N1 Impfstoff“A Dose-Escalation Study of a Mock Up Pandemic Influenza Vaccine”
Studien-Design
“Primary Objective”:Identifizierung der Wirksamkeit und Verträglichkeit verschiedener Dosen von adjuvantierten und nicht-adjuvantierten Impfstoff-Präparationen eines pandemischen “Mock-Up”-Impfstoffs
Anzahl der Probanden:N= 270, 18 - 45 Jahre
Impfschema:2 Impfungen: Tag 0 und Tag 21
Dosen:3.75 µg, 7.5 µg, 15 µg, 30 µg adjuvantiert mit Al(OH)37.5 µg und 15 µg nicht-adjuvantiert
Phase I/II StudieVerträglichkeit über 7 Tage: Systemische Reaktionen
nach 1. Impfung
nach 2. Impfung
Phase I/II Studie – SeroprotektionMikroneutralisations-Test gegen Wildtyp Vietnam 1203
Percentage of subjects with neutralising antibody response (MN titer ≥20)
0%7%
0% 2% 0% 0%
21%26%
41%
16%
40%
11%
69% 64%
76%
61%
71%66%
21%24%
55%
37%
71%
42%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
3.75µg adjuv. 7.5µg adjuv. 7.5µg 15µg adjuv. 15µg 30µg adjuv.
Phase I/II Studie – SeroprotektionMikroneutralisations-Test gegen Clade 0, 1, und 2 Stämme
Percentage of subjects with neutralising antibody response (MN titer ≥20) 7.5 µg non-adj. dose
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0%
41%
76%
55%
Vietnam 1203clade 1
5%
48%
76%71%
0%
24%
45%
33%
Hongkong 156clade 0
Indonesia 05clade 2
heterologous strains
Ehrlich et al. N Engl J Med 2008; 358:24. A clinical Trial of a whole-virus H5N1 vaccine derived from cell culture
ObjectivesVerträglichkeit und Wirksamkeit eines Vietnam 1203 H5N1 Impfstoffes in jungen und älteren Erwachsenen Effekt von Booster-Impfungen Untersuchungen zur Induktion einer zellulären Immun-Antwort (B- und T-Zell Memory)
Probanden: 550, eingeteilt in 18 – 59 Jahre sowie über 60 Jahre
Impfungen: 2 Impfungen, Tag 0 und Tag 21
Booster-Impfung: nach 6, 12 oder 24 Monaten
Dosis: 7.5 µg nicht-adjuvantierter H5N1 Vietnam 1203 Impfstoff
Studien-Sites: Österreich und Deutschland
Phase III Studie für EU “Mock-Up” LizenzStudien-Design
Phase III Studie – SeroprotektionMikroneutralisations-Test gegen Wildtyp Vietnam 1203
Percentage of subjects with neutralising antibody response (MN titer ≥20)
4%
17%
51%54%
73% 74%
40% 40%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
18-59 years > 60 years
Baxter's Verozell “Whole virus” H5N1 Impfstoffe (A/Vietnam/1203/2004 and A/Indonesia/05/2005) sind sehr sicher und verträglich; vergleichbar mit saisonalen und H5N1 Influenza “Split”-Impfstoffen, die mit der konventionellen Ei-Technologie hergestellt wurdenImpfstoff-Dosen mit einem niedrigen Antigen-Gehalt von 3.75 µg oder 7.5 µg sind hoch-immunogen, wie die serologische Austestung mit 2 etablierten Testen, dem MN (Microneutralization-) und dem SRH (Single Radial Hemolysis-) Test, zeigtNicht-adjuvantierte Formulierungen sind immunogener als adjuvantierteDie Impfstoffe zeigen eine sehr gute Kreuz-Neutralisation gegen H5N1 Viren verschiedener CladesDer Impfstoff ist in den beiden getesteten Altersgruppen, den jüngeren (18 – 59 Jahre) und den älteren (60+) Erwachsenen gleich immunogen und verträglich
Zusammenfassung und Conclusio (I)
Ein heterologer einmaliger Booster mit dem Clade 2.1 Impfstoff Indonesia 12 – 17 Monate nach der primären Immunisierung mit dem Clade 1 Impfstoff Vietnam 1203 induzierte eine sehr schnelle und sehr gute Immunantwort gegen den initialen und den Booster Stamm und zeigt somit eine ausgezeichnete Induktion einer kreuz-protektiven “Memory” (Gedächtnis-) Immunantwort
Schutzraten zwischen 90% und 100% wurden bereits 7 Tage nach der Booster-Impfung erreicht
Die schnelle Induktion einer effektiven Schutzantwort wurde nicht nur gegen den Clade 1 Stamm Vietnam 1203 und den Clade 2 Stamm Indonesia erzielt, sondern auch gegen Vertreter der Clades 2.2 (turkey/Turkey) und 2.3 (Anhui), die nicht im Impf-Schema enthalten waren
Diese Ergebnisse weisen darauf hin, daß der beste Schutz gegen eine Pandemie durch eine Kombination von derzeitig vorrätigen Impfstoffen (“Stock-Piles”) und der einmaligen Verwendung eines aktuellen Pandemie-Impfstoffes (“Advanced Purchase Agreements”) erzielt werden können
Zusammenfassung und Conclusio (II)
European Medicines Agency – PRESS RELEASE
London, 18 December 2008 Doc. Ref. EMEA/CHMP/670724/2008-corr.
