Mikrobiološki svet se sastoji od mnogih organizama, uključujući bakterije, viruse i gljivice. Iako ih šira javnost generalno ne smatra patogenima, gljive mogu izazvati niz teških bolesti, posebno kod imunokompromitovanih populacija.
U oktobru 2022. Svetska zdravstvena organizacija (SZO) objavila je listu prioritetnih patogena za gljivice SZO kako bi istakla neispunjena istraživanja i politike javnog zdravlja koje su potrebne za rešavanje gljivičnih bolesti kao rastuće globalne zdravstvene brige.
Tri najveća gljivična patogena na listi (Candida auris, Aspergillus fumigatus i Criptococcus neoformans) izazivaju veliku zabrinutost. C. auris, je opasan kvasac otporan na gljivice koji se može pojaviti na različitim delovima tela i postati smrtonosan ako uđe u krvotok (sistemska kandidijaza). U međuvremenu, gljivični patogeni A. fumigatus i C. neoformans mogu izazvati teške plućne gljivične infekcije koje rezultiraju invazivnom aspergilozom ili kriptokoknim encefalitisom kod imunokompromitovanih domaćina.
Porast otpornosti na gljivice, imunosupresivne biomedicinske intervencije i ograničeni antifungalni lekovi su sve više otežali kliničko lečenje ovih gljivičnih oboljenja. Samo u SAD, procenjeni direktni medicinski troškovi gljivičnih infekcija su 6,7-7,5 milijardi dolara godišnje.
Iako je otkrivanje lekova ključno u lečenju gljivičnih infekcija, ono je takođe izazovno, s obzirom na to da gljive i ljudi dele slične ćelijske mašine, za razliku od bakterija ili virusa. Šta je sa stvaranjem vakcine za sprečavanje razvoja teške gljivične bolesti? Razvoj vakcina je glavna tema istraživačkog interesovanja u kontekstu virusnih i bakterijskih bolesti, ali trenutno ne postoje vakcine protiv gljivica koje je odobrila Federalna uprava za lekove (FDA) za kliničku upotrebu. Dakle, šta je potrebno za stvaranje gljivične vakcine?
Jedna od najvećih prepreka koje treba prevazići u konstruisanju gljivične vakcine je neophodnost indukovanja zaštite u uslovima imunodeficijencije.
Imunokompromitovane populacije (npr. ljudi sa oslabljenim imunološkim sistemom, ljudi koji su imali transplantaciju matičnih ćelija ili transplantiranih organa, ljudi koji primaju hemoterapiju i/ili imaju rak, ljudi sa HIV-om, ljudi koji uzimaju imunosupresive, itd.) imaju značajno povećan rizik od dobijanje teške gljivične infekcije.
Povećan rizik i sklonost teškoj infekciji čini ove populacije ciljnom demografskom za vakcinu protiv gljivica.
Da bi se uspostavio odgovarajući imuni odgovor protiv gljivičnog neprijatelja, potrebni su različiti leukociti (uključujući makrofage, neutrofile i monocite) da bi se aktivirao adaptivni imuni odgovor za dugotrajnu zaštitu. Efikasan dugoročni antifungalni odgovor takođe zahteva različite limfocite, u zavisnosti od gljivičnog patogena i mesta infekcije.
Na primer, kod mukokutane kandidijaze gde Candida inficira kožu i površine mukoznih membrana domaćina, limfociti (TH17, CD8 +, ILC3 i gdT ćelije) koji proizvode citokine (IL-17 i IL-22) su potrebni za borbu protiv infekcije. Dok su mijeloidni fagociti (neutrofili, makrofagi, monociti) potrebni u zaštiti od sistemske infekcije kandidom (invazivna kandidijaza).
Kod kriptokokoze, gde se inhalirane spore Criptococcus zadržavaju u plućima i šire se kao kvasac do krvno-moždane barijere, TH1 CD4 + T ćelije su kritični proizvođači ključnih zaštitnih citokina (tj. IFN-g, IL-12, IL-2) koji regrutuju i aktiviraju fagocite da intracelularno ubiju fagocitirane kriptokoke tokom infekcije.
