Клиническое испытание вакцины, проведенное под руководством исследователей Медицинской школы Стэнфордского университета и предназначенное для борьбы с диабетом 1 типа, дало первоначально многообещающие результаты, предполагая, что она может выборочно противодействовать ошибочному иммунному ответу, вызывающему заболевание.
Несколько важных результатов многоцентрового рандомизированного двойного слепого исследования будут опубликованы 26 июня в журнале Science Translational Medicine. Во-первых, уровни инсулиновой продукции, передающейся через кровь, поддерживались – а в некоторых случаях и увеличивались – в течение 12-недельного режима дозирования. Это указывает на то, что у тех, кто получил вакцину, возможно, было меньше продолжающегося разрушения бета-клеток, которые производят и секретируют пептидный гормон инсулин после еды, чем у тех, кто получал инъекции плацебо. (Пептид – это очень короткая белковая последовательность.)
Во-вторых, уровни в крови определенной группы иммунных клеток, которые ненадлежащим образом удерживают и разрушают белок, обнаруженный только на бета-клетках, по-видимому, избирательно истощаются у пациентов, получающих вакцину. Никаких побочных эффектов, серьезных или иных, которые можно было бы отнести к вакцине, не наблюдалось.
"Мы очень взволнованы этими результатами, которые предполагают, что мечта иммунолога об отключении только одного подмножества дисфункциональных иммунных клеток без разрушения всей иммунной системы может быть осуществима," сказал Лоуренс Стейнман, доктор медицины, профессор педиатрии, неврологии и неврологии в Стэнфорде. Штайнман – известный иммунолог и специалист по рассеянному склерозу, лечащий пациентов в детской больнице Люсиль Паккард. "Эта вакцина – новая концепция. Это отключает специфический иммунный ответ, а не включает специфический иммунный ответ, как это делают обычные вакцины, скажем, против гриппа или полиомиелита."
«Результаты должны быть подтверждены в более крупных и продолжительных испытаниях», – предупредил Штейнман, владеющий дипломом Джорджа А. Циммерманн Профессор. На сегодняшний день ни одна ДНК-вакцина не была одобрена для использования на людях, и до любого возможного применения осталось несколько лет. В исследовании сообщается, что наблюдаемые положительные эффекты вакцины начали снижаться через несколько недель после отмены 12-недельного графика дозирования вакцины.
Диабет 1 типа – это аутоиммунное заболевание, при котором по не совсем понятным причинам иммунная система атакует бета-клетки. Задача инсулина – предупреждать все клетки организма о наличии сахара и других питательных веществ в крови.
Диабетом 1 типа страдают до 3 миллионов американцев. Хотя он не так распространен, как диабет 2-го типа – подобное состояние, возникающее, когда клетки организма не реагируют адекватно на инсулин, – диабет 1-го типа обычно возникает в гораздо более раннем возрасте и требует в течение всей жизни многократных ежедневных инъекций инсулина.
"Это первая демонстрация ДНК-вакцины против диабета 1 типа у людей," сказал Ричард Инсел, доктор медицины, главный научный сотрудник JDRF, ранее известного как Фонд исследований ювенильного диабета.
Устойчивый иммунный ответ жизненно важен для защиты организма от инфекционных микробов и зарождающегося рака, а попытки лечения аутоиммунного заболевания путем глобального подавления иммунной системы привели к нежелательным последствиям. В этом исследовании исследователи вместо этого обратились к целевому подходу, цель которого состояла в том, чтобы подавить только небольшой набор иммунных клеток, которые, как считается, являются фундаментальной движущей силой атаки на продуцирующие инсулин бета-клетки, которые вызывают диабет 1 типа.
Разные клетки производят разные белки, и они отображают на своей поверхности небольшие фрагменты (пептиды) белков, которые они вырабатывают, для проверки бродячими иммунными клетками в поисках "иностранный" или "изменен" пептидные фрагменты. Эти патрулирующие иммунные клетки, известные иммунологам как клетки CD8, в значительной степени игнорируют так называемые "себя" пептиды, которые отражают белки, которые должна вырабатывать здоровая ткань. Но столкнувшись с подозрительными пептидными фрагментами, клетки CD8 могут атаковать клетки, отображающие их.
