MALARIA VACUNAS - Sabin Vaccine Institute

MALARIA
VACUNAS
Alejandro Llanos Cuentas, MD, PhD
Universidad Peruana Cayetano Heredia
Curso de Vacunología, Lima, 21-23 Octubre 2013
Malaria: Etiología
 4 especies del género Plasmodium
infectan humanos.
 3 causan malarias mal llamadas
“benignas”: P. vivax, P. ovale, P. malariae.
 1 asociada a malaria maligna: P.
falciparum (responsable de la mayoría de
muertes y casos severos).
Ciclo de vida de P. falciparum
Ref. White N. et al. www.thelancet.com
htpp://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(18) 60024-0
Diferencias Biológicas de los
parásitos de la malaria humana
Characteristics
Exoerythrocytic hepatic
phase (days)
Erythrocytic cycle
Hypnozoites (relapses)
No. Merozoites per
hepatic schizont
Erythrocyte preference
Maximun duration of
untreated infection
(years)
P.falciparum
P.vivax
P.ovale
P.malarie
5.5
8
9
15
2
No
30,000
2
Yes
10,000
2
Yes
15,000
3
No
2,000
Young RBC
2
Reticul.
4
Reticul.
4
Old RBCs
40
Diferencias biológicas entre
P. falciparum y P.vivax
Tienen origen filogenético diferente.
 P. vivax proviene de una especie que
infecta macacos en el Sud-oeste asiático
hace 45,680 a 81,607 años.
 P. falciparum proviene de una especie de
que infecta gorilas en África, ± 60,000
años.

Epidemiologia de la
malaria
Situación de la malaria en el
Mundo y el Perú
Incidencia Global – P. falciparum
WHO, 2005
Distribución Geográfica de Malaria:
endemicidad en 2010
65%)
4.5%
10-20%
12.5%
Gething P.W. et al. PLOS Neg. Trop. Dis. 6(9): e1814, 2012
Diferencias Epidemiológicas
P. vivax






Carga total mundial 132-391
millones
80-90% casos fuera de África
Asia, Américas, África e Islas
del Pacífico.
Américas (2008): 560,298
casos, 96% vivax.
Enfermedad afecta todas las
edades.
Epidemiología pobremente
entendida (hipnozoitos, rol
asintomáticos, efecto desordenes
hereditarios).
P. falciparum






Carga mundial 150-180
millones
> 80% casos en África
Afecta principalmente niños
(< 3 años), gestantes y
ancianos.
Causa > 90% muertes por
malaria en el mundo.
Mayor conocimiento
biológico
Fuerza infección es mejor
conocida
Epidemiologia de la Malaria en las Américas

Nivel de endemicidad, estacionalidad y tendencias en la última década
en relación a intervenciones.



El patrón de transmisión de malaria en América Latina (AL) es
inestable, estacional, con meses de alta transmisión, con variaciones
geográficas en la región, aún en cada país (gran importancia de los
factores climatológicos).
21 países de AL han reportado malaria in 2008, con un total de
560.298 casos, 89% de la malaria está concentrada en la región
Amazónica.
En la última década la tendencia es disminuir:
 De 1'187,591 casos en el 2000 a 560.298 casos en el 2008
 Representa una reducción de aproximadamente 47% (53% of P.f
y 43% of P.v)
 Desde el 2005 la reducción es mayor (implementó los programas
apoyados por el FG), aproximadamente 30% entre 2005-2008.
Epidemiología de la Malaria en LA

Endemicidad:
 80% de la malaria in LA es de origen rural, concentrada en
focos.
 En 2008: 1.963 municipios reportaron ≥ 1 caso de malaria,
933 (47.5%) de ellos reportaron > 10 cases.
 La focalización es mayor en malaria por P. falciparum (Pf),
donde 394 municipios reportaron > 10 casos y solo 109 >
250 casos.
 50% de la carga de la enfermedad esta concentrada en 44
municipios, la mayoría localizados en Brasil, Colombia,
Guyana, Haití, Perú y Venezuela.
 9 países (42.8%) han reportado incidencias > 1%.
Epidemiología de la Malaria en LA



