Optimalisering: A novel mucosal vaccine delivery technology

Selv om dagens vaksiner redder flere millioner liv hvert år, så er det fortsatt et stort behov for helt nye vaksinekonsepter som kan gi betydelig forbedret beskyttelse mot infeksjonssykdommer. Infeksjoner inntreffer stort sett på våre slimhinner hvor det er et tett samarbeid mellom slimhinneoverflatene og underliggende immunceller. Utfordringen er derimot at de aller fleste av dagens vaksiner gis ved sprøyter, intramuskulært eller subkutant. Dette gir ikke nødvendigvis god nok benyttelse på slimhinnene, der hvor faktisk infeksjonen inntreffer. Grunnet dette så er det et stort behov for nye strategier hvor vaksinen kan gis via våre slimhinner, men så langt har det ikke lykkes å utvikle en metode som er effektiv nok. I dette prosjektet har vi tatt mål av oss å løse denne store utfordringen ved å utvikle et vaksinekonsept som kan styres til en reseptor uttrykt på slimhinnene for effektiv levering til underliggende immunceller. Dette har vi nå gjort ved å utnytte unik molekylær kompetanse og verktøy. Konseptet kan bane vei for en helt ny generasjon med vaksiner som kan gis via slimhinnen og helt uten bruk av sprøyter. Vi har ved molekylær design laget ekpresjonsvektorer som koder for albumin og Fc baserte subenhetsvaksiner med ulik evne til å binde human en reseptor som er uttrykt på våre slimhinner. Det er etablert produksjonslinje for pre-kliniske forsøk hvor de rensende proteinene er intakte og binder med ønsket kinetikk til reseptoren. Influensa ble valgt som modellsystem, som er klinisk relevant. Det er gjennomført grundige studier i humaniserte mus tilpasser biologien som det her dras nytte av. Vaksinen er levert via nese og går til lungene for deretter å bli tatt opp via reseptoren for levering til underliggende immunceller. Forsøkene viser at det utviklede konseptet gir beskyttende antistoffresponser, både på slimhinner og systematisk. Det oppnås også T celle-responser. De spesifikke immunresponsene beskytter mot en 5 ganger dødelig dose med influensa. Effekten er mer robust for albumin og Fc varianter som vi har designet basert på teknologi som vi har patentert gjennom prosjektperioden. Spesielt gir albumin-konseptet svært robuste responser som tillater at vi man kan gå hele 10 ganger ned i dose og fortsatt oppnå beskyttelse. Vi viser også at den beskyttende effekten vedvarer over tid. Vi har i løpet av det siste året fått tildelt SPARK-innovasjonsprosjekt som springer ut fra dette BIOTEK-prosjektet, hvor målet er å sammenligne slimhinne-strategien med intradermal levering hvor fokuset er på utvikling av en bredt beskyttende vaksine. Vi har tilknyttet oss en mentor fra Pfizer med bred ekspertise på vaksiner. Prosjektdeltagerne har deltatt på internasjonal konferanser, også sammen med prosjektleder ved TTO, for å lære om hvordan forskningsresultater kan kommersialiseres. Grunnet de vært lovende pre-kliniske dataene, er vi nå i en fase hvor vi har innledende samtaler med industripartnere, og hvor selskapsetablering diskuteres. Vi vil aktivt søke midler for et videre kommersialiseringsløp.

Prosjekter har bidratt til å skolere prosjektets deltagere i aktiviteter knyttet til innovasjonsløp og kommersialisering. De har deltatt på kurs i Norge og utlandet for å lære om hvordan man omsetter forskningsresultater til kommersialisering. Det har vært utstrakt samarbeid med TTO hvor deltagerne har fått erfaring med konfidensialitet, patentering og interaksjon med industripartnere. Dette er verdifull kunnskap som forskningsgruppen og miljøet for øvrig har dratt stor nytte av. Prosjektet har gitt oss et utvidet nasjonalt og globalt nettverk knyttet til vaksineutvikling, både akademisk og med industri. Resultatene som er oppnådd vil kunne bare vei for nye vaksinestrategier med store implikasjoner. Det vurderes også etablering av et norsk biotek-selskap.

Despite the fact that current vaccines save millions of lives each year, there remains an urgent medical need for new and more efficient vaccines. Strategies to combat serious outbreaks of viral infectious diseases are particularly important. Such infections are initiated at mucosal surfaces, where there is a close association between mucosal epithelial cells and immune effector cells. However, vaccines are usually given intramuscularly or subcutaneously, and often do not provide sufficient protection at the site of infection. Therefore, significant efforts have been initiated by biotech companies and academic groups to explore vaccine delivery through mucosal surfaces. However, mucosal tissues form barriers that prevent direct delivery. We aim to solve the problem by targeting subunit vaccines to a receptor-specific pathway for delivery across mucosa. Specifically, we take advantage of the receptor FcRn, which is expressed on mucosal endothelial cells, and transports both albumin and IgG across mucosa. We have successfully engineered both albumin and IgG for improved binding to the receptor. Subunit vaccines can be genetically fused to either engineered albumin or the engineered Fc portion of IgG. Preliminary data show efficient transcellular transport. Furthermore, we observed a robust immune response after mucosal delivery of an albumin-antigen fusion, and complete protection against influenza A in a mouse model. Our technology makes the use of syringes and needles unnecessary, which is very convenient and decreases the risk for infections by blood borne pathogens due to needle reuse. Furthermore, albumin is an extremely stable protein which is easy to produce recombinantly, and as such, we expect albumin fusions to be cost effective as well as easy to store and transport. The concept is novel and described in a recently filed patent application. If successful, this project will prepare the ground for establishment of a new biotech company in Norway.