İmmünolojik adjuvan

İmmünolojide adjuvan, bir aşıya karşı bağışıklık tepkisini artıran veya modüle eden bir maddedir. "Adjuvan" kelimesi Latince adiuvare kelimesinden gelmektedir ve yardım etmek veya yardımcı olmak anlamına gelmektedir. "İmmünolojik bir adjuvan, spesifik aşı antijenleri ile birlikte kullanıldığında antijene özgü bağışıklık tepkilerini hızlandıran, uzatan veya geliştiren herhangi bir madde olarak tanımlanır."
Aşı üretiminin ilk günlerinde, aynı aşının farklı partilerinin etkinliğindeki önemli farklılıkların reaksiyon kaplarının kontaminasyonundan kaynaklandığı doğru bir şekilde varsayılmıştır. Ancak kısa süre sonra, daha titiz bir temizliğin aslında aşıların etkinliğini azalttığı ve bazı kirleticilerin aslında bağışıklık tepkisini artırdığı görüldü.
Alüminyum tuzları, yağlar ve virozomlar da dahil olmak üzere yaygın kullanımda olan bilinen birçok adjuvan vardır.
Genel bakış
İmmünolojide adjuvanlar genellikle bağışıklık sistemini aşıya daha güçlü bir şekilde yanıt vermesi için uyararak ve böylece belirli bir hastalığa karşı daha fazla bağışıklık sağlayarak bir aşının etkilerini değiştirmek veya artırmak için kullanılır. Adjuvanlar bu görevi, lipozomlar, lipopolisakkarit, antijenler için moleküler kafesler, bakteriyel hücre duvarlarının bileşenleri ve RNA, çift sarmallı RNA, tek sarmallı DNA ve metillenmemiş CpG dinükleotit içeren DNA gibi endositoz nükleik asitleri içeren patojen ilişkili moleküler paternler olarak adlandırılan, evrimsel olarak korunmuş belirli molekül kümelerini taklit ederek gerçekleştirir. Bağışıklık sistemleri bu spesifik antijenik parçaları tanımak üzere evrimleştiğinden, aşı ile birlikte bir adjuvanın varlığı, doğal bir enfeksiyonu taklit ederek dendritik hücrelerin, lenfositlerin ve makrofajların faaliyetlerini artırarak antijene karşı doğuştan gelen bağışıklık tepkisini büyük ölçüde artırabilir.
Türler
İnorganik bileşikler: potasyum şap, alüminyum hidroksit, alüminyum fosfat, kalsiyum fosfat hidroksit
Yağlar: parafin yağı, propolis (sadece klinik öncesi çalışmalarda). Adjuvan 65 (yer fıstığı yağı bazlı) 1970'lerde grip aşılarında test edilmiş, ancak hiçbir zaman ticari olarak piyasaya sürülmemiştir. Skualen yağı MF59 adjuvanında kullanılmaktadır.
Bakteriyel ürünler: Bordetella pertussis, Mycobacterium bovis türlerinin öldürülmüş bakterileri, toksoitler. MPL (Monofosforile lipid A), çeşitli aşılarda kullanılan bir bakteriyel lipit A proteininin modifiye edilmiş bir şeklidir.
Quillaia (sabun kabuğu ağacının kabuğu), soya fasulyesi, Polygala senega'dan elde edilen bitki saponinleri
Sitokinler: IL-1, IL-2, IL-12
CpG oligonükleotitleri
Kombinasyonlar: Freund'un tam adjuvanı, Freund'un tamamlanmamış adjuvanı, AS01 (MPL ve Quillaia saponin kombinasyonu), Matrix-M (Quillaia saponinleri ve iki tür yağı birleştiren)
İnorganik adjuvanlar
Alüminyum tuzları
İmmünojeniteyi artırma potansiyeli taşıyan ve bazıları inorganik olan birçok adjuvan bulunmaktadır. Şap bu amaçla kullanılan ilk alüminyum tuzuydu, ancak ticari aşılar için neredeyse tamamen alüminyum hidroksit ve alüminyum fosfat ile değiştirildi. Alüminyum tuzları insan aşılarında en yaygın kullanılan adjuvanlardır. Adjuvan aktiviteleri 1926 yılında tanımlanmıştır.
