Perspectivas en vacunas frente al VIH

Dra. Eloísa YusteDepartamento de Enfermedades Infecciosas y SIDA

Hospital Clínico-I.D.I.B.A.P.S.

El SIDA es, a nivel mundial, la principal causa de muerte en individuos entre 15-59 años de edad.

Según estimaciones de UNAIDS, en el 2007 el número de personas infectadas por el VIH-1 era de 33,2 millones.

Algunos países Sub-Saharianos, como Botswana, tienen las tasas de incidencia más altas con 36% de la población adulta infectada.

En África y el Sudeste de Asia, menos del 10% de los individuos infectados tienen acceso a tratamiento antirretroviral.

El SIDA es, a nivel mundial, la principal causa de muerte en individuos entre 15-59 años de edad.

Según estimaciones de UNAIDS, en el 2007 el número de personas infectadas por el VIH-1 era de 33,2 millones.

Algunos países Sub-Saharianos, como Botswana, tienen las tasas de incidencia más altas con 36% de la población adulta infectada.

En África y el Sudeste de Asia, menos del 10% de los individuos infectados tienen acceso a tratamiento antirretroviral.

El SIDA es, a nivel mundial, la principal causa de muerte en individuos entre 15-59 años de edad.

Según estimaciones de UNAIDS, en el 2007 el número de personas infectadas por el VIH-1 era de 33,2 millones.

Algunos países Sub-Saharianos, como Botswana, tienen las tasas de incidencia más altas con 36% de la población adulta infectada.

En África y el Sudeste de Asia, menos del 10% de los individuos infectados tienen acceso a tratamiento antirretroviral.

El SIDA es, a nivel mundial, la principal causa de muerte en individuos entre 15-59 años de edad.

Según estimaciones de UNAIDS, en el 2007 el número de personas infectadas por el VIH-1 era de 33,2 millones.

Algunos países Sub-Saharianos, como Botswana, tienen las tasas de incidencia más altas con 36% de la población adulta infectada.

En África y el Sudeste de Asia, menos del 10% de los individuos infectados tienen acceso a tratamiento antirretroviral.

Ensayos clínicos de vacunas frente al VIH-1

Haut et al. Journal of Leukocyte Biology 2009; 86: 779-793

Ensayos clínicos de vacunas frente al VIH-1

Haut et al. Journal of Leukocyte Biology 2009; 86: 779-793

Dificultades para el diseño de una vacuna frente al VIH-1

La respuesta inmune natural frente al VIH no es capaz de controlar la infección.

La respuesta inmune natural no consigue evitar la superinfección.

Existe una gran variabilidad de secuencia. No sabemos cómo construir un inmunógeno que cubra esta variabilidad.

Desconocemos qué es necesario para obtener una respuesta inmune protectora.

Dificultades para el diseño de una vacuna frente al VIH-1

La respuesta inmune natural frente al VIH no es capaz de controlar la infección.

La respuesta inmune natural no consigue evitar la superinfección.

Existe una gran variabilidad de secuencia. No sabemos cómo construir un inmunógeno que cubra esta variabilidad.

Desconocemos qué es necesario para obtener una respuesta inmune protectora.

Dificultades para el diseño de una vacuna frente al VIH-1

La respuesta inmune natural frente al VIH no es capaz de controlar la infección.

La respuesta inmune natural no consigue evitar la superinfección.

Existe una gran variabilidad de secuencia. No sabemos cómo construir un inmunógeno que cubra esta variabilidad.

Desconocemos qué es necesario para obtener una respuesta inmune protectora.

Dificultades para el diseño de una vacuna frente al VIH-1

La respuesta inmune natural frente al VIH no es capaz de controlar la infección.

La respuesta inmune natural no consigue evitar la superinfección.

Existe una gran variabilidad de secuencia. No sabemos cómo construir un inmunógeno que cubra esta variabilidad.

Desconocemos qué es necesario para obtener una respuesta inmune protectora.

¿Es posible obtener una vacuna frente al VIH-1

basada en el desarrollo de inmunidad celular?

Estudios en LTNPs o EC: Las células T CD8+ específicas de VIH controlan la propagación de la infección.

Estudios de depleción de células T CD8+ en primates indican que las células T CD8+ son capaces de controlar la infección por SIV/SHIV.

¿Es posible obtener una vacuna frente al VIH-1 basada en el desarrollo de inmunidad celular?

Estudios en LTNPs o EC: Las células T CD8+ específicas de VIH controlan la propagación de la infección.

Estudios de depleción de células T CD8+ en primates indican que las células T CD8+ son capaces de controlar la infección por SIV/SHIV.

¿Es posible obtener una vacuna frente al VIH-1 basada en el desarrollo de inmunidad celular?

