Kliniska fas 1-prövningar av diabetesvaccin på människa
Av Johan Nilsson,
Dagens Medicin.Forskningen kring ett vaccin mot insulinberoende diabetes pågår för fullt.
Djurförsöken är lovande och för bara några veckor sedan inleddes den första kliniska undersökningen på människa, skriver Johan Nilsson, Dagens Medicin.
Företaget som står bakom försöken är svenskt och förhoppningen är en fungerande immunoterapi mot human typ 1-diabetes.
– Det är historiska försök som påbörjats. Tanken är att immunsystemet ska fås att reagera på ett sätt som stänger av attacken på de insulinproducerande b-cellerna, säger Åke Lernmark, som är professor i medicin vid University of Washington i Seattle, USA, men som också är verksam som adjungerad professor vid Lunds universitet.
De djurförsök som hittills genomförts är mycket lovande, även om vissa resultat är omtvistade.
Immunsystemet förstör B-cellerna
Insulinberoende diabetes eller typ 1-diabetes är en så kallad autoimmun sjukdom.
De insulinproducerande b-cellerna i de langerhanska cellöarna i bukspottkörteln förstörs genom en missriktad attack från det egna immunförsvaret. Insulinproduktionen slås ut och eftersom insulin är ett hormon som ”öppnar upp” kroppens celler så att de kan ta upp glukos från blodet, blir resultatet att typ 1-diabetiker får kraftigt förhöjda blodsockervärden. I dag vet man att såväl genetiska faktorer som faktorer i miljön bidrar till sjukdomens patogenes.
De allra flesta forskare är överens om att det bästa sättet att förhindra att b-cellerna förstörs är att man hittar en immunoterapi som blockerar det egna immunsystemets attack mot dessa celler. Den senaste forskningen visar att insulinberoende diabetes uppkommer därför att olika celler i kroppens immunförsvar invaderar och förstör b-cellerna i en viss ordning. Först kommer makrofager som följs av t-celler av CD4-typ som hjälper immunsystemet att komma i gång. Därefter kommer CD8 t-celler som ofta är toxiska och sedan infiltrerar b-lymfocyter som producerar antikroppar.
– I dag använder vi dessa antikroppar för att förutsäga diabetes, berättar Åke Lernmark. Sjukdomen beror alltså på en serie händelser där det cellmedierade immunförsvaret spelar en avgörande roll, därför att invasionen av t-cellerna utgör den signal som får immunsystemet att starta förstörelsen av b-cellerna.
Diabetiker har antikroppar
Under de senaste 20 åren har det kommit fram många idéer om vilken strategi som vore den bästa för att hitta en fungerande terapi för att förhindra diabetes. En kandidat som, till skillnad från många andra, fortfarande är intressant är det så kallade GAD-proteinet. Forskarna har länge misstänkt att en av de två varianter som finns av proteinet glutaminsyre dekarboxylas, GAD65, är inblandat i den mycket komplicerade process som gör att immunsystemet plötsligt attackerar och förstör bukspottkörtelns b-celler.
GAD65 är ett enzym som sitter bundet till membran inne i b-cellen. I dag vet man att GAD65-proteinet också uttrycks i det centrala nervsystemet och i testis. Den andra varianten av proteinet, GAD67, finns på många håll i kroppen men det angrips inte vid diabetes. I slutet av 1970-talet upptäckte Åke Lernmark, som då var forskningschef på Hagedorn forskningslaboratorium i Danmark, och hans kollegor att diabetiker hade antikroppar mot GAD65, även om man då inte visste mot vilket protein antikropparna riktade sig.
En studie visade att av 14 blodprov från människor som alla senare utvecklade diabetes, hade elva personer antikroppar mot GAD-proteinet. Kroppens tolerans mot proteinet försvinner alltså redan innan sjukdomen utvecklas, vilket skulle kunna innebära att GAD-proteinet redan på ett tidigt stadium är involverat i den process som leder till diabetes. Diabetesmöss är modellen
Senare försök bekräftade Åke Lernmarks resultat och med hjälp av genteknik har han och hans kollegor utvecklat en metod för att bestämma GAD65-antikropparna i blodet, som ett sätt att kunna förutsäga diabetes. Mycket av det som man i dag vet om GAD65-proteinets roll i utvecklingen av diabetes kommer från studier av en speciell musstam, som forskarna använder sig av som modell för att studera human diabetes. Non obese diabetic mouse, NOD, eller icke-fet diabetesmus, är en i Japan framavlad musstam som spontant utvecklar en autoimmun diabetes som påminner mycket om den som drabbar oss människor.