Alüminyum tuzlarının kesin mekanizması belirsizliğini korumaktadır ancak bazı bilgiler elde edilmiştir. Önceleri, enjeksiyon bölgesinde antijenleri hapseden ve bağışıklık sistemini uyarmaya devam eden yavaş bir salınım sağlayan depolar oluşturarak iletim sistemleri olarak işlev gördükleri düşünülmekteydi. Ancak çalışmalar, bu depoların cerrahi olarak çıkarılmasının IgG1 yanıtının büyüklüğü üzerinde hiçbir etkisi olmadığını göstermiştir.
Şap, dendritik hücreleri ve diğer bağışıklık hücrelerini, antikor üretimini teşvik eden bir bağışıklık sinyali olan İnterlökin 1 beta (IL-1β) salgılamaları için tetikleyebilir. Şap, hücrenin plazma zarına yapışır ve buradaki bazı lipitleri yeniden düzenler. Harekete geçen dendritik hücreler antijeni alır ve lenf düğümlerine doğru hızlanır, burada bir yardımcı T hücresine sıkıca yapışır ve muhtemelen bir bağışıklık tepkisini tetikler. Araştırmacılar şapın bu hücreleri nasıl öldürdüğünden tam olarak emin olmasalar da ikinci bir mekanizma şapın enjeksiyon bölgesindeki bağışıklık hücrelerini öldürmesine bağlıdır. Ölen hücrelerin, bir bağışıklık alarmı görevi gören DNA salgıladığı tahmin edilmektedir. Bazı çalışmalar, ölen hücrelerden gelen DNA'nın yardımcı T hücrelerine daha sıkı yapışmalarına neden olduğunu ve sonuçta B hücreleri tarafından antikor salınımının artmasına yol açtığını bulmuştur. Mekanizma ne olursa olsun, şap mükemmel bir adjuvan değildir çünkü tüm antijenlerle (örneğin sıtma ve tüberküloz) çalışmaz. Ancak son araştırmalar, mikropartiküller yerine nanopartikül formunda formüle edilen şapın, şap adjuvanlarının kullanım alanını genişletebileceğini ve daha güçlü adjuvan etkilerini destekleyebileceğini göstermektedir.
Organik adjuvanlar
Freund'un tam adjuvanı, 1930 yılında geliştirilen mineral yağ içinde inaktive edilmiş Mycobacterium tuberculosis çözeltisidir. İnsan kullanımı için yeterince güvenli değildir. Bakteri içermeyen, sadece su içinde yağ olan bir versiyonu Freund'un tamamlanmamış adjuvanı olarak bilinir. Aşıların antijenleri daha uzun süre salmasına yardımcı olur. Yan etkilerine rağmen, potansiyel faydası birkaç klinik denemeye yol açmıştır.
Skualen, insan ve hayvan aşılarında kullanılan doğal olarak oluşan organik bir bileşiktir. Skualen, karbon ve hidrojen atomlarından oluşan, bitkiler tarafından üretilen ve birçok gıdada bulunan bir yağdır. Skualen ayrıca insan karaciğeri tarafından kolesterolün bir öncüsü olarak üretilir ve insan sebumunda bulunur. MF59, bazı insan aşılarında kullanılan skualen adjuvanının su içinde yağ emülsiyonudur. 2021 itibariyle, skualen içeren bir aşı olan FLUAD'ın 22 milyondan fazla dozu uygulanmış ve ciddi bir yan etki bildirilmemiştir. AS03, skualen içeren başka bir adjuvandır.
Bitki özütü QS-21, Şili sabun kabuğu ağacı olan Quillaja saponaria'dan elde edilen iki bitki saponininden oluşan bir lipozomdur.
Salmonella Minnesota bakterisinden elde edilen lipopolisakkaritin detoksifiye edilmiş bir versiyonu olan monofosforil lipit A (MPL), bağışıklık tepkisini artırmak için reseptör TLR4 ile etkileşime girer.
QS-21, kolesterol ve MPL kombinasyonu, 2017'de onaylanan Shingrix aşısında ve onaylanan sıtma aşısı Mosquirix'te kullanılan AS01 adjuvanını oluşturmaktadır.
