Jukka Hietalahti ja Seppo Meri KATSAUS Uudet rokotteet B-ryhmän meningokokkia vastaan B-seroryhmän meningokokkia vastaan ei ole ollut tehokasta eikä kattavaa rokotetta, sillä sen siaalihappokapselia pidetään heikosti immunogeenisena ja sen pelätään rokotekomponenttina aiheut ta van autoimmuniteettia. Rokotekandidaatteja on etsitty bakteerin genomista niin sanotun käänteisen rokotekehittelyn (reverse vaccinology) avulla. Laajalla seulonnalla löytyi muun muassa yksi ulkokalvon pintaproteiini, jonka myöhemmin havaittiin sitovan komplementin oikotien estäjää, tekijä H:ta (fhbp, tekijä H:ta sitova proteiini). FHbp-proteiinia hyödyntäen on tuotettu uusia, yleiskattavia rokotteita B-seroryhmän meningokokkitautia vastaan. Proteiinin mahdollinen haitta on sen muuntelutaipumus. Rakennetutkimuksen avulla rokoteproteiinia voidaan räätälöidä halutulla tavalla. Ensimmäinen uusi MenB-rokote, jossa FHbp on yhtenä osana saataneen käyttöön lähiaikoina. Se soveltuu MenB-epide mioiden ehkäisyyn ja suojaamaan meningokokki-infektioille alttiita henkilöitä. Meningokokki (Neisseria meningitidis) on gramnegatiivinen diplokokki, joka yhdessä tippuria aiheuttavan gonokokin (N. gonorrhoeae) kanssa muodostaa Neisseria-suvun mer kittävät ihmispatogeenit. Vaikka meningokokki on yleensä harmiton nenänielun kommensaali, on osalla meningokokkikannoista virulenssitekijöitä, joiden avulla bakteeri voi läpäistä nieluepiteelin ja aiheuttaa invasiivisen infektion. Taudinkuvana on yleensä aivokalvotulehdus (meningiitti), joskus rajuoireinen sepsis tai näiden yhdistelmä. Kuolleisuus invasiiviseen meningokokki-infektioon on noin 10 %. Sepsisoirein ilmenevä tauti on usein nopeasti tappava (1,2). Vaikka meningokokkitauti onkin harvinainen Suomessa ja muissa teollistuneissa yhteiskunnissa (ilmaantuvuus noin 1/100 000 ei-epideemisessä tilanteessa), se aiheuttaa endeemisiä epidemioita Sahelissa ja sen eteläpuolella Afrikan meningiittivyöhykkeellä. Kahdeksan kahdentoista vuoden välein sairastuvuus suurenee siellä tasolle 500 1 000/100 000 (1, 2, 3). Meningokokkitauti on pääosin alle yksivuotiaiden pikkulasten ja 15 20-vuotiaiden sairaus (KUVA 1). Pikkulasten tautiriskiä selittää pitkälti äidin vasta-aineiden hiipuminen elimistössä ja oman immuunipuolustuksen kypsymättömyys. Myöhäisen murrosiän ilmaantuvuushuippu liittyy tartuntaa ja nenänielu kantajuutta lisääviin riskitekijöihin (muun muassa sylkikontaktit ja tupakointi). Meningokokkien kapselilliset muodot voidaan jakaa 13 seroryhmään kapselin polysakkaridirakenteen perusteella. Lähestulkoon kaikki invasiivisen taudin aiheuttajat kuuluvat seroryhmiin A, B, C, W, X tai Y (1, 2). Bakteeri voi tarvittaessa lopettaa kapselipolysakkaridituotannon ja muuttua kapselittomaksi. Näin ollen kapselillisuus on faasivariaatio. Polysakkaridikapseli on meningokokin tärkein virulenssi tekijä. Vain ani harvoin kapseligeenittömät, niin sanotut capsule null locus kannat aiheuttavat invasiivisen infektion. Kapseli suojaa bakteeria komplementtivälitteiseltä tapolta ja fagosytoosilta verenkierrossa. Se myös peittää useat ulkokalvon proteiinit ja hankaloittaa näin muun muassa opsonisaatiota. Aluksi kehitettyjen seroryhmäkohtaisten polysakkaridirokotteiden rinnalle tulivat polysakkaridikonjugaattirokotteet. Niissä kapselipoly sakkaridi on liitetty kantajaproteiiniin, joka saa aikaan tehokkaamman, auttaja-t-soluvälitteisen immunologisen muistin. Tätä kirjoittaessa Suomessa markkinoilla on MenC- 525 Duodecim 2015;131:525 32