Diferencias de edad de los cuadros de malaria clínica
según la especie de Plasmodium.
 El 66% de los casos de malaria ocurren > 15 años y solo el
11% en niños <5 años, el 23% en niños entre 5 a 15 años.
 Hay una marcada diferencia con P.f. en África, donde el
80% casos ocurren < 3 años.
Mortalidad por P. falciparum / P. vivax.
 La mortalidad por malaria en la región es muy baja.
 Ha disminuido el 75% entre el 2000 al 2008
 > 2005 la reducción ha sido aún más acentuada (52%).
Por lo tanto, la Estrategia de vacunación en las Américas
debería ser diferente al África; todos los grupos edad
deberían de ser vacunados.
Problema de malaria por F. falciparum
 90% de la malaria en el mundo ocurre en al África sub-
Sahariana.
 Niños africanos son los que tienen mayor riesgo de
desarrollar malaria severa. Este es el grupo priorizado en la
vacunación
 Estimado que un millón de niños mueren por malaria en
África.
 En promedio, cada niño africano experimenta un ataque de
malaria por año.
 Representa 200 millones de episodios por año.
 De ellos, 4 a 6 millones desarrollan malaria severa.
 Tasa de letalidad en niños hospitalizados en 10% a 50%.
 Cada episodio de malaria la tasa de letalidad es 0.5 a 2%
Ref. White N. et al. www.thelancet.com
htpp://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(18) 60024-0
Estrategias de control de malaria en el Perú

El PAMAFRO ha sido un programa integral de control de malaria, con
estrategias de control focalizadas en comunidades según sus niveles
de endemicidad. Incluye:






Entrenamiento del personal de salud y promotores de salud en el
diagnóstico y tratamiento precoz de malaria a nivel rural y en áreas
remotas.
Mejoría de la red de diagnóstico e implementación de pruebas rápidas
en lugares de pobre accesibilidad.
Mejoría de la logístico y distribución y almacenamiento del tratamiento.
Distribución de mosquiteros impregnados, prioridad niños y gestantes
y intentando tener coberturas > 80%.
Mejoría del sistema de reporte.
Activa participación de las poblaciones afectadas por malaria a través
de sus municipalidades u organizaciones comunales, desarrollo de
planes de salud e implementación de acciones para el control de
malaria por l población.
FORTALECIMIENTO DE
SERVICIOS DE SALUD
OBJETIVO 1
Encuesta CAP Estudio social
Capacitación PROM Y PREV
Planes y Proyectos participativos
Protección: Mosquiteros
OBJETIVO 3
TCS
SICOVE
Sistema de vigilancia
comunitario
CAPACITACION
(Prom, Prev, Dx,
Tto) Vigi Epid.
INVESTIGACION
-Ministerio
-Localidades
Sist.
Referencia
GIS
Salas de Situaciones
Boletines Epidemiológicos
de zonas homogéneas
Notificación
oportuna
Tele
educación
OBJETIVO 4
Red
comunicaciones
Articulación
Serv. Salud y
Comunidad
CONTROL
MALARIA
PAMAFRO
TS
OBJETIVO 2
Mejorar capacidad diagnóstica
(Microsc. y PDR).
Insumos de Dx
Medicamentos
DESARROLLO COMUNITARIO
MODELO
PLATAFORMA DEL PAMAFRO
CIMDER
FUNSAD
DESARROLLO
COMUNITARIO
OPERACIONALIDAD
MINSA / COMUNIDAD
SOSTENIBILIDAD
COMUNIDAD / MINSA
Organización Regional
MINSA
ORGANIZACIÓN
DE SERVICIOS
(inadecuada, impacto
limitado)
FORTALECIMIENTO
DE LOS SERVICIOS
DE SALUD
CAB
MINSA
PAMAFRO
PU FO
EHAS
ISPM
CAPACITACION
RRHH
(insuficiente e
incompleta)
DIAGNOSTICO Y
TRATAMIENTO
IDENTIFICACION
(“filosofía”)
VIGILANCIA
EPIDEMIOLOGICA
MEDIOS DE
COMUNICACION
REPORTE Y
COMUNICACIÓN
(extemporánea,
sin impacto)
Cambio
en la concepción
de prevención
Y promoción
control
sostenido
DESARROLLO
COMUNITARIO
Indicadores Epidemiológicos (IPA, IVA e
IFA) de la malaria en Perú
Reducción 80%
Tendencia de malaria en Loreto, Perú,
2002-2010
El problema: El resurgimiento
Resumen



