Иммуноглобулин Е (IgE) — самый редкий тип антител в крови, однако именно он запускает развитие астмы, пищевой аллергии и других аллергических состояний. Когда аллерген попадает в организм, специфический IgE на поверхности тучных клеток и базофилов связывает этот аллерген и активирует клетки. В ответ они выделяют медиаторы, включая гистамин. Эти процессы лежат в основе большинства аллергических симптомов и могут приводить к анафилаксии — тяжелой и иногда смертельной системной аллергической реакции. Поэтому диагностика аллергии во многом опирается на измерение уровня IgE, специфического к аллергену.
Омализумаб — моноклональное антитело, которое связывает IgE. Препарат применяется для лечения тяжелой аллергической астмы и хронической спонтанной крапивницы. Недавнее клиническое исследование показало, что 16-недельный курс омализумаба повышает переносимость пищевых аллергенов у пациентов с несколькими аллергиями. Это привело к его одобрению в качестве первой биологической терапии для пищевой аллергии у детей и взрослых. Созданы и более новые анти-IgE антитела — например, лигелизумаб, который сильнее связывает IgE. Его изучают как монотерапию при аллергии на арахис, хотя при астме и крапивнице он не превзошел омализумаб.
Однако лечение моноклональными антителами остается дорогим и требует регулярных инфузий. Поэтому необходимо найти более долговременные и доступные стратегии лечения аллергии. IgE уже доказал свою значимость как терапевтическая мишень при аллергии и анафилаксии, а многолетний опыт применения омализумаба подтвердил безопасность антител к IgE. Поэтому рассматривается идея длительной иммунопрофилактики — вакцинации против IgE.
Эффективная вакцина должна вызывать образование антител, которые действуют подобно омализумабу и блокируют связывание свободного IgE с рецептором FcεRI на поверхности тучных клеток и базофилов. Ключевой домен Cε3 молекулы IgE может находиться в открытой или закрытой конформации. Рецептор FcεRI связывается только с Cε3 открытой конформации. Омализумаб фиксирует IgE в закрытой конформации и тем самым препятствует его взаимодействию с рецептором. Следовательно, вакцина, стимулирующая образование антител, которые удерживают IgE в закрытой конформации, должна надежно блокировать связывание с рецептором и обеспечивать длительную защиту от IgE-зависимых аллергических реакций.
Вакцина от IgE
Французские ученые разработали вакцину IgE-K, которая может обеспечивать длительную и эффективную профилактику IgE-зависимых аллергических реакций.
Две замены аминокислот в белковой структуре IgE (C328A и G335C) позволяют стабильно удерживать IgE в закрытой, неактивной конформации. На основе этого варианта IgE создана конъюгированная вакцина IgE-K: модифицированный фрагмент IgE связали с белком-носителем CRM197 — нетоксичным мутантом дифтерийного токсина, который используется в ряде одобренных конъюгированных вакцин.
В опытах на мышах, гуманизированных по IgE и его рецептору FcεRI, вакцина IgE-K вызывала стойкое образование нейтрализующих антител. Эти антитела полностью предотвращали кожную и системную анафилаксию, вызванную IgE, и поддерживали защиту до одного года без заметных побочных эффектов.
Вакцина IgE-K вызывает образование нейтрализующих антител и блокирует свободный IgE у гуманизированных мышей
После иммунизации IgE-K мыши вырабатывали высокие титры антител против IgE, преимущественно IgG1, IgG2b и IgG2c. Эти антитела блокировали связывание IgE с клетками, экспрессирующими человеческий FcεRI, что подтверждает их нейтрализующую активность.
В сыворотке вакцинированных мышей свободный IgE не обнаруживался, что согласуется с его связыванием антителами. Ученые провели дополнительные тесты для оценки остаточной биологической активности IgE в сывороточных образцах вакцинированных мышей. Тесты показали, что сыворотки вакцинированных мышей не вызывали активации тучных клеток, тогда как сыворотки контрольных мышей приводили к их активации и высвобождению медиаторов.
Антитела, полученные после вакцинации, конкурировали с омализумабом за связывание с IgE. Это значит, что вакцинация IgE-K стимулирует выработку антител, подобных омализумабу, которые нейтрализируют свободный IgE у гуманизированных мышей. Кроме того, антитела могли связывать IgE, закрепленный на поверхности тучных клеток. То есть защитный эффект вакцины IgE-K вероятно обеспечивается как нейтрализацией свободного IgE, так и удалением IgE с поверхности тучных клеток.