PRESS RELEASE Meeting highlights from the Committee for Medicinal Products for Human Use,
15-18 December 2008
Pandemic influenza vaccineThe CHMP adopted a positive opinion recommending the granting of a marketing authorisation under exceptional circumstances and subject to specific obligations that will be reviewed annually for the pandemic influenza vaccine Celvapan (pandemic influenza vaccine (H5N1 whole virion, vero cell derived, inactivated)), from Baxter AG. Pandemic vaccines are vaccines prepared from influenza viruses with a pandemic potential that are intended for use during an officially declared influenza pandemic. EMEA review began on 27 February 2008 with an active review time of 205 days.
Szenario zur Entstehung eines neuartigen pandemischen Influenzavirus
HUMAN VIRUS AVIAN VIRUS PANDEMIC HYBRIDVIRUS
HUMAN VIRUSThe classicalhuman virus infects
many humans
The deadly avian viruscan only infect
few humans
Millions of people are infectedwith the deadly hybridvirus
AVIAN VIRUS
Titer verschiedener Influenza A Virus-Stämmeaus Menschen und Tieren in Baxter‘s Verozell-Kulturen
Subtype Host Strain HAUHuman A/PR/8/34 256
H1N1 Human A/USSR/90/77 256Swine A/Swine/1976/31 256Duck A/Duck/Bavaria/2/77 256
H2N2 Human A/Singapore/1/57 128
Human A/Hong Kong/1/68 128H3N2 Swine A/Swine/Hong Kong/3/76 128
Swine A/Swine/Hong Kong/127/82 256Duck A/Duck/Hong Kong/24/75 256
H5N3 Duck A/Duck/Singapore/3/97 256
H7N1 Fowl A/FPV/Rostock/34 256
H9N2 Fowl A/Quail/Hongkong/G1/97 128Human A/Hongkong/1073/99 256
Human A/Viet Nam/1194/2004 1024H5N1 Human A/Viet Nam/1203/2004 1024
Human A/SP83/2004 (Thailand) 512Human A/Indonesia/05/2005 1024Fowl A/turkey/Turkey/1/2005 1024Fowl A/chicken/Egypt/03/2006 1024
Besondere Aspekte assoziiert mit der Verwendung vonWildtyp-Viren und der serumprotein-freien Verozell-Technologie
Erfolgreiche Vermehrung einer Reihe von Influenza A-Viren aus Menschen und Tieren der Subtypen H1N1, H2N2, H3N2, H5N1, H5N3, H7N1, und H9N2; einschließlich des neuen Influenza A(H1N1) Virus
Robuster Produktions-Prozeß im industriellen GMP Maßstab (6000 Liter Fermentation)
Hohe Ausbeuten von H5N1 Impfstoff-Antigens durch die Verwendung von Wildtyp-Viren
Kurze und sehr flexible Productions-zeiten - unabhängig von bebrüteten Hühnereiern- unabhängig von attenuierten (abgeschwächten) Reverse Genetics (RG) Reassortanten
H5N1 whole virus (Kandidat-) Impfstoffe mit allen originalen H5N1 Proteinen sind hoch-immunogen und induzieren eine sehr gute neutralisierende Aktivität gegen H5N1 Viren der Clades 0, 1, und 2
Allgemeines – WHO “Swine Influenza H1N1 Virus“ (I)
April 24, 2009 “Influenza-like illness in the United States and Mexico”
April 27, 2009 WHO declared Influenza Pandemic Alert Level 4
April 29, 2009 WHO declared Influenza Pandemic Alert Level 5
Allgemeines – „Swine Influenza H1N1 Virus“ (II)
Swine influenza virus with gene segments derived from4 different influenza virus families
PBE 2 North American avianPA North American avianPB 1 HumanHA North American swine (but from the rare H1N2 family) NP North American swineNS North American swineNA Eurasian swineM Eurasian swine
The HA is low path i.e. it does not contain the polybasic cleavage sitein contrast to H5N1. It carries a monobasic cleavage site like seasonalhuman H1N1 viruses
Das von der WHO empfohlene Influenza A(H1N1) Virus (California) vom CDC (Centers of Disease Control) erhalten und GMP-Saatviren erfolgreich in Baxter's serumprotein-freien Verozellen hergestelltErfolgreiche Vermehrung zu guten Titern im industriellen 6000 Liter Maßstab gezeigt und Herstellungs-Prozeß etabliert; somit einen Zeitraum von 12 Wochen für die Bereitstellung der ersten abgefüllten Impfstoff-Lots im industriellen Maßstab bestätigtAlle relevanten Testsysteme etabliert und qualifiziert; u.a. Titrations-Teste, serologische Teste, Safety-Teste, Identitäts-BestimmungenInfektions-Studien in kleinen Labortieren (Mäuse, Meerschweinchen, Hamster) durchgeführt. Die Infektion ist nicht lethal, aber das Maus-Modell kann als Challenge-Modell etabliert werden, da infektiöses Virus in den Lungen der infizierten Tiere nachgewiesen werden kann Erste Immunisierungs-Experimente in Mäusen und Meerschweinchen gestartet
Zusammenfassung Influenza A(H1N1)