Диабет 1 типа (T1D) — хроническое аутоиммунное расстройство, при котором иммунная система ошибочно нацеливается и разрушает инсулин-продуцирующие бета-клетки на островках поджелудочной железы. Это разрушение приводит к абсолютному дефициту инсулина, требуя пожизненной экзогенной инсулинотерапии и тщательного управления глюкозой крови. Несмотря на достижения в рецептурах инсулина, непрерывном мониторинге глюкозы и автоматизированных системах доставки инсулина, люди с T1D по-прежнему сталкиваются со значительными рисками острых метаболических кризисов и долгосрочных микро- и макрососудистых осложнений. Конечной целью исследований T1D является остановка или обращение вспять самого аутоиммунного процесса. Растущий объем данных свидетельствует о том, что стратегии вакцинации, направленные на индуцирование длительной иммунной толерантности, могут предложить самый прямой путь к ремиссии заболевания, профилактике или даже функциональному излечению.

Иммунопатология диабета 1 типа

Чтобы понять, почему индукция толерантности необходима, необходимо сначала оценить иммунологическое разрушение, которое характеризует T1D. Аутоиммунная атака в первую очередь опосредуется аутореактивными CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитами, которые распознают бета-клеточные антигены, такие как инсулин, декарбоксилаза глутаминовой кислоты (GAD65), островковый антиген-2 (IA-2) и транспортер цинка 8 (ZnT8). Эти самореактивные Т-клетки убегают от центральных и периферических механизмов толерантности и инфильтрируют островки поджелудочной железы в процессе, называемом инсулитом. В-лимфоциты также участвуют в производстве аутоантител, которые служат серологическими маркерами заболевания, хотя их патогенная роль менее пряма. В течение месяцев до лет кумулятивное разрушение бета-клеток прогрессирует до тех пор, пока остаточная секреторная способность инсулина не падает ниже клинически значимого порога, как правило, когда появляется остаточная гипергликемия и ставится диагноз T

Концепция иммунной толерантности

Иммунная толерантность — это состояние, в котором иммунная система остается невосприимчивой к антигенам, которые в противном случае могли бы спровоцировать повреждающий ответ. При нормальных обстоятельствах толерантность к самоантигенам устанавливается через центральные механизмы в тимусе и костном мозге, где развитие лимфоцитов с высоким сродством к самоантигенам удаляется или инактивируется. Периферическая толерантность дополнительно уточняет этот процесс посредством анергии, истощения и подавляющей активности регуляторных Т-клеток (Tregs). В T1D эти гарантии терпят неудачу. Генетическая восприимчивость — особенно гаплотипы HLA-DR3/DR4 и полиморфизмы в INSPTPN22CTLA-4 и IL2RA Гены — способствуют дефектной функции Treg и измененному отбору тимуса. Экологические триггеры, такие как энтеров

Стратегии вакцинации для специфической антигенной толерантности

В отличие от обычных вакцин, которые стимулируют активный иммунный ответ против патогенов, толерогенные вакцины предназначены для индуцирования или восстановления иммунологической толерантности к конкретным антигенам.В настоящее время исследуется несколько различных подходов к T1D, каждый из которых использует различные механизмы для перепрограммирования аутоиммунного ответа.

Вакцины на основе пептидов

Вакцины на основе пептидов доставляют короткие фрагменты белков бета-клеток, которые распознаются аутореактивными Т-клетками. Концепция заключается в том, что введение этих пептидов в невоспалительном контексте - часто через подкожную или внутрикожную инъекцию без сильных адъювантов - может способствовать анерагии Т-клеток, делеции или расширению Tregs. Раннее доказательство концепции было продемонстрировано с пептидом DiaPep277, полученным из белка теплового шока 60 (hsp60), который показал некоторую способность сохранять уровни С-пептида у недавно диагностированных пациентов в испытаниях фазы II. Однако более поздние исследования фазы III не смогли удовлетворить первичные конечные точки, подчеркивая сложность перевода пептидов, полученных из доклинической цепи, таких как пептид инсулина B-цепь 9-23 и пептиды из GAD65. Более поздний пример - вакцина GAD-alum, состоящая из полноразмерной GAD65, сформулированной в alum adjuvant. В большом исследовании фазы III (