Adjuvan Matrix-M, QS-21, kolesterol ve fosfolipitlerden oluşan nano kürelerden oluşan bir bağışıklık uyarıcı komplekstir (ISCOM). Onaylı Novavax Covid-19 aşısında ve sıtma aşısı R21/Matrix-M'de kullanılmaktadır.
Birkaç metillenmemiş sitozin fosfoguanozin (CpG) oligonükleotidi, bağışıklık sisteminin bir dizi hücre tipinde bulunan TLR9 reseptörünü aktive eder. Adjuvan CpG 1018, onaylanmış bir Hepatit B aşısında kullanılmaktadır.
Adaptif bağışıklık tepkisi
Bir aşının spesifik antijenine karşı adaptif immün yanıtları artırmada bir adjuvan işlevinin kanıtlanmasına yardımcı olmak üzere doğuştan gelen immün yanıt ile adaptif immün yanıt arasındaki bağlantıları anlamak için aşağıdaki noktalar dikkate alınmalıdır:
Dendritik hücreler gibi doğuştan gelen bağışıklık yanıtı hücreleri, fagositoz adı verilen bir süreçle patojenleri yutar.
Dendritik hücreler daha sonra T hücrelerinin (adaptif bağışıklık hücreleri) aktivasyonlarını tetikleyecek sinyalleri beklediği lenf düğümlerine göç eder.
Lenf düğümlerinde, dendritik hücreler yutulan patojeni kıyar ve daha sonra patojen kırpıntılarını majör histokompatibilite kompleksi olarak bilinen özel bir reseptöre bağlayarak hücre yüzeylerinde antijen olarak ifade eder.
T hücreleri daha sonra bu kırpıntıları tanıyabilir ve kendi aktivasyonlarıyla sonuçlanan hücresel bir dönüşüm geçirebilir.
γδ T hücreleri hem doğuştan gelen hem de adaptif bağışıklık yanıtlarının özelliklerine sahiptir.
Makrofajlar da benzer bir yaklaşımla T hücrelerini aktive edebilir (ancak bunu doğal olarak yapmazlar).
Hem dendritik hücreler hem de makrofajlar tarafından gerçekleştirilen bu süreç antijen sunumu olarak adlandırılır ve doğuştan gelen ve adaptif bağışıklık yanıtları arasındaki fiziksel bir bağlantıyı temsil eder.
Aktivasyon üzerine mast hücreleri heparin ve histamin salgılayarak her iki sistemin bağışıklık hücrelerinin bölgeyi patojenlerden temizlemesini sağlamak üzere enfeksiyon bölgesine trafiği etkili bir şekilde artırır ve bölgeyi kapatır. Ayrıca mast hücreleri kemokin salgılayarak hem doğuştan gelen hem de adaptif bağışıklık yanıtlarının diğer bağışıklık hücrelerinin enfekte bölgeye pozitif kemotaksisine neden olur.
Doğuştan gelen ve adaptif bağışıklık yanıtı arasındaki çeşitli mekanizmalar ve bağlantılar nedeniyle, adjuvanla güçlendirilmiş doğuştan gelen bağışıklık yanıtı, gelişmiş bir adaptif bağışıklık yanıtı ile sonuçlanır. Spesifik olarak, adjuvanlar bağışıklık arttırıcı etkilerini beş bağışıklık fonksiyonel aktiviteye göre gösterebilirler.
İlk olarak, adjuvanlar antijenlerin T hücreleri tarafından tanınabilecekleri lenf düğümlerine taşınmasına yardımcı olabilir. Bu da sonuçta daha fazla T hücresi aktivitesine yol açarak organizma genelinde patojen temizliğinin artmasını sağlayacaktır.
İkinci olarak, adjuvanlar antijenlere fiziksel koruma sağlayarak antijenin daha uzun süre boyunca iletilmesini sağlayabilir. Bu, organizmanın antijene daha uzun süre maruz kalacağı ve adaptif immün yanıtta daha fazla immünolojik hafıza için gereken B ve T hücrelerinin üretimini artırarak ek süreyi kullandığı için bağışıklık sistemini daha güçlü hale getireceği anlamına gelir.