Ipak, kod aspergiloze, infekcije pluća uzrokovane plesni Aspergillus (obično A. fumigatus), uključivanje CD4 + T ćelija je zaštitni višak, a zaštita je posredovana preslušavanjem mijeloidnih ćelija (neutrofili, CCR2 + monociti, plazmacitoidne dendritske ćelije) u pluća .
Razlike u imunološkim odgovorima protiv gljivičnih patogena su pogoršane činjenicom da pojedincima koji su najviše izloženi riziku od gljivične bolesti nedostaje jedan ili drugi odeljak imuniteta (urođeni ili adaptivni). Ovo čini stvaranje gljivične vakcine za svaku ili sve kombinovane („pan-gljivična“ vakcina), koja može da funkcioniše u više vrsta imunokompromitovanih okruženja, prilično napornim. Za sada je ključno stvaranje kandidatske vakcine koja može da poboljša nedovoljno razvijene ruke imuniteta domaćina u imunokompromitovanim uslovima ili da izazove zaštitu pre imunosupresije, sa visokom specifičnošću za uobičajeni gljivični antigen.
Pošto gljive i ćelije sisara dele slične ćelijske mašinerije, ćelijski zid gljivica je ključni aspekt i odlična meta za razvoj gljivične vakcine, jer su njegova struktura/karakteristike jedinstvene za gljivične ćelije. Zajednički za ćelijski zid skoro svih gljivičnih organizama je kompleks umreženih polimera ugljenih hidrata β-glukana, manoproteina i hitina na vrhu plazma membrane.
Dakle, ove komponente ćelijskog zida mogu delovati kao održivi imunogeni da stimulišu imune odgovore domaćina. Obećavajući kandidati za vakcinu protiv Candide, Criptococcus, Aspergillus i drugih gljivičnih patogena su se fokusirali na antigene ćelijskog zida gljivica koji mogu imati pojačanu imunogenost kada se kombinuju sa adjuvansima, prekomerno eksprimirani u celim ćelijama ili izolovani i sintetisani u peptide.
Za inkapsulirane kvasce (tj. Criptococcus), lipopolisaharidna kapsula sastavljena od galaktoksilomanana (Gal-KSM) i glukuronoksilomanana (GKSM) maskira gljivične antigene ćelijskog zida, ali indukuje proizvodnju antitela.
Druge potencijalne mete gljivične vakcine su izlučene gljivične ekstracelularne vezikule (EV). Gljivični EV se sastoje od dvoslojnih čestica fosfolipidne membrane koje transportuju različite proteine i nukleinske kiseline van ćelije gde mogu doprineti restrukturiranju ćelijskog zida gljivica u različitim uslovima stresa, menjati odgovore domaćina i modifikovati formiranje biofilma.
Mnogi kandidati za vakcinu protiv gljivica pokazali su efikasnost na mišjim modelima, ali su retko uspeli da dođu do kliničkih ispitivanja. Vakcine celih ćelija koje su atenuisane uživo ili ubijaju toplotom su metode vakcinacije koje su testirane protiv više vrsta gljivica. U suštini, ove platforme funkcionišu tako što uvode patogene koji su oslabljeni ili ubijeni i nisu u stanju da izazovu infekciju. Ovi sojevi i dalje eksprimiraju imunogene antigene prisutne na ili izlučene od roditeljskih virulentnih sojeva i iniciraju zaštitni imuni odgovor domaćina nakon naknadnog izazivanja.
U modelima vakcine protiv C. neoformans, identifikovani su višestruki pristupi vakcinama celih ćelija za efikasnu zaštitu od infekcije kriptokokozom iu imunokompetentnim i u kompromitovanim okruženjima. Na primer, mutantni soj Criptococcus hitin deacetilaze (Cda1Δ2Δ3Δ) sa atenuiranim i celim ćelijama može pružiti zaštitu od heterolognog izazova sa Criptococcus ciljanjem na formiranje hitozana, proces koji je neophodan za održavanje strukture ćelijskog zida.
Iako su obećavajući i uspešni u životinjskim modelima, osnovni problemi sa pristupima vakcine celih ćelija sa oslabljenom živom ili čak toplotnom smrću su rizici od infekcije kod imunokompromitovanih domaćina i/ili hiperinflamatorne imunološke aktivacije u autoimunim sredinama. Ove zabrinutosti su do sada onemogućavale njihovo testiranje u kliničkim ispitivanjima i povećale potragu za alternativnim metodama vakcinacije.