Las vacunas son un componente más en el control y
eliminación de la malaria.
Como medida única es muy difícil que consiga el control y/o
eliminación malaria.
No es una justificación para el desarrollo de vacunas
antimaláricas:
 Que las medidas de control progresivamente son menos
efectivas, aunque si inestables y se requiere estrategias
diferenciadas según escenarios.
 El incremento de la resistencia de los parásitos a las
drogas antimaláricas.
 El incremento de la resistencia de los mosquitos a los
insecticidas.
Desarrollo de vacunas
antimaláricas
Marco

Mucho tiempo, esfuerzo y dinero se ha gastado en
obtener una vacuna para malaria.

1910 – 1950: Numerosos intentos en modelos humanos,
primates y aves

1967: Ruth Nussenzweig - inmunización de roedores
inoculados con esporozoítos de P. berghei irradiados

1980: Los Nussenzweig describieron una proteína que
recubre al parásito (componente fundamental de mitad
de las futuras vacunas)
Vacunas para malaria
Objetivo en producción : desarrollar una
vacuna con eficacia al 80% y que brinde
protección por al menos 4 años al 2025.
 Objetivo principal a corto plazo :
desarrollar una vacuna que tenga
protección por lo menos del 50% y proteja
de la enfermedad severa y muerte más de
un año.

Desafíos para la vacuna para
malaria

Científicos:

No existe aún vacuna contra algún protozoario
 Plasmodium sp tiene > 6000 genes
 Aún no hay forma de predecir éxito en un
candidato

Comerciales:

Sólo para países pobres
 Producto de alto costo y alto riesgo
Proceso invasión del Esporozoíto y
Merozoíto a las células blanco
Patarroyo M.E., et al. Expert Rev. Vaccines 11(9): 1057-1070, 2012
Infección de Plasmodium falciparum a los
glóbulos rojos
Protección
La inmunidad en malaria es específica
contra especie y cepa.
 Diversidad del repertorio genético de los
diferentes estadios del parásito.
 Polimorfismo de las proteínas parasitarias.
 Por lo tanto, se requiere Supervacuna
para generar inmunidad por encima de la
inmunidad natural.

Consideraciones para el desarrollo
de vacunas


Diversidad del parásito
El objetivo inmunológico de la vacuna
anti-parásito – dirigida al origen (parásito)
 Inmunidad anti-tóxica – dirigida a los síntomas
 Inmunidad



Blancos potenciales.
Mezcla de componentes – efecto aditivo o
sinérgico.
Conservación y adyuvantes.
Estrategias
Vacunas
pre eritrocíticas
Vacunas para
bloquear la
transmisión
Vacunas contra los
Estadios hemáticos
Reproduced from the Malaria Vaccine Initiative website at www.malariavaccine.org, [06Jul2010].
Vacunas Pre-Eritrociticas

Objetivo:


Proteger contra los estadios tempranos de la infección
Dirigidas contra los esporozoítos y las formas asexuadas que se
alojan en el hígado.
 Evitar la liberación de merozoítos primarios hacia la circulación
interrumpiendo el proceso infeccioso y las manifestaciones clínicas
de la enfermedad.