Любая данная клетка CD8 обладает способностью распознавать и атаковать одну или, самое большее, чрезвычайно небольшую группу свойств клеточной поверхности. Бета-клетки – единственные в организме, которые производят инсулин, который на самом деле начинает свою жизнь как белок-предшественник, называемый проинсулином. Современные иммунологи считают, что фрагменты проинсулинового пептида, усеивающие поверхности бета-клеток, могут вызывать атаки неверно направленных клеток CD8.
Вакцины обычно доставляют белки (или их группы или части) таким образом, чтобы вызвать иммунный ответ, скажем, против инфекционных организмов, для которых эти белки уникальны. Но этот состоял из ДНК, содержащей вместо этого ген, кодирующий протеин проинсулина. Более того, вакцина была разработана не для усиления иммунного ответа на проинсулин, а для его подавления. Используя подход, разработанный в Стэнфорде Штейнманом и его коллегами, исследователи изменили фрагмент ДНК, содержащий ген проинсулина, таким образом, что, по их прогнозам, особый класс иммунных клеток, потребляющих вакцину, будет передавать противовоспалительный сигнал. Клетки CD8, нацеленные на проинсулин – и только на эти клетки.
Ученые включили модифицированный генетический материал в кольца ДНК и проводили еженедельные внутримышечные инъекции полученной вакцины-кандидата в течение 12 недель 80 пациентам, у которых был диагностирован диабет 1 типа и которые получали инъекции заместительной инсулиновой терапии. Они дали четыре разные дозы вакцины четырем группам пациентов и инъекции плацебо пятой группе. (После завершения курса еженедельных инъекций у реципиентов плацебо была возможность пройти 12-недельный режим еженедельного введения вакцины.)
Исследователи не измерили результирующий уровень инсулина в крови, который резко возрастает и может привести к ошибочным измерениям. Вместо этого они измерили уровни С-пептида, фрагмента проинсулина, который отрубается, когда инсулин выделяется из молекулы проинсулина. С-пептид остается в циркуляции намного дольше, чем инсулин, поэтому он служит отличным заместителем для выработки инсулина бета-клетками поджелудочной железы. В медицинской литературе также есть намеки на то, что С-пептид может оказывать благотворное влияние на предотвращение или уменьшение некоторых долгосрочных последствий диабета, таких как повреждение глаз, почек и периферических нервов.
Уровни С-пептида и других представляющих интерес компонентов крови пациентов оценивали на исходном уровне, а также через пять и 15 недель, а также через шесть, девять, 12, 18 и 24 месяца после начала вакцинации. Каждый раз кровь брали через 30, 60, 90 и 120 минут после того, как пациенты выпили модифицированный молочный коктейль.
Образцы крови были сохранены и отправлены в лабораторию Барта Роэпа, доктора медицины, доктора философии, ведущего автора исследования и профессора иммунологии в Медицинском центре Лейденского университета в Нидерландах. Роэп использовал чувствительный подход для обнаружения небольшого количества иммунных клеток, нацеленных на проинсулин, в крови. Этот метод был основан на технике, впервые примененной в 1990-х Марком Дэвисом, доктором философии, профессором микробиологии и иммунологии и директором Стэнфордского института иммунитета, трансплантации и инфекций. Роеп обнаружил, что уровни CD8-клеток, нацеленных на проинсулин, – но не других CD8-клеток или других типов иммунных клеток в крови пациентов – были существенно ниже у пациентов, получавших вакцину, по сравнению с теми, кто получал инъекции плацебо.
"Лица с сохраненным С-пептидом имеют более низкий риск долгосрочных осложнений со стороны глаз, почек и нервов," сказал Инсель из JDRF. "Поэтому любопытно, что в этом исследовании уровни С-пептида были сохранены или, временами, увеличены, пока пациенты получали вакцину." Хотя Инсел не принимал непосредственного участия в испытании, JDRF помог финансировать его и в какой-то момент занимал должность лицензионного платежа в области вакцины. (Другим источником финансирования был Фонд семьи Якокка.)