Skin receptors agonists as novel adjuvants for Meningococcal glycoconjugate vaccines: the impact of antigen-agonist conjugation and evaluation of intradermal vaccine delivery as an alternative to the intramuscular route

I vaccini sono prodotti complessi costituiti da più componenti, nei quali esiste un rapporto di interdipendenza tra i costituenti: la concomitante presenza di antigeni, adiuvanti, ed eccipienti è essenziale per garantire l'efficacia del prodotto finale. La selezione degli adiuvanti e i criteri di formulazione sono un aspetto fondamentale, avendo implicazioni su efficacia, sicurezza e stabilità dei vaccini. In questo ambito, il lavoro è stato finalizzato alla progettazione, formulazione e caratterizzazione di nuovi vaccini atti alla consegna per via intradermica e capaci di indurre uno sviluppo precoce, più intenso e più duraturo della risposta immunitaria rispetto ai vaccini convenzionali. Con questo scopo due diversi antigeni sono stati utilizzati come modello per valutare la via di somministrazione intradermica per la vaccinazione: il glicoconiugato MenC-CRM_197 e la proteina CRM_197 (tossina difterica detossificata). Inoltre diversi adiuvanti sono stati usati per potenziare e modulare le risposte immunitarie verso un profilo di qualità desiderata. In aggiunta è stato valutato l'impatto che la coniugazione dell’adiuvante all’antigene ha sulla risposta immunitaria contro l'antigene in confronto alla semplice miscelazione. La via di immunizzazione intradermica è stata valutata, per la prima volta, per la somministrazione del glicoconiugato MenC-CRM_197. Per dirigere l’antigene verso le cellule APC presenti nella pelle e migliorare la risposta immunitaria verso l’antigene, sono stati testati diversi adiuvanti, quali la tossina enterica detossificata di Escherichia coli (LTK63), un agonista del recettore Toll Like 4 (TLR4a) il monofosfolipide A (MPL), un agonista del recettore Toll like 7 (TLR7a), un analogo dell’αGalCer, un agonista del recettore Dectin-1 (β- (1-3) hexasaccharide glucano) e l’emulsione olio/acqua (o/w). La valutazione in vivo di tali nuove formulazioni ha fornito alcuni risultati incoraggianti riguardanti la quantità e la qualità delle risposte immunitarie indotte. In particolare, i risultati immunologici ottenuti hanno dimostrato una netta superiorità della via di immunizzazione intradermica rispetto a quella intramuscolare quando è utilizzato il glicoconiugato MenC-CRM_197. Inoltre, l'aggiunta degli adiuvanti LTK63, TLR4a, TLR7a, l’analogo dell’αGalCer ha consentito la riduzione del numero di dosi somministrate e soprattutto le formulazioni adiuvantate con LTK63, TLR4a e TLR7a sono state in grado di modulare la qualità della risposta immunitaria verso una più vantaggiosa risposta Th1. Nessun effetto adiuvante è stato osservato utilizzando il glucano esasaccarico come adiuvante miscelato all’antigene. Il glicoconigato MenC-CRM_197 adiuvantato con il TLR4a è stato consegnato per via intradermica anche in combinazione con l’emulsione o/w, ma non è stato osservato alcun effetto adiuvante aggiuntivo della miscela in confronto all’effetto dei singoli immunopotenziatori. In aggiunta è stata valutata l’immunogenicità della proteina CRM_197 a seguito della consegna intradermica ma non è stato osservato alcun miglioramento in termini di immunogenicità in confronto alla somministrazione intramuscolare. Questo risultato ha messo in evidenza l'importanza dell’adeguata scelta dell’antigene per sfruttare i vantaggi della via di immunizzazione intradermica: un antigene glicoconiugato è preferibile ad un antigene proteico. Per meglio definire l’effetto adiuvante e garantire la concomitante somministrazione di antigene e adiuvante, sono stati svilippati e studiati due approcci di coniugazione del TLR7a all'antigene modello MenC-CRM_197: la coniugazione del TLR7a prima al polisaccaride MenC e poi alla proteina CRM_197. I risultati ottenuti dai tests in vivo del coniugato TLR7a alla proteina CRM_197 hanno dimostrato che la coniugazione del TLR7a migliora la risposta anti-MenC. L’effetto adiuvante del TLR7a coniugato si è rivelato meno pronunciato rispetto alla somministrazione di una dose standard di TLR7a adsorbito su AlumOH. Bisogna però sottolineare che il sale di alluminio non può essere consegnato per via intradermica, dato la sua reattogenicità, perciò ne risulta che la coniugazione del TLR7a alla proteina del glicoconiugato MenC-CRM_197 può essere molto utile per la vaccinazione intradermica. I risultati ottenuti costituiscono la base per una razionale progettazione di vaccini glicoconiugati adiuvantati da somministrare per via intradermica. Per quanto riguarda l’approccio di coniugazione del TLR7a al MenC, i risultati ottenuti in vivo hanno portato alla luce un impatto negativo della coniugazione sul riconoscimento recettoriale del polisaccaride e di conseguenza una riduzione della risposta anti-MenC. Il glucano esasaccaridico è stato utilizzato per studiare il suo effetto adiuvante quando coniugato ad un antigene proteico a seguito di una somministrazione intradermica. I risultati ottenuti dalla sperimentazione in vitro ed in vivo dell’esasaccaride coniugato alla proteina CRM_197 hanno dimostrato che l'attivazione del recettore Dectin-1 è significativamente influenzata dalla presenza del glucano. Considerando che i vaccini glicoconiugati sono alcuni dei vaccini più sicuri e più efficaci per ridurre e sradicare le malattie infettive, la coniugazione di glucani sintetici potrebbe rappresentare una strategia utile per lo sviluppo di nuovi vaccini glicoconiugati adatti alla somministrazione intradermica, con intrinseche proprietà adiuvanti. La combinazione appropriata di antigeni e adiuvanti deve guidare la formulazione di vaccini stabili che forniscano una risposta più sicura ed efficace contro il patogeno desiderato mediante la via di somministrazione scelta. Nel presente lavoro, la scienza di formulazione è stata proposta come un elemento chiave dello sviluppo di nuovi vaccini adatti alla consegna intradermica.