Balans mellan T-cellerna
Immunsystemet är mycket komplicerat, men lite förenklat kan man säga att utvecklingen av diabetes hos de här mössen beror på balansen mellan två olika typer av så kallade t-hjälparceller. Den initierande fasen består av att mössen aktiverar den del av immunsystemet som utgörs av inflammatoriska t-hjälparceller 1, Th1. Th1-cellerna producerar IgG2a antikroppar och gynnar ett cellmedierat immunsvar genom att utsöndra interferon-g, IFN-g, som sätter i gång den inflammatoriska reaktion som till slut förstör b-cellerna.
En möjlig väg till en fungerande immunoterapi mot diabetes vore alltså att hitta ett sätt som nedreglerar Th1-cellernas aktivitet, det vill säga om NOD-musens patogenes stämmer överens med den hos människa. I kroppen råder det en snillrik balans mellan de inflammatoriska Th1-cellerna och några anti-inflammatoriska t-celler som kallas t-hjälparceller 2, Th2, som producerar och utsöndrar interleukin-4, IL-4, och interleukin-5, IL-5, och som stimulerar produktionen av IgG1 antikroppar.
Man vet att om Th2-cellerna stimuleras så påverkar det och nedreglerar aktiviteten av Th1-cellerna. Och det är här GAD-proteinet kommer in i bilden. I början av 1990-talet visade flera forskargrupper att GAD-proteinet, hos NOD-möss, har en förmåga att aktivera immunförsvarets Th2-celler specifikt. När man injicerade GAD-proteinet hos mössen steg halterna av Th2-cellernas cytokiner IL-4 och IL-5 kraftigt, samtidigt som aktiviteten av Th1-cellerna nedreglerades – halterna av Th1-cellernas IFN-g och IgG2a-antikroppar sjönk betydligt. Hos kontrollmössen märkte forskarna ingen förändring alls. Det visade sig att mössens utveckling av diabetes bestod av att immunsystemet aktiverade och riktade sina Th1-celler mot de insulinproducerande b-cellerna när mössen bara var cirka fyra veckor gamla.
En senare studie visade dessutom att injektioner av GAD-proteinet på tre veckor gamla NOD-möss hindrade utvecklingen av den diabetes som de här mössen annars var dömda att få. För två år sedan visade en amerikansk forskargrupp att GAD till och med har förmåga att skydda b-cellerna, även efter det att de har börjat förstöras av immunförsvarets Th1-celler. Forskarna, med Daniel L Kaufman vid University of California-Los Angeles, UCLA, i spetsen, injicerade GAD-proteinet en enda gång i åtta veckor gamla NOD-möss, det vill säga vid en ålder då man vet att de här mössen har en etablerad insulinbrist och när de redan har förlorat sin tolerans mot GAD och andra b-cellers autoantigener.
Fyra veckor efter injektionen var alla b-celler hos kontrollmössen invaderade av t-lymfocyter, medan 40 procent av b-cellerna hos de NOD-möss som fått GAD-proteinet var helt fria från infiltrerande lymfocyter. Forskarna blev förvånade över att andelen b-celler som inte hade några lymfocyter alls var så stor, eftersom nedbrytningen av b-cellerna redan hade påbörjats när mössen fick injektionen. Studien presenterades i Nature Medicine i december 1996 (Nature Med. 1996; 2: 1348-1353).Svenskt företag bakom studierna
Upptäckterna kring GAD har öppnat möjligheter för ett eventuellt vaccin mot insulinberoende diabetes. – De prekliniska försöken som genomförts på möss har stimulerat tanken på liknande försök på människa. Idén bakom behandling med GAD-proteinet är att avleda immunsystemet från GAD i b-cellerna till det GAD som ges under huden. Förhoppningen är att få i gång ett Th2-svar som stänger av attacken på b-cellerna, berättar Åke Lernmark. Det svenska företaget Diamyd Medical AB fick den 28 januari i år sin ansökan om kliniska fas 1- studier på människa godkänd.