KATSAUS Tapauksia/100 000 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0-4 5-9 10-14 15-19 20-24 25-29 30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-59 60-64 65-69 70-74 75- Ikäryhmä KUVA 1. Meningokokki-infektiot Suomessa 100 000 ihmistä kohti ikäryhmittäin vuosina 1995 2013 (laboratoriolöydökset). Punainen viiva edustaa naisten ilmaantuvuutta ja sininen miesten. Vaaleanpunainen alue kuvaa vuosittaisia vaihteluita kokonais ilmaantuvuudessa (3). Kotimaan luvut noudattelevat eurooppalaista sairastavuuden ikäryhmäkohtaista tilannetta (5). Vuosi 2013 oli ainoa, jolloin 15 19-vuotiaiden ryhmässä ei raportoitu yhtään viljelypositiivista tautitapausta. 526 konjugaattirokote NeisVac-C ja nelivalentit, seroryhmiä A, C, W ja Y vastaan immunisoivat rokotteet: polysakkaridirokote Mencevax ACWY Novum sekä konjugaattirokotteet Menveo ja Nimenrix. Tavanomaisista meningokokkirokotteista on vastikään ilmestynyt suomenkielinen katsausartikkeli (4). Meningokokki B rokotekehityksen pulmana Seroryhmän B meningokokkia (MenB) vastaan suunnattujen rokotteiden kehittelyn kompastuskiveksi muodostui ulkokalvon α(2 8)-linkittyneistä siaalihappotähteistä koostuva kapselipolysakkaridirakenne, jota ilmenee myös alkiokautisen aivokudoksen glykoproteiineissa (muun muassa aivojen kehityksessä keskeisessä N-CAM-proteiinissa) (6, 7). Näin ollen MenB:n kapselipolysakkaridi voisi rokoteantigeenina olla joko heikosti immunogeeninen tai peräti autoimmunogeeninen. Laajamittaiseen rokotetuotantoon MenB-kapselirakenteilla ei ole lähdetty turvallisuussyistä. MenB on merkittävin invasiivisen meningokokkitaudin aiheuttaja kaikissa ikäryhmissä Euroopassa (5). Se on merkittävä seroryhmä tautitapauksissa myös muualla maailmassa. Viime vuosikymmeninä suurin osa Suomen meningokokkitapauksista on ollut MenB:n aiheuttamia (KUVA 2). Vuosina 2003 2012 maassamme todettiin varusmiehillä 29 meningokokkitautitapausta. Niistä kaikki 28 viljelyssä varmistettua tapausta oli MenB:n aiheuttamia (8). Koska laajemmat yksittäiset MenB-epidemiat ovat yleensä yhden hypervirulentin meningokokkikannan aiheuttamia, voidaan kyseistä epidemiaa vastaan muodostaa kantaspesifisiä rokotteita. Näin on toimittu Kuubassa 1970 1990-luvulla ja Uudessa-Seelannissa 1990 2000-luvulla. Kantakohtaisia rokotteita on käytetty myös Norjassa, Brasiliassa ja Chilessä riehuneita epidemioita vastaan. Käytetyt rokotteet ovat koostuneet kokonaisista bakteereista eristetyistä ulkokalvovesikkeleistä, joista on vähennetty lipo-oligosakkaridin määrää (9). Rokotteiden teho on ollut hyvä paikallisten epidemioiden taltuttamiseksi, mutta eri rokotteet eivät tuota riittävää tehoa muiden MenBkantojen aiheuttamiin epidemioihin (9). Käänteinen rokotetutkimus Genomikartoitusten myötä tarjoutui mahdollisuus etsiä immunisaatioon soveltuvia proteiineja ja niiden epitooppeja mikrobien genomeista. Vuonna 1999 selvitettiin MenBkanta MC58:n genomi. Koska bakteerin eri tilanteissa ilmentämät geenit ovat genomissa, J. Hietalahti ja S. Meri
Osuus, % 100 90 W Muut 80 70 60 50 C Y 40 30 B 20 10 0 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 Vuosi KUVA 2. Meningokokkitapausten osuudet seroryhmittäin Suomessa veri- ja aivo-selkäydinnestenäytteistä. Ajanjaksolla ei ollut yhtään seroryhmän A aiheuttamaa tapausta. Kuva on koostettu THL:n Tartuntataudit Suomessa julkaisuista. ei kohdeproteiinin ilmentymisen vähyys tai hankalasti määritettävissä oleva rakenne estä niiden etsimistä. MenB:n genomin analysoinnin yhteydessä etsittiinkin tietokoneohjelmin avoimia lukukehyksiä. Näistä valikoitiin todennäköisesti bakteerisolun ulkopuolella tai ulkokalvolla ilmentyviä proteiineja tällaisille antigeeneille tyypillisten sekvenssien avulla (genominlouhinta, genome mining). Löydetyt valkuaisaineet pyrittiin tuottamaan Escherichia coli bakteerissa fuusioproteiineina. Lopullisista onnistuneista rekombinanttiproteiineista valittiin ne, jotka ELISA- ja virtaussyto metria-analyyseissä tunnistettiin usean MenB-kannan pinnalta. Seerumien bakteereja tuhoava (bakterisidinen) aktiivisuus arvioitiin ihmisen komplementtiproteiineja apuna käyttäen, jotta löydettäisiin tehokkaimman immuunivasteen