Üçüncü olarak, adjuvanlar, yardımcı T hücreleri ve mast hücreleri gibi kemokin salgılayan hücreler tarafından tehlike sinyallerinin daha fazla salınmasına neden olarak enjeksiyon bölgesinde (aşılama sırasında) lokal reaksiyonlara neden olma kapasitesini artırmaya yardımcı olabilir.
Dördüncüsü, inflamatuar sitokinlerin salınımını tetikleyerek sadece enfeksiyon bölgelerinde B ve T hücrelerinin toplanmasına değil, aynı zamanda bir bütün olarak bağışıklık hücrelerinde net bir artışa yol açan transkripsiyonel olayların artmasına da yardımcı olabilirler.
Son olarak, adjuvanların aksesuar hücreler üzerindeki veya içindeki kalıp tanıma reseptörleri (PRR'ler) ile etkileşime girerek antijene karşı doğuştan gelen bağışıklık tepkisini artırdığına inanılmaktadır.
Toll benzeri reseptörler
Bağışıklık sisteminin patojenler tarafından geniş ölçüde paylaşılan molekülleri tanıma yeteneği, kısmen, dendritik hücreler, makrofajlar, doğal öldürücü hücreler, adaptif bağışıklık hücreleri (T ve B lenfositleri) ve bağışıklık dışı hücreler (epitel ve endotel hücreleri ve fibroblastlar) dahil olmak üzere lökositlerin membranlarında ifade edilen toll benzeri reseptörler (TLR'ler) adı verilen bağışıklık reseptörlerinin varlığından kaynaklanmaktadır.
TLR ligandlarının bağlanması - ya aşılarda kullanılan adjuvan şeklinde ya da doğal enfeksiyon zamanlarında invazif bileşikler şeklinde - sonuçta doğuştan gelen bağışıklık tepkilerine ve antijene özgü edinilmiş bağışıklığın gelişmesine yol açan kilit moleküler olayları işaretler.
2016 yılı itibarıyla, birkaç TLR ligandı klinik geliştirme aşamasındadır veya potansiyel adjuvan olarak hayvan modellerinde test edilmektedir.
Tıbbi komplikasyonlar
İnsanlar
Birçok insan aşısında kullanılan alüminyum tuzları Gıda ve İlaç İdaresi tarafından güvenli olarak kabul edilmektedir. Alüminyumun, özellikle de adjuvan olarak kullanıldığında enjekte edilen yüksek biyoyararlanımlı antijen-alüminyum komplekslerinin Alzheimer hastalığı gelişimindeki rolünü öne süren çalışmalar olmasına rağmen, araştırmacıların çoğu alüminyum ile nedensel bir bağlantıyı desteklememektedir. Adjuvanlar aşıları fazla reaktojenik hale getirebilir ve bu da genellikle ateşe yol açar. Bu, genellikle aşılamadan sonra beklenen bir sonuçtur ve genellikle bebeklerde gerekirse reçetesiz ilaçlarla kontrol altına alınır.
2009'da H1N1 "domuz gribi" pandemisine karşı yapılan aşılamalardan sonra İskandinav ve diğer Avrupa ülkelerinde çocuk ve ergenlerde narkolepsi (kronik bir uyku bozukluğu) vakalarında artış gözlenmiştir. Narkolepsi daha önce HLA alt tipi DQB1 602 ile ilişkilendirilmiş ve bu da otoimmün bir süreç olduğu tahminine yol açmıştır. Bir dizi epidemiyolojik incelemenin ardından araştırmacılar, yüksek insidansın AS03-adjuvanlı influenza aşısı (Pandemrix) kullanımıyla ilişkili olduğunu bulmuşlardır. Pandemrix ile aşılananların hastalığa yakalanma riski neredeyse on iki kat daha fazladır. Aşının adjuvanı, bir günlük normal diyet alımından daha fazla olmayan E vitamini içeriyordu. E vitamini, hücre kültürü deneylerinde DQB1 602'ye bağlanan hipokretine özgü fragmanları artırarak genetik olarak duyarlı bireylerde otoimmünitenin ortaya çıkabileceği hipotezine yol açmıştır, ancak bu hipotezi destekleyecek klinik veri bulunmamaktadır. Üçüncü AS03 bileşeni polisorbat 80'dir. Polisorbat 80 hem Oxford-AstraZeneca hem de Janssen COVID-19 aşılarında da bulunmaktadır.
