Vacinas contra HIV

1. Laboratório de Imunologia AplicadaDept. de Microbiologia e ParasitologiaCentro de Ciências Biológicas Vacinas contra HIV Prof. Aguinaldo R. Pinto

2. 25 anos após a descoberta do HIV...............

3. 42 milhões de soropositivos

4. A epidemia da AIDS em 2007 • 45 milhões de indivíduos HIV + • 5 milhões de novas infecções/ano • 3 milhões de mortes/ano • 95% em países em desenvolvimento Fonte: UNAIDS

5. A pandemia somente será interrompida por uma vacina que seja: • Segura • Eficaz • Barata • Estável • Simples de ser administrada

6. Questões a serem resolvidas de ordem: • Política • Prática • Econômica • Social • Ética • Biologia básica do HIV

7. Porque ainda não temos uma vacina contra HIV? • HIV não resulta em imunidade protetora • Caxumba, rubéola, sarampo • Infecção é persistente, longa, letalidade de 98% dos infectados • SI não é capaz de eliminar o vírus • Mecanismos imunes que impeçam re-infecções não são conhecidos

8. Porque ainda não temos uma vacina contra HIV? • Difícil neutralização por Anticorpos • Progressiva destruição dos linfócitos T CD4 • “Evolução” viral, levando ao escape • Diversidade viral – 12 subtipos • Down-regulation de MHC I • Integração pró-vírus em células CD4 • Reservatórios

9. Challenges in the development of an HIV vaccine • Scientific challenges: • HIV variability • Lack of Immune correlates of protection • Limitation of animal models • Logistical challenges: • Multiple clinical trials required • Research in developing countries • Ethical considerations • Financial challenges • Low investment (compared with drugs) • Future “markets”

10. Ciclo de replicação do HIV Laboratório de Imunologia Aplicada Universidade Federal de Santa Catarina

11. gag precursor de 53 kDA  p17 p24 p9 p7 Proteínas estruturais do “core” viral

13. synthetic peptides (V3) naked DNA live-recombinant vectors (viral, bacterial) whole-inactivated virus live-attenuated virus HIV vaccine approaches recombinant protein gp120

14. Preclinical development Clinical trials Basic research Phase I/II Phase III Laboratory Human research in vitro & animal studies Safety, Immunogenicity Discovery Exploration Efficacy Vaccine concept Experiments in primates Human trials Safety, immunogenicity 1 2 3 4 5 Likelihood of protection in humans 6 1: Recombinant Protein – 2: Synthetic Peptides – 3: Naked DNA 4. Live-recombinant vectors- 5: Whole inactivated virus – 6: Live attenuated virus How vaccines are developed?

15. What are the steps in Vaccine development? Phase I: 10-30 volunteers, 8-12 months Phase II: 50-500 volunteers,18-24 months Phase III: Thousands of volunteers, 3 or more years

16. HIV Vaccines: Current Pipeline Situation Vaccine Constructs in Concept Stage 66 # GMP lots made 25 # Entered Phase I 25 # Entered Phase II 5 # Entered Phase III 2

17. Progress toward AIDS vaccine since 2000 30 AIDS vaccines in small-clinical trials Developing countries taking a lead Demonstration that large scale AIDS vaccine trials can be conducted

18. What types of HIV vaccines are being tested? Peptide epitopes (protein fragments) Status: In phase I trials Live attenuated HIV Status: Non-human primates Whole, killed HIV Status: Not under study in primates Naked DNA Status: Phase I trials

19. What types of HIV vaccines are being tested? Recombinant Viral Proteins Status: Phase II and III trials Live bacterial vectors Status: Phase I trials Live Viral Vectors Status: Phase II trials Pseudovirions Status: Pre-clinical trials

20. Immune correlates • What type of immune response can protect against HIV infection or progression to AIDS? • Humoral immunity (neutralizing Ab) • Cell-mediated immunity (CTLs, T helper cells) • Mucosal immunity • Combination of all ? Different vaccine concepts are explored targeting different types of immune response(s)

21. Alguém gostaria de perguntar algo??

22. Três “ondas” de ensaios clínicos de vacinas anti-HIV • Primeira “onda” (1987 - meados 1990s): • Indução de anticorpos neutralizantes • Proteínas do envelope viral • Segunda “onda” (meados 1990s - início 2000s) • Indução de imunicade celular (CD 8 CTL) • Vetores virais, Vacinas de DNA • Prime-boost (vetores + gp120) • Terceira “onda” (agora) • Novos imunógenos e novas combinações Laboratório de Imunologia Aplicada Universidade Federal de Santa Catarina

23. Tentativas atuais de vacinas anti-HIV Vacinas de DNA + Citocinas Poxvírus Vetores adenovirais deletados da região E1 Laboratório de Imunologia Aplicada Universidade Federal de Santa Catarina