tuottavat proteiinit. Valikoituneista proteiineista hylättiin sellaiset, joissa tietokoneanalyysin pohjalta ilmeni vaiheisuutta. Kuudestasadasta geenistä löydettiin seitsemän antigeenia, joita yhdisti vahva sekvenssin säilyminen eri MenBkannoissa ja sijainti immuunipuolustuksen ulottuvilla niin kapselillisissa kuin kapselittomissakin meningokokeissa (10). Tutkimus oli uraauurtava, sillä potentiaalisia epitooppeja etsittiin ensi kertaa suoraan genomista. Menetelmän nimeksi on vakiintunut käänteinen rokotetutkimus (reverse vaccinology). Puolessatoista vuodessa löydettiin 85 uutta ulkokalvon pintaproteiinia, joista 25:n todettiin aikaansaavan bakterisidisiä vasta-aineita. Aiemmin kuluneen 40 vuoden aikana vastaavia on löytynyt reilu kymmenkunta (11). Käänteisen rokotetutkimuksen avulla löytyi myös ulkokalvon proteiini (GNA1870, LP2086), jonka myöhemmin havaittiin olevan komplementin tekijä H:ta sitova proteii ni (f Hbp, factor H-binding protein) (12, 13, 14). Nimensä mukaisesti f Hbp sitoo komplementin oikotien toimintaa estävän tekijä H:n pinnalleen ja pyrkii siten estämään komplementti välitteisen tapon (KUVA 3). Infektiossa tai rokotusten yhteydessä f Hbp:tä kohtaan muodostuu myös vasta-aineita, jotka kykenevät estämään tekijä H:n sitoutumisen (14). Vasta-aineiden sitominen sekä aktivoi komplementin klassisen tien että tehostaa opsonofagosytoosia (15). Antigeeniset rakenteet f Hbp:ssa ovat osia, joissa on suurin aminohappovaihtelu. f Hbpmuotoja on jaoteltu eri tyyppeihin riippuen siitä, mistä tutkijaryhmästä on kyse: f Hbpalaperheitä on kuvattu kaksi (A ja B) ja variantteja kolme. Vaikkakin tietyn variantin tai alaperheen sisällä aminohappotähteet ovat selvästi konservoituneempia, ovat niiden väliset erot aminohapposekvenssissä merkittäviä. 527 Uudet rokotteet B-ryhmän meningokokkia vastaan
KATSAUS 528 Klassinen tie C4b2a + C3 Lektiinitie C3b + C4b2a / C3bBb C4b2a3b / (C3b) 2 Bb, C5 C5b + C6 C5b6 + C7 C5b67 + C8α γ,β C5b678α γ,β + C9 + C9 + C9... MAC Tekijä H C3b + B C3bB, D Oikotie C3 C3(H 2 O) + B C3(H 2 O)B, D C3(H 2 O)Bb, C3, C3, C3... KUVA 3. Komplementtijärjestelmä kaavamaisesti esitettynä. Oikotie käynnistyy C3-valkuaisen aktivoitumisesta (spontaani hydrolyysi) ja johtaa C3-konvertaasin C3(H2O)Bb muodostumiseen. Sekä tämä että myöhemmin muodostuva varsinainen C3-konvertaasi (C3bBb) pilkkovat useita C3-molekyylejä aktiiviseen C3b-muotoon. Tekijä H estää konvertaasien aktivaatiota. Elimistön omat proteiinit (esimerkiksi vasta- aineet tai CRP) tai spesifiset mikrobirakenteet aktivoivat klassisen tien ja lektiinitien. Punaiset nuolet kuvaavat komplementin loppureittiä (tekijät C5, C6, C7, C8 ja C9). Sen lopputuloksena voi esimerkiksi neisseriabakteerin pinnalle muodostua solukalvoa tuhoava kompleksi (membrane attack complex, MAC). Oikotien ja loppupään tekijöiden (esim. H, D, properdiini, C6, C7) puutoksiin liittyy huomattavasti suurentunut riski sairastua neisseria-infektioihin. Siksi erityyppiset f Hbp:t saavat yleensä aikaan varianttispesifisiä vasta-aineita, jotka eivät kykene sitoutumaan toisen tyypin f Hbp:tä pinnallaan kantaviin meningokokkeihin (12, 13, 16). Mainittakoon, että tekijä H:ta sitovia, rakenteeltaan erilaisia proteiineja tunnetaan lukuisilta muiltakin merkittäviltä patogeeneilta (17). Tekijä H:ta ja muita komplementin estäjiä sitovat bakteerien proteiinit ovat otollisia komponentteja rokotteissa, sillä niitä vastaan muodostuvat vasta-aineet voimistavat oikotievälitteistä opsonisaatiota ja eritoten neisserioiden tuhoamisessa tärkeän komplementin loppureitin aktivaatiota (18). Komplementin solukalvoa tuhoava kompleksi (MAC) on kuvattu spesifisesti juuri neisserioilta suojaavaksi tekijäksi. MenB-rokotteet Käänteisen rokotetutkimuksen kuvannut italialainen tutkijaryhmä kehitti työn pohjalta 4CMenB-rokotteen (Bexsero). Se on ensimmäinen kattavaksi tarkoitettu MenB-rokote, jossa ei ole kapselipolysakkaridia antigeenina (19). Rokotteessa on mainitussa tutkimuksessa löytyneitä antigeeneja: variantin 1 (tai alaperheen B) f Hbp fuusioituna apuproteiiniin GNA2091, hepariinia sitova virulenssitekijä NHBA (neisserial heparin binding antigen) fuusioituna apuproteiiniin GNA1030, NadA (neisserial Adhesin A) ja Uudessa-Seelannissa hypersporadista MenB-infektio kantaa vastaan rokotteena käytetyn NZ 98/254-MenB -kannan ulkokalvorakkulat. 