Optimizacija večvalentnega peptidnega cepiva za nikotinsko odvisnost

Odvisnost od drog je kronična ponavljajoča se bolezen možganov, ki povzroči obsedeno hrepenenje, izgubo nadzora in ponavljajočo rabo drog kljub negativnim posledicam. Motnje zlorabe substanc predstavljajo približno 11 % vseh bolezni na globalni ravni. Odvisnost od nikotina in tobačnih izdelkov je največji vzrok za raka, srčne bolezni in možgansko kap, polovico vseh uporabnikov tobaka pa bo umrlo zaradi svoje razvade. Zaradi pomanjkanja učinkovitih terapij so razvili cepivo za nikotin, ki bi zmanjšalo užitek zaradi nikotina in tako motiviralo uporabnike, da prenehajo z uporabo.

V tej študiji so optimizirali konjugirano večvalentno nikotinsko cepivo.

Sestava cepiva

Nosilec

Kot nosilec so namesto rekombinantnega proteina uporabili kratek sintetični peptid, ki je bil pridobljen z metodo sinteze proteinov v trdni fazi. Sestavljen je iz dveh funkcionalnih domen – iz domene epitopov B in T celic. Za izboljšanje aktivnosti cepiva so optimizirali aminokislinsko zaporedje v domeni TCE (T celični epitop).

Glavni značilnosti peptida sta: sprožitev blagega odziva protiteles proti nosilcu, ki zmanjša verjetnost za zavrtje nosilca, ter sinteza peptida s haptenom v trdni fazi, ki poenostavi proizvodnjo in izboljša aktivnost antigena.

Hapten

Testirali so štiri strukturno različne haptene: hapten 1' ((2S)-N,N'-(disulfanedildietan-2,1-diil)bis[4-(2-piridin-3-ilpirolidin-1-il)butanamid]), hapten 3' (trans-3-aminometilnikotin), hapten 4 (4-aminopropilnikotin) in hapten 6 (nikotin-6-heksanojska kislina). Ugotovili so, da povzročijo 3-4 hapteni na peptidni monomer optimalni odziv protiteles.

Imunizacija živali

Za imunizacijo so antigen združili z GLA-SE adjuvansom (2% glukopiranozil lipidni adjuvans v skvalenski emulziji). Živali so imunizirali v zadnji kvadriceps na 0., 21. in 43. dan. Mišim in podganam so injicirali 50 in 250 μl cepiva na nogo. Za merjenje odzivov protiteles, ki so specifični za nikotin, so jim na 35. in 56. dan odvzeli serum. Klinične rezultate so izmerili s pomočjo ocenjevalne lestvice od 1 do 5 (0=brez efekta, 1=slabost ali blago neravnovesje, 2=hudo neravnovesje, 3=hipotonija, nezmožnost hoje, 4=drgetanje, blagi napadi, 5=krčeviti napadi).

Rezultati

Rezultate so podajali na osnovi koncentracije induciranih protiteles in relativne avidnosti, sposobnosti vezave nikotina ter prepotovane razdalje živali.

Testirali so razlike v aktivnosti nosilcev, ki so vsebovali posamezen ali zlit TCE. Ugotovili so, da TCE fuzije sinergistično izboljšajo odziv protiteles, medtem ko se relativna avidnost ne razlikuje.

Primerjali so antigensko aktivnost peptidnega P10 in tradicionalnega rekombinantnega proteina CRM197 po konjugaciji s haptenom 1'. Oba sta sprožila podoben odziv protiteles proti nikotinu in podobno avidnost, razlike pa so se pojavile pri odzivu protiteles proti nosilcu. Rezultat je dokazal, da je potencial za zavrtje nosilca z uporabo peptidnih nosilcev znatno zmanjšan.

Ovrednotili so relativno imunogenost vseh štirih haptenov in ugotovili, da sprožijo podoben odziv protiteles, vsi razen haptena 4 pa imajo podobno avidnost in sposobnost vezave nikotina. Preverili so tudi stopnjo navzkrižne reaktivnosti med hapteni, kjer so med haptenom 3' in 4 izmerili 50 % navzkrižno reaktivnost. Večvalentna nikotinska cepiva, ki vsebujejo strukturno različne haptene, prikazujejo pomembno strategijo pri povečanju funkcionalnosti odziva protiteles. Trivalentna formulacija 1'+3'+6 , ki jo sestavljajo hapteni z manj kot 10 % navzkrižno reaktivnostjo, je prikazala skoraj potrojeno učinkovitost proti monovalentnim cepivom.

V tej študiji so potrdili, da odziv protiteles, povzročen pri imuniziranih podganah, učinkovito zmanjša akutno toksičnost nikotina in prepreči vstop nikotina v možgane. Kontrolne živali so že po eni minuti pokazale simptome, ki so segali od hudega neravnovesja pa do napadov, medtem ko so bili ti akutni znaki pri cepljenih živalih znatno zmanjšani. Čeprav je prišlo do eksperimentalnega prekrivanja, so kontrolne živali po izpostavitvi nikotinu pokazale precej slabšo mobilnost kot pa imunizirane podgane.

Na aktivnost cepiva močno vpliva reakcija konjugacije, ki prinese mnogo problemov. Da bi te probleme odpravili, so naredili peptid s haptenom, kjer so med sintezo P10 v trdni fazi dodali aminokisline, ki so bile modificirane s haptenom. Ta peptid je povzročil višji nivo protiteles, bolj enakomerno avidnost in bistveno večjo sposobnost vezave kot konvencionalno konjugiran peptid. Sinteza peptidov s haptenom da bolj homogeno in učinkovito cepivo kot klasično konjugirani nosilci.

Zaključek

Predklinične študije kažejo, da bi bila lahko cepiva, ki so usmerjena proti drogam, varna in učinkovita za zmanjšanje vedenja, ki je povezano z zasvojenostjo. V tej študiji so optimizirali cepivo, ki je induciralo stokrat večjo koncentracijo protiteles pri živalih glede na količino nikotina, izmerjeno v arterijski krvi pri kadilcih. Cepivo je tudi zmanjšalo akutno toksičnost nikotina pri živalih. Ostaja pa izziv, kako sprožiti dovolj veliko koncentracijo protiteles pri človeku, ki bi nevtralizirala odmerek droge.

Viri

D. F. Zeigler, R. Roque, C. H. Clegg; Vaccine 37(12), 2019; https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2019.02.003