Estudios en LTNPs o EC: Las células T CD8+ específicas de VIH controlan la propagación de la infección.

Estudios de depleción de células T CD8+ en primates indican que las células T CD8+ son capaces de controlar la infección por SIV/SHIV.

Aunque parece claro el papel de las células T en el control de la infección, una vez establecida, no hay evidencia de que puedan prevenir la infección.

¿Es posible obtener una vacuna frente al VIH-1 basada en el desarrollo de inmunidad celular?

Ensayo STEP (Merck)

-Vacuna: Vector rAd5 expresando las proteínas Gag, Pol y Nef del VIH-1 de subtipo B

-Participantes:

-HVTN 502: 3.000 individuos en América, Caribe y Australia.

-HVTN 503: 3.000 individuos en Sudáfrica.

Ensayo STEP (Merck)

-Vacuna: Vector rAd5 expresando las proteínas Gag, Pol y Nef del VIH-1 de subtipo B

-Participantes:

-HVTN 502: 3.000 individuos en América, Caribe y Australia.

-HVTN 503: 3.000 individuos en Sudáfrica.

Protocolo interrumpido tras realizar el primer análisis de los datos

Ensayo STEP: Infecciones acumuladas en varones según el nivel de anticuerpos neutralizantes frente al Ad5

Barouch.Nature 2008; 455: 613-619

¿Es posible obtener una vacuna frente al VIH-1

basada en anticuerpos?

Flynn et al. Journal of Infectious Diseases 2005; 191: 654-665

MECANISMOS DEL VIH PARA EVADIR EL RECONOCIMIENTO POR PARTE DE LOS ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES

- Enmascaramiento de epítopos neutralizantes

-Estructura conformacional de la proteína de la envuelta viral

-Enmascaramiento de epítopos por medio de carbohidratos

- Escape inmune por mutación viral

MECANISMOS DEL VIH PARA EVADIR EL RECONOCIMIENTO POR PARTE DE LOS ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES

- Enmascaramiento de epítopos neutralizantes

-Estructura conformacional de la proteína de la envuelta viral

-Enmascaramiento de epítopos por medio de carbohidratos

- Escape inmune por mutación viral

ESTRUCTURA DE LA PROTEÍNA DE LA ENVUELTA DEL VIH

Burton et al. Nature Immunology 2004; 5:233-236

MECANISMOS DEL VIH PARA EVADIR EL RECONOCIMIENTO POR PARTE DE LOS ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES

- Enmascaramiento de epítopos neutralizantes

-Estructura conformacional de la proteína de la envuelta viral

-Enmascaramiento de epítopos por medio de carbohidratos

- Escape inmune por mutación viral

ENMASCARAMIENTO DE EPÍTOPOS POR MEDIO DE CARBOHIDRATOS

Burton et al. PNAS 2005; 42:14943-14948

MECANISMOS DEL VIH PARA EVADIR EL RECONOCIMIENTO POR PARTE DE LOS ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES

- Enmascaramiento de epítopos neutralizantes

-Estructura conformacional de la proteína de la envuelta viral

-Enmascaramiento de epítopos por medio de carbohidratos

- Escape inmune por mutación viral

ESCAPE INMUNE POR MUTACIÓN

Richman et al. PNAS 2003; 100:4144-4149

ESCAPE INMUNE POR MUTACIÓN

Richman et al. PNAS 2003; 100:4144-4149

Adapted from Francine McCutchan and from Korber B, et al. Brit Med Bull 2001; 58:19-42.

Relative Genetic Diversity: HIV-1 and Influenza A

All HIV-1 subtypes, sub-subtypes, CRF

HIV-infected patient

One HIV-1 subtype

Annual global Influenza A

¿Es posible inducir una respuesta eficaz de anticuerpos

neutralizantes frente al VIH?

b12 Sitio de unión a CD4

447-52D Sitio de unión al coreceptor en V3

2G12 Carbohidratos en la cara silente de gp120

2F5 Ectodominio de gp41

4E10 Ectodominio de gp41

ANTICUERPOS NEUTRALIZANTES DE AMPLIO ESPECTRO (bNAb) FRENTE AL VIH-1

AMPLITUD NEUTRALIZANTE DE LOS bNAb

Burton et al. Nature Immunology 2004; 5: 233-236

¿Son los anticuerpos neutralizantes de amplio espectro capaces de prevenir/controlar la

infección?

Mascola et al. Nature Medicine 2000; 6: 207-210

Mascola et al. Nature Medicine 2000; 6: 207-210

Hessell et al. Nature Medicine 2009; 15: 951-954

Hessell et al. Nature Medicine 2009; 15: 951-954

Isotype control b12 b12 LALA variant

Trkola et al. Nature Medicine 2005; 11: 615-622

Trkola et al. Nature Medicine 2005; 11: 615-622

¿qué se necesita para diseñar una vacuna capaz de inducir una respuesta eficaz de anticuerpos

neutralizantes?