4CMenB:n tarkoituksena ei ole kattaa kaikkia f Hbp-variantteja vaan tuottaa laajempi immuniteetti käyttämällä myös eri kannoista saatuja ja erilaisia ulkokalvon proteiineja, jotka ovat kohtalaisen konservoituneita meningokokeissa. Tällöin myös epitooppien määrä suurenee patogeenin pinnalla. Kuitenkaan noin puolella MenBkannoista ei ole variantin 1 f Hbp:tä, jolloin kyseisten bakteerien kyky sitoa tekijää H ei heikkene. Muodostetut kolme rekombinanttiproteiinia tuotetaan E. coli bakteerilla. Rokotteen tehosteaine (adjuvantti) on alumiinihydroksidi. Ulkokalvovesikkelirokotteen antigeenit toiminevat apuadjuvanttina (20). Euroopan lääkevirasto EMA (European Medicines Agency) myönsi Bexserolle Euroopan unionin kattavan myyntiluvan tammikuussa 2013. 4CMenB-rokotteen tehoa on tutkittu useassa eri tutkimusasetelmassa MenB:n referenssikantoihin, joita vastaan suuntautuvat vasta-aineet ovat muodostuneet vain yhtä rokoteproteiinia kohtaan (21). Tehon ja turvallisuuden suhteen on tehty 15 serologista tutkimusta, ihmisillä kaksikuukautisista vauvoista 50-vuo- J. Hietalahti ja S. Meri
YDINASIAT 88 Seroryhmän B meningokokin kapselin heikko immunogeenisuus ja sokerirakenteiden yhtäläisyydet aivokudoksen glykoproteiineihin ovat jarruttaneet rokotteen kehittämistä. 88 Sopivien kandidaattiproteiinien etsimisellä bakteerigenomista (käänteinen rokotetutkimus) on löydetty nopeasti ja edullisesti proteiineja uuden polven meningokokkirokotetta varten. 88 B-meningokokin rokotetutkimus on herättänyt mielenkiinnon patogeenien komplementin estäjiä sitovien proteiinien käytölle rokotetuotannossa. 88 Rakenteeseen perustuvan rokotetutkimuksen pääajatuksena on räätälöidä eri proteiinivarianteista antigeeni, jossa eri varianttikantojen epitoopit on liitetty yhteen rakenteeseen. 8 8 Uusi MenB-rokote (Bexsero) soveltuu kaikenikäisille. Sillä pyritään ehkäisemään MenB-epidemioiden leviämistä ja suojaamaan infektioille alttiita henkilöitä. tiaisiin. Serologisissa tutkimuksissa käytettiin referenssibakteerikantoja, joita vastaan tutkittiin seerumin bakterisidinen vaste (serum bactericidal assay eli SBA-tutkimus) käyttäen ihmisen komplementtia. Näiden tutkimusten perusteella Bexseron valmisteyhteenvedossa alle puolivuotiaille suositellaan kolmen rokoteannoksen perussarjaa ja tätä vanhemmille kahden rokotuksen perussarjaa. Pikkulasten rokottamisen ongelmana on heikkenevä immuunivaste, kuten muillakin meningokokkirokotteilla aiemmin. Tämän vuoksi tehosterokotetta suositellaan alle kaksivuotiaana rokotetuille. Tätä vanhempien osalta tehosteen tarvetta ei ole varmistettu (22, 23). Meningokokkitaudin sporadinen esiintyvyys ja pieni ilmaantuvuus hankaloittavat rokotteen tehon arviointia. 4CMenB:n tehosta ei siten vielä ole kliiniseen tutkimukseen pohjautuvaa näyttöä. Aiemmissa kapselipolysakkaridiin pohjautuvissa rokotteissa ei ollut tarvetta tutkia SBA:n avulla rokotteen tehoa lukuisiin saman seroryhmän meningokokkikantoihin, sillä ne jakoivat rokoteantigeenin keskenään. Uusilla MenB-rokotteilla tilanne on kuitenkin toinen, sillä kannoilla on antigeeneista erilaisia versioita. Ongelman kiertämiseksi kehitettiin antigeenien tyypitysmenetelmä MATS (meningococcal antigen typing system). Kyseessä on ELISA-menetelmään pohjautuva, rokote anti geeneja tunnistavia polyklonaalisia vasta-aineita