Эксперимент с пероральной сенсибилизацией арахисовым экстрактом показал, что как у вакцинированных, так и у контрольных мышей увеличивался общий уровень IgE, однако свободный аллерген-специфический IgE выявлялся только у контрольных мышей. Несмотря на высокое количество IgE на поверхности тучных клеток и базофилов, вакцина IgE-K не вызывала истощения этих клеток.
Большинство людей уже имеют антитела IgG к дифтерийному анатоксину, то есть к тому белку-носителю CRM197, который использован в вакцине IgE-K. Такой предшествующий иммунный ответ теоретически может снижать эффективность новой вакцины. Однако эксперименты показали, что у мышей, заранее иммунизированных CRM197, вакцина IgE-K всё равно вызывала выраженный нейтрализующий ответ против IgE, хотя его уровень был немного ниже, чем у наивных мышей.
Вакцина IgE-K предотвращает кожную анафилаксию у мышей
Вакцинация эффективно предотвращала кожные реакции, вызванные IgE, включая повышение сосудистой проницаемости и активацию тучных клеток. При введении аллерген-специфического IgE и последующей провокации аллергеном у контрольных мышей происходило накопление красителя в тканях, что указывает на повышение проницаемости сосудов. У вакцинированных IgE-K мышей этого не наблюдалось.
Вакцина IgE-K предотвращает тяжелую системную анафилаксию у мышей
IgE-K эффективно предотвращает вызванные IgE тяжелые реакции и действует как в профилактическом, так и в терапевтическом режимах.
У мышей, получивших IgE-K, не наблюдалось гипотермии и смертности, тогда как контрольные мыши демонстрировали тяжелую анафилактическую реакцию. У вакцинированных мышей уровень триптазы MCPT6 — маркера активации тучных клеток — был снижен примерно в 140 раз.
Мыши с повышенной восприимчивостью к аллергическим реакциям также хорошо переносили вакцинацию и вырабатывали высокие титры нейтрализующих антител. При провокации высокой дозой поликлональных антител к IgE контрольные мыши демонстрировали гипотермию и высокую смертность, тогда как вакцинированные IgE-K были полностью защищены.
В терапевтическом режиме — после сенсибилизации к арахису — вакцина также блокировала циркулирующий IgE, предотвращала активацию тучных клеток и снижала гипотермию.
Вакцина IgE-K обеспечивает долговременную нейтрализацию IgE и устойчивую защиту от анафилаксии
Вакцина IgE-K формировала стабильный и длительный ответ антител к IgE: высокие титры антител сохранялись у мышей как минимум год без снижения. Аффинность антител увеличивалась после бустерной вакцинации на 4-й неделе и оставалась высокой, сопоставимой с омализумабом.
Через год после вакцинации мыши оставались полностью защищенными от тяжелой анафилаксии, в отличие от невакцинированных мышей.
Вакцина IgE-K не нарушает защитные функции тучных клеток при паразитарной инфекции
Чтобы оценить возможные риски длительной блокировки IgE, ученые исследовали действие вакцины в модели заражения нематодой S. ratti, для защиты от которой критически важны тучные клетки. У гуманизированных мышей, вакцинированных IgE-K, не снижалась способность противостоять инфекции.
У большинства вакцинированных мышей циркулирующий IgE оставался необнаружимым, и даже у двух мышей, у которых IgE стал обнаружимым после повторного заражения, уровень IgE на поверхности тучных клеток оставался низким. Маркер активации тучных клеток MCPT1 в тканях и сыворотке был одинаковым у вакцинированных и контрольных мышей. Количество паразитарной ДНК в фекалиях, собранных через неделю после первичных и вторичных инфекций, также не отличалось между группами, а после вторичного заражения снижалось более чем в 100 раз у всех мышей.
Эти результаты показывают, что вакцина IgE-K не нарушает функцию тучных клеток и не ослабляет адаптивный иммунный ответ против паразитарной инфекции.
Вывод
Многолетний клинический опыт применения омализумаба подтверждает, что IgE — ключевая терапевтическая мишень при аллергических заболеваниях. Однако высокая стоимость и необходимость постоянных инъекций ограничивают его использование, что делает вакцинацию от IgE привлекательной альтернативой.
Вакцина IgE-K вызывает образование поликлональных антител к IgE, функционально сходных с омализумабом. Эти антитела эффективно нейтрализуют свободные IgE и способны удалять IgE с поверхности тучных клеток, не вызывая их активацию.
Вакцина предотвращает как кожные, так и системные анафилактические реакции, включая тяжелую анафилаксию, и сохраняет защитный эффект не менее года. Длительная блокада IgE с помощью вакцины не нарушает функции тучных клеток и не ослабляет защиту от паразитарной инфекции S. ratti.
Источник
A vaccine targeting human IgE induces long-term protection against anaphylaxis in humanized mice