Sekvence podjedinica peptida ili proteina su uzbudljiva metodologija vakcine koja može otvoriti put za buduću vakcinaciju protiv gljivica. U ovoj metodologiji, prečišćeni imunogeni gljivični antigen se može primeniti na domaćina u kombinaciji sa adjuvansom za poboljšanje imunološke aktivacije. Ova metoda se generalno smatra sigurnijim pristupom vakcinaciji pacijenata sa oslabljenim imunitetom od živih atenuiranih vakcina, jer ne postoji patogen koji bi rizikovao infekciju.
NDV-3A, kandidat za vakcinu protiv kandidijaze u kliničkim ispitivanjima faze II, je rekombinantna podjedinična vakcina koja se sastoji od sekvence 3 nalik aglutininu (Alsp3) u kombinaciji sa alhidrogel adjuvansom koji pokreće aktivaciju T ćelija preko IFNγ i IL-17 proizvodnje i pokreće posredovanje antitela odgovori protiv Candide. Pored toga, zbog strukturne sličnosti između Alsp3 i površinskih proteina Staphilococcus aureus, pokazalo se da ova vakcina štiti od infekcije S. aureus.
Buduće podjedinične vakcine će se verovatno fokusirati na to da budu u stanju da se imunizuju protiv više od 1 soja odjednom zbog antigenskih varijacija.
Do sada su se pristupi vakcinaciji uglavnom fokusirali na stimulisanu T ćelijsku aktivaciju imunog odgovora, pošto je imunitet posredovan T ćelijama dominantan oblik zaštite od mnoštva gljivičnih patogena. Neke vakcine zasnovane na antitelima pokazale su obećanje u kombinaciji sa adjuvansnim i rekombinantnim podjediničnim gljivičnim antigenima, ali sa skromnim rezultatima zaštite.
Ova metoda funkcioniše tako što se generišu i izoluju monoklonska antitela napravljena protiv specifičnih epitopa antigena i kombinuju ih sa adjuvansima da bi se pojačao početni imuni odgovor nakon vakcinacije. U jednom modelu vakcinacije protiv kriptokokoze, monoklonalna Mab28 antitela protiv čestica β-glukana bila su u stanju da smanje gljivično opterećenje i produže preživljavanje u modelima infekcije, ali nisu izazvala dugoročnu zaštitu.
Oživljavanje gljivične vakcine kao preventivnog sredstva protiv gljivičnih bolesti zahteva komercijalna ulaganja ako želi da ikada postane stvarnost. Jedna od najvećih zabrinutosti (i potencijalnih prepreka) u stvaranju interesovanja od strane biotehnološke industrije je visoka cena istraživanja za proizvod koji će ciljati mali procenat populacije (i bolesti koje u velikoj meri pogađaju zemlje sa niskim prihodima).
Ovo bi se uskoro moglo promeniti pošto se gljive šire u nova okruženja zbog klimatskih promena i širenja otpornosti na gljivice (najčešće kod C. auris). Troškovi povezani sa lečenjem gljivične infekcije i rezultirajućom hospitalizacijom samo u SAD naglašavaju potrebu za državnim ulaganjem u istraživanje gljivičnih vakcina, a ekonomski teret će se samo povećati bez intervencije.
Gljivični patogeni su globalni zdravstveni problem koji će se stalno pogoršavati ako ne uložimo i dalji razvoj vakcinacije protiv gljivica. Ipak, uprkos potrebi, do danas ne postoji vakcina protiv gljivica. Da bi se ovaj kritični alat doveo na tržište, potrebno je obratiti pažnju na sledeće tri tačke:
Važnost nastavka povećanja efikasnosti postojećih gljivičnih vakcina i otkrivanja novih kandidata ne može se potceniti. Urađena su značajna istraživanja vakcine protiv gljivica, ali nedostatak interesa vlade i biotehnologije za komercijalizaciju predstavlja veliki korak u cilju stvaranja bezbedne i efikasne vakcine protiv gljivica. Možemo da promenimo plimu rata protiv naših gljivičnih kolega tako što ćemo dati prioritet razvoju efikasne vakcine kako bismo zaštitili sebe i zajednice oko nas.