Studierna syftar till att kontrollera säkerheten och toleransen av det endogena GAD-proteinet hos människa, och de utförs i England. På grund av att GAD-proteinet fungerar som ett autoantigen skulle man kunna tänka sig att en exponering för proteinet i stället leder till en kraftigare immunrespons, och att man på så vis inducerar i stället för att förhindra diabetes.
– Studier som både vi och företaget Novo Nordisk har gjort visar att det inte går att inducera diabetes hos NOD-mössen. Vi räknar med att fas 1-studierna ska gå bra och vara klara i slutet av augusti och att en fas 11-ansökan ska vara inlämnad före årets slut, säger företagets vd, Anders Essen-Möller. Diamyd Medical har licensavtal med både UCLA, University of Florida och University of Washington om rätten att få använda GAD och köper på så vis in kunnande och forskningsresultat från utlandet. Företaget har också inlett en strategisk allians med det amerikanska företaget Genzyme Transgenics. Tanken med det samarbetet är att uttrycka GAD-proteinet i mjölken hos transgena getter, för att på så vis erhålla ett oralt vaccin.
Likheter med coxsackie-viruset
De senare årens forskning kring GAD och den utveckling av ett eventuellt läkemedel som nu håller på för fullt, har varit möjlig endast tack vare att den gen som producerar GAD-proteinet är identifierad, klonad och inkorporerad med hjälp av rekombinant teknik i bakterier, som gör det möjligt att utvinna och rena proteinet i större mängder. När Åke Lernmark i slutet av 1970-talet för första gången hittade antikroppar mot GAD-proteinet hos diabetiker, försvårades forskningen av bristen på renat protein.
Till en början visste han inte ens om att det var GAD han studerade. Åke Lernmark och hans kollegor såg bara att antikropparna riktade sig mot ett protein på de insulinproducerande b-cellerna. Proteinet, som hade molekylvikten 64 000 dalton eller 64 kilodalton, fick därför namnet 64k och upptäckten publicerades i tidskriften Nature 1982. I slutet av 1980-talet upptäckte ett italienskt-amerikanskt forskarlag att patienter med den autoimmuna sjukdomen stiff man syndrome har antikroppar som riktade sig mot GAD.
Den mycket ovanliga sjukdomen slår mot det centrala nervsystemet och de som drabbas får smärtsamma spasmer och allt stelare muskler. GAD-enzymet omvandlar aminosyran glutamat till gamma aminosmörsyra, GABA, ett protein som hjärnceller använder sig av när de ska kommunicera med varandra. Det intressanta var att patienter med sjukdomen också utvecklar en insulinberoende diabetes. Snart stod det klart att 64k-proteinet var en ny GAD-variant, en systermolekyl till det redan kända GAD67, vilket innebar ett stort framsteg i jakten på att hitta och klona den gen som uttrycker GAD65.
Till sin förvåning upptäckte forskarna också snart att den molekylära strukturen av GAD var kusligt lik en del av ett protein som coxsackie-viruset består av. Man vet att viruset infekterar många människor som senare utvecklar diabetes. En infektion av viruset är speciellt farlig under graviditeten. Mamman kan smitta fostret, som senare i livet utvecklar en insulinberoende diabetes. Misstankarna har länge funnits att en infektion av coxsackie-virus är det som utlöser den immunreaktion som kan leda till diabetes, och nu fick man en möjlig förklaring. Det skulle kunna vara så att immunsystemet attackerar coxsackie-viruset men att det, av misstag och på grund av de stora likheterna dem emellan, sedan även riktar sig mot GAD-proteinerna i bukspottkörtelns b-celler.