Hayvanlar
Alüminyum adjuvanlar, doğrudan ensedeki omurgaya enjekte edildiğinde farelerde motor nöron ölümüne neden olmuş ve yağ-su süspansiyonlarının farelerde otoimmün hastalık riskini artırdığı bildirilmiştir. Skualen, zaten artrite yatkın olan sıçanlarda romatoid artrite neden olmuştur.
Kedilerde aşıyla ilişkili sarkom (VAS) on bin enjeksiyonda 1-10 oranında görülür. 1993 yılında, VAS ile alüminyum adjuvanlı kuduz ve FeLV aşılarının uygulanması arasında epidemiyolojik yöntemlerle nedensel bir ilişki kurulmuş ve 1996 yılında sorunu ele almak üzere Aşı İlişkili Kedi Sarkomu Görev Gücü oluşturulmuştur. Bununla birlikte, aşı türlerinin, üreticilerin veya faktörlerin sarkomlarla ilişkili olup olmadığı konusunda kanıtlar çelişmektedir.
Tartışmalar
TLR sinyalizasyonu
2006 yılı itibarıyla, TLR sinyalizasyonunun antijen aracılı enflamatuar yanıtlarda anahtar düğüm görevi gördüğü önermesi, araştırmacıların TLR sinyalizasyonunun yokluğunda lökositlerde antijen aracılı enflamatuar yanıtlar gözlemlemesi nedeniyle sorgulanmaya başlanmıştır. Bir araştırmacı, MYD88 ve Trif'in (TLR sinyalindeki temel adaptör proteinler) yokluğunda, geleneksel adjuvanları (şap, Freund'un tam adjuvanı, Freund'un eksik adjuvanı ve monofosforil-lipid A/trehaloz dikorynomikolat (Ribi'nin adjuvanı)) kullanarak yine de enflamatuar yanıtları indükleyebildiklerini, T hücresi aktivasyonunu artırabildiklerini ve daha fazla B hücresi bolluğu oluşturabildiklerini bulmuştur.
Bu gözlemler, TLR aktivasyonunun antikor yanıtlarında artışa yol açabilmesine rağmen, antijenlere karşı gelişmiş doğal ve adaptif yanıtları indüklemek için TLR aktivasyonunun gerekli olmadığını göstermektedir.
TLR sinyalizasyonunun altında yatan mekanizmaların araştırılması, aşılar sırasında kullanılan adjuvanların spesifik antijenlere karşı adaptif bağışıklık yanıtlarını artırmada neden bu kadar önemli olduğunu anlamada önemli olmuştur. Bununla birlikte, yaygın adjuvanların neden olduğu bağışıklık artırıcı etkiler için TLR aktivasyonunun gerekli olmadığı bilgisiyle, büyük olasılıkla TLR'lerin yanı sıra henüz karakterize edilmemiş başka reseptörlerin de olduğu sonucuna varılabilir ve gelecekteki araştırmalara kapı açılabilir.
Güvenlik
Körfez Savaşı'ndan sonraki raporlar, şarbon aşısı adjuvanları ile Amerikan ve İngiliz birliklerindeki Körfez Savaşı sendromu arasında ilişki kurdu. Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı iddiaları şiddetle reddetti.
Dünya Sağlık Örgütü 2006 yılında bir adjuvan olarak skualenin güvenliğini tartışırken "aşıya bağlı herhangi bir advers olayı tespit etmek için takip yapılması gerekeceğini" belirtmiştir. DSÖ tarafından böyle bir takip yayınlanmamıştır.
Daha sonra, Amerikan Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi, aşı adjuvanlarının karşılaştırmalı güvenliğini tartışan ve "adjuvan alanında kalan en büyük zorluğun, adjuvanlar ile narkolepsi, makrofajik miyofasit veya Alzheimer hastalığı gibi nadir aşı advers reaksiyonları arasındaki potansiyel ilişkiyi deşifre etmek olduğunu" belirten bir makale yayınladı.