Identificación de nuevos anticuerpos neutralizantes de

amplio espectro y sus correspondientes epitopos.

Diseño de nuevos inmunógenos capaces de inducir

anticuerpos neutralizantes de amplio espectro

Minipanel de virus utilizado en el “screening” de neutralización en suero

C

AE

B

B

DA

O0.1 0.1

CB

KD

F2F1G

J

H

A1A2

N

O0.1

Amplitud y potencia neutralizante en suero (442 muestras analizadas)

Número de sueros de pacientes que pueden neutralizar 0, 1, 2, 3, 4, 5, o 6 virus del panel de RVs con una ID90<1:200 y ID90<1:2000

Número de virus neutralizados

ID90<1:200 ID90<1:2000

0 221 394

1 107 22

2 16 8

3 2 2

4 2 3

5 1 2

6 93 11

Amplitud y potencia neutralizante en suero (442 muestras analizadas)

Número de sueros de pacientes con carga viral detectable o indetectable que pueden neutralizar 0, 1, 2, 3, 4, 5, o 6 virus del panel de RVs con una ID90<1:200 y ID90<1:2000

Número de virus neutralizados

ID90<1:200 ID90<1:2000

0 109 202

1 78 3

2 15 0

3 1 1

4 2 0

5 0 0

6 1 0

Número de virus neutralizados

ID90<1:200 ID90<1:2000

0 109 188

1 28 19

2 1 8

3 1 1

4 0 3

5 1 2

6 92 11

Carga viral detectable (47%) Carga viral indetectable (53%)

Nueva estrategia para el diseño de una vacunapreventiva frente al VIH-1

Johnson et al. Nature Medicine 2009; 15: 901-906

Johnson et al. Nature Medicine 2009; 15: 901-906

Johnson et al. Nature Medicine 2009; 15: 901-906

Johnson et al. Nature Medicine 2009; 15: 901-906

Johnson et al. Nature Medicine 2009; 15: 901-906

Ensayo RV144 (Tailandia)

-Vacuna: Vector recombinante no replicativo de canaripox que codifica gag/pro del subtipo B y env del subtipo E (Sanofi Pasteur).

-Refuerzo: gp120 (env) de los subtipos B y E (AIDSVAX).

-Participantes: 16.402 ciudadanos tailandeses

Ensayo RV144 (Tailandia)

Placebo: 8.198 individuos

74 infectados

Vacunados: 8.197 individuos

51 infectados

Ensayo RV144 (Tailandia)

Placebo: 8.198 individuos

74 infectados

Vacunados: 8.197 individuos

51 infectados

Tasa de prevención: 31%

Days Post-Challengewith cloned, homologous SIV239, rectally

Lo

g V

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RN

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op

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mL

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Casmiro et al, J.Virol 79:15547 (2005)

9

8

2

3

4

5

6

7

http://www.unaids.org

Johnson et al. Nature Medicine 2009; 15: 901-906

Johnson et al. Nature Medicine 2009; 15: 901-906

EPÍTOPOS RECONOCIDOS POR bNAb FRENTE AL VIH-1

Karlsson Hedestam et al. 2008. Nature Reviews; 6:143-155

CH3

CH2

CH1

VH

CL1

VL

ESTRUCTURA DE UNA INMUNOGLOBULINA G

CH3

CH2

CH1

VH

CL1

VL

ESTRUCTURA DE UNA INMUNOGLOBULINA G

scFv

Fab

Inmunoadhesina

GENERACIÓ DE LA VACUNA

Extracció d’una mostra de sang per a l’obtenció

de DCs

Aïllament dels monòcits i diferenciació ex vivo a DCs

Virus autòlegs obtinguts per plasmafèresis

Pulsing dels virus i les DCs aulòlegs

Obtenció de la vacuna terapèutica

PBMCs cell culture and autologous HIV-1 isolation

Virus inactivation and concentration

GENERACIÓ DE LA VACUNA

Extracció d’una mostra de sang per a l’obtenció

de DCs

Aïllament dels monòcits i diferenciació ex vivo a DCs

Virus autòlegs obtinguts per plasmafèresis

Pulsing dels virus i les DCs aulòlegs

Obtenció de la vacuna terapèutica

Isolation of autologous monocytesand Ex Vivo differentiation to iDCs

Pulsing of iDCs with autologous HIV-1

Autologpus mDCs pulsed with HIV-1

> 108 virions / 107 iDCs

Human Therapeutic Vaccine against HIV-1 based in autologous Monocytes Dendritic Cells Derived.