24. Vacinas contra HIV Anticorpos neutralizantes Linfócitos T CD8+ específicos Diversidade genética

25. Neutralization BindingAntibodies What Does an HIV Vaccine Need to Do? • Bind up free virions in infected secretions

26. Anticorpos neutralizantes - AcN • Glicoproteínas de superfície do HIV são resistentes à ligação de Ac neutralizantes: • Extensa glicosilação impede ligação de anticorpos; • Quando aparecem AcN eficazes, ocorre uma rápida seleção de vírus resistentes a essa neutralização; • alças hipervariáveis mascaram os epítopos importantes do envelope viral. Ex: CCR5

27. Anticorpos neutralizantes - AcN

28. Anticorpos monoclonais neutralizantes 2 clones principais: b12 e 2G12 Uso profilático (SHIV) Administração tópica em cremes vaginais Dificuldades Grande quantidades Várias doses Muito caro

29. Anticorpos neutralizantes - AcN AIDSVAX B/B e B/E gp 120 recombinante Tailândia e EUA – 7.500 voluntários Não induziu anticorpos neutralizantes

30. Vacinas contra HIV Anticorpos neutralizantes Linfócitos T CD8+ específicos Diversidade genética

31. CTL CTL Kill HIV Infected Cell Apoptotic Death What Does an HIV Vaccine Need to Do? • Produce T cell memory to eliminate HIV infected cells

32. Linfócitos T CD8+ específicos Induzir linfócitos T CD8 específicos que controlem a replicação viral: • Destruição de células infectadas • Secrecção de citocinas (INF-, TNF-α) • Secrecção de quimiocinas (RANTES, MIP 1-α, MIP 1β) – bloqueio dos co-receptores

33. Papel do CD8+ na infecção pelo HIV • Controle da viremia inicial coincide com a resposta de celulas T CD8+ • Depleção de CD8+ impede o controle da viremia • Forte resposta de CD8+ presente em LTNP e pessoas com múltiplas exposições e soronegativas • Estudos de proteção em primatas não-humanos • Proteínas-alvo são internas e bastante conservadas Laboratório de Imunologia Aplicada Universidade Federal de Santa Catarina

34. Linfócitos T CD8+ específicos Bad points: Células T CD8+ reconhecem células infectadas apenas após infecção. Vacinas que estimulam principalmente células T não devem induzir imunidade esterilizante.

35. Viral load set point • Controle da replicação viral após infecção • Diminuir disseminação viral

36. Mathematical Model of Impact of a Vaccine That Reduced Viral Load Over Time(Ira Longini, Emory University) Prevalence of HIV in Population Years

37. Porque indivíduos com células T CD8 específicas evoluem para AIDS? • HIV desenvolve mecanismos de escape • NEF diminui a expressão de moléculas de MHC • Depleção de células CD4 impede o auxílio que estas células fornecem às células T CD8

38. Porque uma vacinas baseada em Linfócitos T CD8+ funcionaria? Os linfócitos T CD8 específicos estarão presentes desde o início da infecção e portanto serão mais eficazes do que aqueles estimulados pela infecção natural, uma vez que terão todo o suporte das células T CD4.

39. DÚVIDAS?

40. Vacinas contra HIV • Anticorpos neutralizantes • Linfócitos T CD8+ específicos • Diversidade genética

42. Diversidade genética • Transcriptase reversa não tem capacidade de corrigir erros • 1 nucleotídeo errado a cada 10.000 • Muitas dessas mutações são deletérias ao vírus • Diversidade em termos de amino-ácido • 15 % gag e 30 % env • Influenza > 2% requer nova vacina

43. High genetic diversity of HIV-1 is perceived as a major obstacle for the development ofglobally effective HIV vaccines The genetic diversity of HIV-1 strains can vary significantly. For example, in the env gene it can range : • In a single individual: up to 8-10 % • Between different individuals in the same population: up to 20% • Between populations in diverse geographical locations: up to 35 %

44. n= 193 n= 23 Diversidade genética

45. Ensaios clínicos • Primeira Fase I – início em 1987 • 5 anos após isolamento do HIV • Primeira Fase III (gp 120 recombinante) • AIDSVAX B/B – EUA – 5009 indivíduos, a maioria homosexuais • AIDSVAX B/E – Tailândia – 2546 indivíduos usuários de droga injetáveis NÃO INDUZIU PROTEÇÃO!!!!

46. Examples of Products in Development • Adeno-associated virus (A,C) • Adenovirus (B) • Canarypox (A) • DNA (A, B, C) • Fowlpox (B) • MVA (A, B) • Salmonella-DNA (A, B) • VEE replicon (C)

47. Where are these vaccines being tested?

48. Estudos no Brasil

50. What are the animal models for HIV vaccines? Macaques Chimpanzees