hyödyntävä tutkimusmenetelmä, jonka tuloksia verrataan bakteerikantakohtaisesti SBA-menetelmään (24). Näin pystytään tutkimaan joukko eri bakteerikantoja nopeammin, edullisemmin ja ilman epäeettisen suuria määriä rokotetutkimukseen osallistuneiden ihmisten verta, minkä tavanomainen SBA olisi vaatinut. Kahden, noin 1 200 eurooppalaista ja kanadalaista MenB-kantaa kattaneen tutkimuksen mukaan 60 90 % kannoista ennakoitiin kuolevan rokotettujen ihmisten seerumissa (25, 26). Aivokalvotulehdusvyöhykkeellä esiintyneistä, rokotteiden ulottumattomissa olleista yhdestätoista seroryhmän X meningokokkikannoista yhdeksän oli MATS-analyysin perusteella 4CMenB:llä katettavissa mikä on ensimmäinen tutkimus 4CMenB:n tehosta toisen seroryhmän bakteereilla (27). Valitettavasti MATS on epäsuora tutkimusmenetelmä, ja se sisältää enemmän virhelähteitä kuin SBA. MATS-kokeet ennustavat SBA-tuloksia, jotka taas ennustaisivat todellista rokotesuojaa. Uudesta rokotteesta on tehty hyöty-kustannusarvio Britanniassa. Siellä Bexsero jätettiin aluksi rokotusohjelman ulkopuolelle, kunnes maaliskuussa 2014 rokotetta päädyttiin suosittamaan kolmen pistoksen sarjana kahden, neljän ja 12 kuukauden iässä. Britanniassa ilmaista rokotetta ei kuitenkaan suositeta MenB-infektion sairastaneen lähikontakteille, mutta tunnettuja riskiryhmiä voisi kuitenkin rokottaa MenB:tä vastaan. Bexseron käyttö pienen MenB-tautiepidemian taltuttamiseksi voisi myös tulla kyseeseen (28). Loppuvuonna 2013 ja alkuvuonna 2014 on ollut ryväs MenB-infektioita kahdessa yhdysvaltalaisyliopistossa (Berkeley ja Santa Barbara). Yhdysvaltalaisviranomaiset antoivat poikkeusluvan Bexseron käytölle MenB-tartunto- 529 Uudet rokotteet B-ryhmän meningokokkia vastaan
KATSAUS 530 jen pysäyttämiseksi. Lisäksi on käynnistetty rokotuskampanja osassa Quebecin provinssia Kanadassa. Nämä toimet ovat rokotteen ensimmäiset kliiniset koetinkivet. FHbp:n tavanomaisemmin keinoin kuvanneen kilpailevan tutkijaryhmän kehitystyön tulos on rlp2086-rokote. Siinä antigeeneina toimivat E. colilla ekspressoidut rekombinantti-f Hbp-lipoproteiinit molempaa f Hbpalaperhettä A ja B edustavasta MenB-kannasta (13). RLP2086-rokote näyttää tuottavan tehokkaan, tosin f Hbp-ekspressiosta riippuvaisen suojan eri MenB-kantoja vastaan (29). Tehoa ja turvallisuutta on arvioitu murrosikäisillä ja nuorilla aikuisilla. Bexsero-rokote on saanut yhdysvaltalaiselta lääkevalvontaviranomaiselta (FDA, Food and Drug Administration) niin sanotun breakthrough therapy statuksen, jonka turvin vakavia sairauksia vastaan kehitetyt lääkkeet käyvät nopeutetun myyntilupaprosessin. Bexseroa ei ole vielä saatavilla Suomessa. rlp2086-rokote sai marraskuun 2014 lopulla Yhdysvaltain lääkevalvontaviranomaisen (FDA) hyväksynnän, ja sitä markkinoidaan Yhdysvalloissa tuotenimellä Trumenba. Bexsero sai vastaavan hyväksynnän tammikuun 2015 lopulla. Molemmilla valmisteilla on tehty rokotetutkimuksia Tampereen yliopiston Rokotetutkimuskeskuksen alaisuudessa. Rakenteeseen perustuva rokotetutkimus Lääkekehityksessä on jo tavanomaista rakentaa vakaita, helposti tuotettavia ja turvallisesti annosteltavissa olevia molekyylejä alusta alkaen. Vastaava kehityskulku on odotettavissa myös rokotepuolella (30). Patogeenien lajin sisäisen proteiinivariaation kiertämiseksi voitaisiin tulevaisuuden rokoteantigeenit räätälöidä laajemmin kattaviksi rakentamalla ne samaa logiikkaa hyödyntäen. Nykyaikainen röntgenkristallografia ja ydinmagneettiresonanssispektroskopia (NMRspektroskopia) mahdollistavat tarkat proteiinirakenteiden määritykset. Näin on mahdollista kehittää uusia, entistä hienovaraisemmin tuotettuja rekombinanttiantigeeneja (30). Siitä, mihin käänteisellä rokotetutkimuksella päästiin, näyttäisi rakenteeseen perustuvalla rokotetutkimuksella (structural vaccinology) olevan mahdollista päästä