Många olika strategier
Det mänskliga behovet av ett fungerande vaccin mot diabetes är naturligtvis stort. Man räknar med att cirka 1 procent av alla nyfödda får insulinberoende diabetes och i Sverige insjuknar 450 till 500 barn varje år och antalet ökar hela tiden. Den ekonomiska potentialen för ett eventuellt vaccin är därför enorm. Dagens marknad beräknas till närmare 10 miljarder kronor per år och givetvis är flera företag intresserade av att hitta ett fungerande vaccin mot diabetes.
Det danska läkemedelsföretaget Novo Nordisk samarbetar med ett forskarlag på Sahlgrenska universitetssjukhuset i Göteborg som leds av professor Jan Holmgren. Men de har valt en annorlunda strategi. De försöker konjugera insulin-molekylen med CTB, kolera-toxin subenhet b. Tanken är att få fram ett oralt vaccin som ska bygga upp toleransen för b-cellerna. Förhoppningen är att insulin-CTB-molekylen ska tas upp av antigenpresenterande celler i mag-tarmkanalen som exponerar fragment av molekylen för t-cellerna, för att de på så vis ska nedreglera den autoimmuna aktiviteten kring b-cellerna. CTB-delen av molekylen är till för att få ett starkare immunsvar. Forskarna har sett att insulin-CTB-proteinet kan förhindra diabetes på NOD-möss. Men det sker också om CTB ges ensamt. Immunsvaret blir så starkt att mössens cellmedierade attack på b-cellerna kommer av sig.
Ett annat företag, det israeliska Peptor, utgår från ett tredje protein som är ett så kallat heatshock-protein, HSP. Principen är densamma som för de båda tidigare strategierna, men eftersom HSP-molekylen är mer ospecifik blir resultatet ett mycket mer generellt immunsvar, och risken är att det egna immunförsvaret försvagas.
Omtvistade resultat
Men det finns forskningsresultat som även kastar sin skugga över strategin att använda GAD65 och många forskare ifrågasätter huruvida proteinet har någon större betydelse för utvecklingen av diabetes eller inte. Ett av de stora problemen är den modell som många av de lovande försöken bygger på. De allra flesta forskare är överens om att NOD-musen är den bästa djurmodell som för närvarande finns, för att mer ingående studera human typ 1-diabetes. Men den är långt ifrån perfekt.
Eftersom de här mössen tillhör en speciellt framavlad musstam beror den diabetes som de utvecklar uteslutande på genetiska faktorer, medan uppkomsten av den humana sjukdomen är mycket mer komplex, där uppenbart andra faktorer har en mycket stor betydelse. Dessutom är det många forskningsgrupper som inte kunnat påvisa vare sig GAD-protein eller antikroppar mot GAD hos NOD-mössen. Antingen har forskarna inte funnit något GAD65 alls eller så har de bara hittat mycket små mängder hos NOD-musen.
Att proteinet finns hos både råtta och människa vet man med säkerhet, men injektioner av GAD65 förhindrar inte utvecklingen av diabetes hos råtta, vilket går stick i stäv med Daniel L Kaufmans försök på mus. Det finns alltså artspecifika skillnader mellan mus och råtta vad gäller GAD-proteinets roll i diabetesutvecklingen. Och exakt vilken roll proteinet har hos människa är det ingen som vet.
Strategin att ge ett autoantigen, som GAD65, som ett sätt att förhindra en autoimmun sjukdom har också ifrågasatts. För ett par år sedan visade en australiensisk forskargrupp att det är möjligt att inducera diabetes hos möss genom att mata dem med autoantigenet ovalbumin, OVA (Science 1996: 274; 1707-1709). Mössen som fick OVA utvecklade i vissa fall en autoimmun diabetes och i artikelns sammanfattning manar forskarna till försiktighet vad gäller behandling av humana autoimmuna sjukdomar med hjälp av autoantigener.
Johan Nilsson
E-post: Johan.Nilsson@dagensmedicin.se
Dagens Medicin 990308
Artikeln publiceras i sin helhet efter tillstånd
från författaren och Dagens Medicin.
Red
[Innehåll] [Redaktören] [Ordföranden] [Sett & Hört] [Aktuell Info] [Redaktionen]
[Arkivet] [Länkar] [Diskussionsforum] [Diabetes Update]