Системы доставки наночастиц

Вакцины на основе наночастиц представляют собой сложную платформу для доставки аутоантигенов непосредственно в антигенпрезентирующие клетки (APC) таким образом, что способствует толерогенной обработке. Наночастицы могут быть спроектированы из различных материалов, включая полимеры (PLGA), липиды, золото и вирусоподобные частицы. Их размер, поверхностный заряд и лигандное украшение могут быть адаптированы к целевым конкретным подмножествам APC - таким как CD205 + или DEC-205 + дендритные клетки - и активировать толерогенные пути. Например, наночастицы, совместно доставляющие аутоантигены с иммуномодулирующими агентами (например, рапамицин, витамин D3 или специфические микроРНК) могут индуцировать генерацию Treg in vivo . Доклинические исследования у мышей с неожиренным диабетом (NOD) показали, что однократное или повторное введение наночастиц, нагруженных пептидом, может предотвратить или даже обратить вспять новый

Регуляторная индукция Т-клеток

Регулирующие Т-клетки (Tregs) являются основными супрессорами иммунных ответов. В T1D часто нарушаются числа и/или функции Treg. Стратегии расширения или усиления активности Treg, следовательно, представляют собой еще один столп терапии, вызывающей толерантность. Они включают терапию низкой дозой интерлейкина-2 (IL-2), которая избирательно расширяет Tregs из-за их высокой экспрессии рецептора IL-2 с высокой аффинностью (CD25). Несколько клинических испытаний (например, вмешательство диабета с IL-2 или исследование DIL-2) продемонстрировали, что ультранизкие дозы IL-2 могут безопасно повышать уровни Treg у людей с T1D, но независимо от того, приводит ли это к сохранению C-пептида, все еще исследуется. Другой подход - это приемная клеточная терапия, в которой собственные Tregs пациента расширяются ex vivo и повторно вводятся. Адаптивная терапия Treg для испытания T1D (TADT1D) показала, что инфузии аутологичных поликлональных Treg

Клинический прогресс и ключевые испытания

В ряде клинических испытаний вакцины, вызывающие толерантность, в T1D были испытаны с различной степенью успеха. В таблице ниже приводятся наиболее известные подходы и их текущее состояние:

  • DiaPep277 (пептид hsp60): В ходе испытаний III фазы не удалось показать значительную сохранность С-пептида в общей популяции, хотя некоторые анализы подгруппы показали возможную пользу у взрослых с давним заболеванием.
  • GAD-alum (Diamyd): Результаты III фазы не показали значительного влияния на первичную конечную точку области С-пептида под кривой (AUC) в полной когорте, но послесходный анализ у пациентов, которые получили вакцину в течение 30 дней после постановки диагноза и которые несли аллель HLA-DR3, показал сохраненную секрецию инсулина.
  • Проинсулиновые пептидные вакцины (например, MultiPepT1De): Ранние фазовые испытания продемонстрировали безопасность и иммуногенность, с некоторыми доказательствами индукции Трега.
  • Вакцины на основе наночастиц: Первое в человеке испытание TOL-1 (Великобритания) наночастицы PLGA, содержащей пептид проинсулина, продолжается, и ожидаются первоначальные результаты безопасности.
  • Низкая доза IL-2: Исследование DIL-2 показало дозозависимое расширение Treg. Более длительное исследование (LILT-1) оценивает метаболические результаты.
  • Приемная терапия Трегом: Испытания TADT1D и BANDIT сообщили о безопасности и предложили эффективность в сохранении С-пептида у подмножества участников.

Несмотря на эти усилия, ни одна толерогенная вакцина еще не получила одобрения регулирующих органов для T1D. В этой области все еще ищут правильную комбинацию антигена, дозы, маршрута и котерапии, которая надежно обеспечивает прочную толерантность. Мета-анализ исследований антиген-специфической иммунотерапии, опубликованных в Лечение диабета (2019), показал статистически значимую, но скромную сохранность С-пептида по сравнению с плацебо, с размером эффекта, который требует дальнейшей оптимизации.