vielä eteenpäin. FHbp:n eri alatyyppien ongelma oli se, että ne eivät saa aikaan ristiin reagoivia vasta-aineita. Tämän ratkaisuna on ollut sisällyttää rokotekehitykseen joko yksi tai useampi alatyypeistä ja yhdistää se muihin proteiiniantigeeneihin. FHbp:n tarkka rakenne on selvitetty sekä röntgenkristallografian että NMR-spektroskopian avulla. FHbp on rakenteeltaan kaksiosainen: aminoterminaalissa on simpukkamainen, vastakkaissuuntainen beeta-laskosrakenne (C-domeeni) ja karboksiterminaalissa kahdeksanjuosteinen, vastakkaissuuntainen beeta-tynnyrirakenne, joka on jaettavissa A- ja B-domeeneiksi. Rakenteita yhdistää lyhyt alfa-kierrerakenne. Aminoterminaalin kysteiinitähteeseen liittyvä rasvahappohäntä ankkuroi proteiinin meningokokin ulkokalvolle (31). Rakenteen avulla on mahdollista muokata eri f Hbp-varianteista proteiinikimeeri, jossa on eri varianttien epitooppeja ympättynä yhteen, niin että muodostunut rakenne pystyisi immunisoimaan mahdollisimman kattavasti eri meningokokkikantoja vastaan (31). Parhaimmalla proteiinirakenteella on korvattu kolme erilaista varianttia ja saatu laaja suoja eri meningokokkikantoja vastaan (32) (KUVA 4). Vaikka fhbp-geeni on löydetty kaikista tutkituista menigokokkikannoista, ei f Hbp ole meningokokille ainutlaatuinen tekijä H:n reseptori. FHbp-geenin poistosta huolimatta meningokokkimutantit kykenevät edelleen sitomaan tekijä H:ta NspA:n avulla (neisserial surface protein A, neisserioiden pintaproteiini A). Kuten f Hbp:n myös NspA:n ilmentymisen määrä korreloi tekijä H:n sitoutumiseen (33). 4CMenB-rokotteessa on mukana vain yhden varianttityypin f Hbp, joten merkittävällä osalla meningokokkikantoja se ei pysty tehostamaan opsonofagosytoosia estämällä tekijä H:n kiinnittymistä. Toisaalta f Hbp-pohjainen rokote, jossa ei ole mukana NspA:ta, voi ajaa meningokokkikannat ilmentämään heikosti f Hbp:a, jolloin NspA:n merkitys korvaavana tekijä H:ta sitovana järjestelmänä korostuu J. Hietalahti ja S. Meri
(33). Looginen kehityssuunta olisi rokote, joka kattaisi kaikki tekijä H:ta sitovat meningokokkiproteiinit. Näiden toiminnan estäminen varmistaisi mitä suurimmassa määrin komplementin oikotieaktivaation ja sitä kautta tehostuneemman opsonofagosytoosin ja varmemman MAC-välitteisen tapon. NadA:ta onkin harkittu rokotteen komponentiksi (33). Valitettavasti vastikään on havaittu, että osalla meningokokkikannoista ulkokalvon runsaslukuinen proteiini, poriini B (luokka porb2), voi sitoa tekijä H:ta (34). Löytö osoittaa osaltaan komplementin oikotien eston tärkeyden meningokokin puolustusstrategiana. Uuden polven rokotteiden kattavuutta onkin jatkossa seurattava. Lopuksi Uuden MenB-rokotteen kehittäminen on esimerkki uudesta tavasta tehdä rokotteita. Käänteisen rokotetutkimuksen antigeeninetsinnässä ei tarvitse viljellä itse patogeenia, ja tavanomaisten menetelmien avulla hankalasti löydettävät proteiinit voivat paljastua genominlouhinnan avulla. Tärkeimmät edut ovat kuitenkin säästöt sekä ajassa että rahassa (11). Rokotteiden vasta-aineenmuodostuksen ongelmia ratkaiseva rakenteellinen rokotetutkimus vie myös alaa eteenpäin. Uusi MenB-rokote sopii kaikille ikäryhmille. Sen käyttöaiheina tulevat luultavasti olemaan MenB-bakteerin aiheuttamien epide mioi den torjunnat sekä MenB-infektioiden ehkäisy henkilöillä, joilla on suuri riski sairastua meningokokki-infektioon. Jälkimmäiseen Antigeenin kolmiulotteisen rakenteen määrittäminen pintarakenteen aminohappotähteiden selvittämiseksi Eri bakteerikantojen antigeenivarianttien sekvensointi ja pinta-aminohapporakenteiden erot Proteiinimutanttien tai -kimeerien luominen huomioiden eri antigeenivarianttien epitoopit Biokemiallisten ominaisuuksien (mm. rakenteen vakauden) selvittäminen ja serologiset kokeet Pääkandidaattiproteiinien selvittäminen Optimaalisen antigeenin