Mer effektiv levering
En mulighet for effektiv levering av genbaserte vaksiner er å pakke disse i viruspartikler. Kombinasjonsvaksiner der man bruker DNA-vaksiner til å forberede (prime) immunsystemet for senere å styrke (boost) med virus, har vist seg å gi sterke immunsvar i en rekke dyremodeller (7). Virus er svært effektive i å komme inn cellen, og en rekke forsøk viser at bruk av virus gir svært potente immunresponser i primater. Viruspartikler kan også gi muligheten til å dirigere vaksinen til spesielle celler siden ulike virus har sitt eget utvalg av celletyper de infiserer.
En svært interessant mulighet er f.eks. å benytte modifisert hiv til å uttrykke vaksineantigen direkte i ulike typer av immunceller. Hittil er imidlertid særlig adenovirus, som infiserer et svært bredt cellerepertoar, blitt benyttet, men også andre virus som f.eks. canarypoxvirus, vacciniavirus Ankara og vesikulær stomatitt-virus er blitt forsøkt. Imidlertid er produksjon av virusbaserte vektorer komplisert og kostbar. Størrelsen på viruspartiklene gjør dessuten at kun relativt små DNA-sekvenser kan pakkes, noe som legger begrensninger på vaksinedesign. Det største problemet er likevel at preimmunitet, dvs. utviklingen av immunitet mot kappeproteiner på selve viruspartikkelen, ofte gjør at viruset fjernes av immunsystemet før det får transfektert cellene og dermed levert vaksinen. Det pågår derfor en betydelig forskningsinnsats med det mål å lage virus som ikke ses av immunsystemet. De første eksemplene på slike skjulte (stealth) virus er nylig rapportert (8). Om denne strategien lykkes, har man ironisk nok også lagt grunnlaget for en teknologi som kan brukes til å produsere meget effektive biologiske våpen (9).
En alternativ metode for å øke leveringseffektiviteten, er å blande DNA med ulike typer av polymerer eller mikropartikler som beskytter DNA fra degradering og/eller hjelper det inn i cellen. Særlig er forskjellige liposomformuleringer blitt forsøkt (10). Avhengig av hvilke formuleringer som brukes, oppnås også en viss adjuvant effekt ved at ulike toll-reseptorer aktiviseres (11). Mikropartikler fraktes dessuten til lokale lymfeknuter der de tas opp ved fagocytose i antigenpresenterende celler (12). Så langt har imidlertid liposomformuleringer og mikropartikler vist seg mindre potente enn bruk av viruspartikler i kliniske studier.
Ved bruk av en genpistol (gene gun) skytes en «haglladning» med mikrometerstore gullpartikler dekket med DNA direkte mot huden. En fordel med bruk av genpistol er at man transefekterer antigenpresenterende langerhansceller i huden direkte. Det er også mulig å benytte metoden til å levere DNA-vaksine til ulike slimhinner. Siden det er en ren fysisk metode, unngår man også en del problemer knyttet til biologiske leveringssystemer. Det er dessuten lettere å overføre resultater fra relevante dyremodeller til mennesker. Det britiske bioteknologiselskapet PowderMed har utviklet små håndholdte enheter som er velegnet til profylaktiske vaksiner, ikke minst fordi man også unngår sprøytestikksproblematikk. Bruk av genpistol har vist lovende resultater i enkelte kliniske studier, bl.a. i utprøving av genbaserte influensavaksiner (13, 14). Det er imidlertid bare mulig å levere mikrogrammengder med DNA ved hjelp av denne metoden, noe som kan vise seg å være utilstrekkelig for enkelte antigener.
En annen lovende metode er elektroporering, der en bruker korte elektriske pulser for å «åpne» cellemembranen slik at DNA lettere kan komme inn i cellen. Derved oppnås 10 – 100 ganger økning av antigenproduksjon (15). Metoden har også vist seg å ha en slags innebygd adjuvant effekt ved at det oppstår en lokal inflammasjon i det behandlede området (16). Den første kliniske studien på mennesker med elektroporering for å levere en DNA-vaksine i pasienter med prostatakreft startet i 2005 – et samarbeid mellom universitetet i Southampton, som har utviklet selve vaksinen, og det norske biotekselskapet Inovio AS, som har utviklet metode og utstyr for levering (17). Til tross for en del bekymringer om ubehag og smerte viser foreløpige erfaringene fra denne og andre studier (18) at metoden kan benyttes uten bruk av anestesi. Det utvikles nå utstyr for å bruke elektroporering til profylaktiske vaksiner (19).
Både levering til hud og til muskelsvev er mulig, og det kan leveres relativt store mengder DNA til forskjellige typer celler. Dette åpner opp for spennende muligheter siden flere ulike plasmider som koder for multiple antigener, kan leveres samtidig. I et nylig utført forsøk der vi testet en DNA-vaksine som kodet for seks forskjellige hivantigener (ca. 80 – 90 % av hivgenomet), sammen med et plasmid som kodet for interleukin-12 i primater, fant vi en 10 – 50 gangers økning i vaksineeffektivitet, sammenliknet med konvensjonell intramuskulær injeksjon, og cellulære immunresponser tilsvarende det man tidligere har oppnådd med bruk av «virusboosting» (M. Egean og medarbeidere, personlig meddelelse). Elektroporing gjør det også mulig, som et alternativ til å benytte virus, å bruke DNA-plasmider som koder for et nesten komplett virus, slik at f.eks. muskelceller kan produsere tomme virusliknende partikler, såkalte VLP. Dette er en svært attraktiv strategi fordi DNA-vaksinens fordeler (enkel, billig, rask og sikker) kombineres med virusbaserte vaksiners svært gode immunogene egenskaper (20).