Остающиеся вызовы

Несколько препятствий стоят между текущими исследованиями и клинически жизнеспособной вакциной, вызывающей толерантность. Долговечность , возможно, является основной проблемой. Память и пластичность иммунной системы означают, что толерантность, вызванная в какой-то момент, может со временем разрушаться, если воспалительная среда сохраняется или если появляются новые клоны Т-клеток. Безопасность является еще одной критической проблемой. Безопасность , хотя и выбрана для предотвращения глобальной иммуносупрессии, существует теоретический риск изменения толерантности к инфекционным агентам или опухолевым антигенам. На практике клинические испытания не сообщают о высоких показателях серьезных инфекций или злокачественных новообразований, но долгосрочное наблюдение ограничено. Гетерогенность пациентов также усложняет проектирование и интерпретацию. Генетический фон (тип HLA, не-HLA варианты

Будущие направления

Учитывая сложность T1D, комбинированная терапия становится более реалистичным путем вперед. Толерогенная вакцина может быть объединена с агентом, повышающим Treg (низкая доза IL-2 или агонист хемокина Treg) или с противовоспалительными препаратами (например, анти-TNF, анти-IL-21), чтобы ослабить основную провоспалительную среду. Исследовательский портфель JDRF в настоящее время на ранней стадии. Предотвращение . Скрининг островковых аутоантител у детей и взрослых может идентифицировать людей с высоким риском развития T1D задолго до развития гипергликемии. Исследование TEDDY и TrialNet установили надежные сети скрининга. Вакцинация этих лиц с риском развития толерогенной вакцины может предотвратить переход от положительного отношения к аутоантителам к клиническому заболеванию, аналогично тому, как прививки от аллергии могут предотвратить прогрессирование аллергического ринита к астме. Первое крупномасштабное профилактическое исследование с использованием пер

Достижения в биоматериалах и нанотехнологиях также будут способствовать прогрессу. Например, синтетические частицы, имитирующие апоптотические клетки, могут доставлять антиген в высокотолерогенном порядке, используя естественные механизмы организма для очистки мертвых клеток без воспаления. Обзор 2020 года в Обзоры природы Иммунология описал эти нановакцины на основе «апоптотической мимикрии» и их потенциал для аутоиммунных заболеваний. Кроме того, платформы на основе мРНК, которые оказались настолько успешными в вакцинах против инфекционных заболеваний, адаптируются для целей толерогенов. Переходная экспрессия бета-клеточных антигенов в невоспалительных условиях может перевоспитать Т-клетки, не вызывая TLR-активирующие свойства многих рецептур мРНК — проблема, которую исследователи активно решают.

Наконец, персонифицированная вакцинация может стать возможной, поскольку мы углубляем наше понимание иммунного ответа T1D. Антиген-специфическая терапия может быть адаптирована к типу HLA человека, профилю аутоантител и конкретным эпитопам, распознаваемым их Т-клетками. TrialNet уже использует такую стратификацию для регистрации участников профилактических испытаний. Комбинирование систем иммунологии с машинным обучением может однажды создать режим вакцин, оптимизированный для уникальной иммунологической подписи каждого пациента.

Заключение

Стратегии вакцинации, направленные на индуцирование длительной иммунной толерантности, представляют собой один из наиболее перспективных путей трансформации жизни людей с диабетом 1 типа. Хотя ни одна такая вакцина еще не достигла клиники, исследовательская цепочка богата инновационными подходами - пептидными вакцинами, наночастицами, индукцией Treg и комбинированными методами лечения - которые постепенно преодолевают огромные проблемы долговечности, безопасности и изменчивости пациентов. Сближение достижений иммунологии, биоматериалов и дизайна клинических испытаний делает правдоподобным то, что в течение следующего десятилетия толерогенная вакцина может быть одобрена для предотвращения или обращения вспять T1D в конкретных группах пациентов. Такой прорыв не только снизит бремя ежедневного лечения заболеваний, но и предложит перспективу жизни, свободной от постоянной угрозы гипогликемии, гипергликемии и долгосрочных осложнений. Обещание иммунной толерантности в T1D больше не является отдаленной надеждой - это активная, интенсивно преследуемая цель глобального исследовательского сообщества диабета.