luominen ja testaus Epitooppien kartoitus monoklonaalisten vasta-aineiden avulla KUVA 4. Rakenteellisen rokotetutkimuksen perusperiaatteet (32). ryhmään kuuluvat henkilöt, joilla on komplementin oikotien tai loppupään tekijöiden puutos. Komplementin loppupään toiminnan salpaa myös PNH- (paroksysmaalinen nokturnaalinen hemoglobinuria) ja ahus- (atyyppinen hemolyyttisureeminen oireyhtymä) tautien hoitoon käytettävä ekulitsumabilääkitys (anti-c5). Näissä tilanteissa henkilön riski sairastua meningokokkitautiin on lisääntynyt noin tuhatkertaisesti. JUKKA HIETALAHTI, LL, terveyskeskuslääkäri SEPPO MERI, LT, immunologian professori Bakteriologian ja immunologian osasto Haartman-instituutti Helsingin yliopisto SIDONNAISUUDET Jukka Hietalahti: Ei sidonnaisuuksia Seppo Meri: Apuraha (Huslab), asiantuntijapalkkio (Lab quality), luentopalkkio (Alexion, MSD, Pfizer, Roche), lisenssitulo tai tekijänpalkkio (Duodecim) 531 Uudet rokotteet B-ryhmän meningokokkia vastaan
KATSAUS KIRJALLISUUTTA 1. Stephens DS, Greenwood B, Brandtzaeg P. Epidemic meningitis, meningococcaemia, and Neisseria meningitidis. Lancet 2007;369:2196 210. 2. Rosenstein NE, Perkins BA, Stephens DS, Popovic T, Hughes JM. Meningococcal disease. N Engl J Med 2001;344:1378 88. 3. Tartuntatautirekisterin tilastotietokanta. Terveyden ja hyvinvoinnin laitos. http:// www3.thl.fi/stat/. 4. Peltola H. Kohti yhä täydellisempää meningokokkirokotetta. Suom Lääkäril 2012;67:1494 501. 5. European Centre for Disease Prevention and Control. Annual epidemiological report: Reporting on 2010 surveillance data and 2011 epidemic intelligence data. Tukholma: ECDC 2013. www.ecdc.europa. eu/en/publications/publications/annualepidemiological-report-2012.pdf. 6. Häyrinen J, Jennings H, Raff HV, ym. Antibodies to polysialic acid and its N-propyl derivative: binding properties and interaction with human embryonal brain glycopeptides. J Infect Dis 1995;171:1481 90. 7. Finne J, Leinonen M, Mäkelä PH. Antigenic similarities between brain components and bacteria causing meningitis. Implications for vaccine development and pathogenesis. Lancet 1983;2:355 7. 8. Hannila-Handelberg T, Toropainen M, Nohynek H, Kuusi M, Mäkitie I. Varusmiesten invasiiviset meningokokkitaudit 2003 2012. Suom Lääkäril 2015;70:121 6. 9. Holst J, Martin D, Arnold R, ym. Properties and clinical performance of vaccines containing outer membrane vesicles from Neisseria meningitidis. Vaccine 2009;27 (Suppl 2):B3 12. 10. Pizza M, Scarlato V, Masignani V, ym. Identification of vaccine candidates against serogroup B meningococcus by whole-genome sequencing. Science 2000; 287:1816 20. 11. Rappuoli R. Reverse vaccinology, a genome-based approach to vaccine development. Vaccine 2001;19:2688 91. 12. Masignani V, Comanducci M, Giuliani MM, ym. Vaccination against Neisseria meningitidis using three variants of the lipoprotein GNA1870. J Exp Med 2003;197: 789 99. 13. Fletcher LD, Bernfield L, Barniak V, ym. Vaccine potential of the Neisseria meningitidis 2086 lipoprotein. Infect Immun 2004;72:2088 100. 14. Madico G, Welsch JA, Lewis LA, ym. The meningococcal vaccine candidate GNA1870 binds the complement regulatory protein factor H and enhances serum resistance. J Immunol 2006;177:501 10. 15. Welsch JA, Ram S, Koeberling O, Granoff DM. Complement-dependent synergistic bactericidal activity of antibodies against factor H-binding protein, a sparsely distributed meningococcal vaccine antigen. J Infect Dis 2008;197:1053 61. 16. Beernink PT, Granoff DM. Bactericidal antibody responses induced by meningococcal recombinant chimeric factor H-binding protein vaccines. Infect Immun 2008;76:2568 75. 17. Meri T, Amdahl H, Lehtinen MJ, ym. Microbes bind complement inhibitor factor H via a common site. PLoS Pathog 2013;9: e1003308. 18. Meri S, Jördens M, Jarva H. Microbial complement inhibitors as vaccines. Vaccine 2008;26(Suppl 8):I113 7. 19. Giuliani MM, Adu-Bobie J, Comanducci M, ym. A universal vaccine for serogroup B meningococcus. Proc Natl Acad Sci U S A 2006;103:10834 9. 20. Sanders H, Feavers IM. Adjuvant properties of meningococcal outer membrane vesicles and the use of adjuvants in Neisseria meningitidis protein vaccines. Expert Rev Vaccines 2011;10:323 34. 21. Giuliani MM, Biolchi A, Serruto D, ym. Measuring antigen-specific bactericidal responses to a multicomponent vaccine against serogroup B meningococcus. Vaccine 2010;28:5023 30. 22. Bexseron valmisteyhteenveto. www. ema.europa.eu/docs/fi_fi/document_library/epar_-_product_information/human/002333/wc500137881.pdf. 23. Snape MD, Saroey P, John TM, ym. Persistence of bactericidal antibodies following early infant vaccination with a serogroup B meningococcal vaccine and immunogenicity of a preschool booster dose. CMAJ 2013;185:E715 24. 24. Donnelly J, Medini D, Boccadifuoco G, ym. Qualitative and quantitative assessment of meningococcal antigens to evaluate the potential strain coverage of protein-based vaccines. Proc Natl Acad Sci U S A 2010;107:19490 5. 25. Vogel U, Taha MK, Vazquez JA, ym. Predicted strain coverage of a meningococcal multicomponent vaccine (4CMenB) in Europe: a qualitative and quantitative assessment. Lancet Infect Dis 2013;13:416 25. 26. Bettinger JA, Scheifele DW, Halperin SA. ym. Diversity of Canadian meningococcal serogroup B isolates and estimated coverage by an investigational meningococcal serogroup B vaccine (4CMenB). Vaccine 2013;32:124 30. 27. Hong E, Giuliani MM, Deghmane AE, ym. Could the multicomponent meningococcal serogroup B vaccine (4CMenB) control Neisseria meningitidis capsular group X outbreaks in Africa? Vaccine 2013;31: 1113 6. 28. Meningococcal meningitis and septicaemia. Kirjassa: Salisbury D, Ramsay M, toim. Immunisation against infectious disease. The Green Book. Lontoo: Public Health England 2014, s. 236 62. 29. Jiang HQ, Hoiseth SK, Harris SL, ym. Broad vaccine coverage predicted for a bivalent recombinant factor H binding protein based vaccine to prevent serogroup B meningococcal disease. Vaccine 2010;28: 6086 93. 30. Dormitzer PR, Ulmer JB, Rappuoli R. Structure-based antigen design: a strategy for next generation vaccines. Trends Biotechnol 2008;26:659 67. 31. Dormitzer PR, Grandi G, Rappuoli R. Structural vaccinology starts to deliver. Nat Rev Microbiol 2012;10:807 13. 32. Scarselli M, Aricò B, Brunelli B, ym. Rational design of a meningococcal antigen inducing broad protective immunity. Sci Transl Med 2011;3:91ra62. 33. Lewis LA, Ngampasutadol J, Wallace R, Reid JE, Vogel U, Ram S. The meningococcal vaccine candidate neisserial surface protein A (NspA) binds to factor H and enhances meningococcal resistance to complement. PLoS Pathog 2010;6:e1001027. 34. Lewis LA, Vu DM, Vasudhev S, Shaugh nessy J, Granoff DM, Ram S. Factor H-dependent alternative pathway inhibition mediated by porin B contributes to virulence of Neisseria meningitidis. MBio 2013;4:e00339 13. Summary New vaccines against group B meningococcal diseases There has been no efficient general vaccine against serogroup B meningococcus (MenB), since its polysialic acid capsule is of low immunogenicity and could potentially induce autoimmunity. Reverse vaccinology has revealed new promising protein candidates for vaccine development. One of them is factor H-binding protein (fhbp), which has the potential to curb the alternative pathway of human complement. As fhbp can elicit antibodies that promote complement-mediated lysis, a vaccine partly based on it has been introduced against MenB infections. FHbp has been the milestone protein for structural vaccinology to create optimal chimeric antigens for vaccine use. 532 J. Hietalahti ja S. Meri