Incluyen:

Proteínas recombinantes o desarrolladas genéticamente o
antígenos de superficie del parásito o de células hepáticas
infectadas.
 Vacunas de DNA con información genética para producir antígenos
de la vacuna en el receptor de esta.
 Vacunas vivas atenuadas con una forma atenuada del parásito
(esporozoíto) como principal componente.
Vacunas Pre-Eritrocíticas



Esta vacuna induce
anticuerpos contra la
proteína
circumesporozoito (CS)
Produce una respuesta
inmune no protectora
debido a la variabilidad
entre cepas
Base de la vacuna RTS,
S/ASO2A
Candidatos contra los estadios
Hemáticos

Objetivo:

Dirigido contra el Plasmodium en su estadio más destructivo,
de rápida replicación en el hepatocito, que liberan a los
merozoítos.
 No bloquea la infección.
 Disminuye el número de parásitos en sangre con lo cual se
reduce la severidad de la enfermedad.

Incluyen:

Antígenos o proteínas de superficie del estadio hematógeno
del parásito (merozoito) que permitiría desarrollar inmunidad
natural con menor riesgo de enfermedad.
Candidatos que bloquean la
transmisión

Objetivo:
 Interrumpir el ciclo de vida del parasito, induciendo anticuerpos
que previenen su maduración en el mosquito (fase sexuada),
impidiendo la formación de esporozoítos infecciosos en las
glándulas salivales del anopheles.
 No previene la enfermedad
 Limita la transmision de malaria
 Se espera que reduzca la morbimortalidad asociada a malaria
en comunidades de alto riesgo.

Incluyen:
 Gametocitos para prevenir la fertilización: Ags Pfs 48/45 y Pf
230
 Zigotos y oocinetos para prevenir el desarrollo posfertilización:
Pfs 25 y 28
PENETRACION EN ESTOMAGO
DEL OOCISTO
DESARROLLO DE OOCISTOS
ESPOROCISTO
RUPTURA DEL ESPOROCISTO
DESENVOLVIMENTO DE OOCISTOS
ESPOROCISTOE
LOCALIZACION DE ESPOROZOITOS EN
LAS GLÁNDULAS SALIVALES
AC
Vacunas
Existen al menos 58 vacunas diferentes
 17 están/tienen estudios clínicos
 Mayoría tienen antígenos de esporozoítos
/ merozíotos.

Vacuna SPf66
Primera vacuna multiepítope,
químicamente sintetizada que contiene 3 proteínas
derivadas del merozoito y una del esporozoito.
 Selecciona como candidatos a vacuna aquellas
regiones que el parásito utiliza para adherirse e
invadir al eritrocito.
 Problema: moléculas de alta capacidad de adherirse
de unión en las células blanco y que a su vez son
conservadas entre las cepas del Plasmodium no
suelen despertar respuestas inmunológicas fuertes.
 En estudios poblacionales controlados: no eficacia

Vacuna RTS,S/ASO2A






Desarrollada por Pedro Alonso y col.
Principal candidato contra P. falciparum
Ensayo clínico Fase III, para demostrar eficacia
Objetivo: Proteger infantes y niños de zonas endémicas
de África Sub-Sahariana.
Dirigida contra la CSP cepa NF54 de P. Falciparum
Ensayo clínico Fase IIb en Mozambique en 2,022 niños*


Reduce la malaria clínica en un 29.9% (p=0.004)
Reduce la malaria severa: 57.7% (p=0.019)
*Alonso et al, Lancet. 2004;364(9443):1411-20.
Vacuna RTS,S/ASO2A

Sus componentes principales son:



RTS (polipéptido de cadena simple de la proteína CS) y S
(polipéptido de 226 aminoácidos)
HBsAg como portador
ASO2A – emulsión de lípidos (adyuvante) => ASO1A (vehículo
liposomal) – ha demostrado inducir mayores niveles de Ac y
respuesta Th1 contra CSP
AS02A
IFN∂
AC
RTS
AC
HBAgs
LT
IFN∂
hellper
AC
IFN∂
S
AC
PERFIL RST
Una vacuna que protegerá contra malaria clínica y las formas severas de
malaria por Plasmodium falciparum niños residentes en zonas endémicas
Generalmente bien tolerada y segura
Compatible con esquemas de vacunación
(DTPw , HBV , Hib, OPV…)
Complemento de las otras
estrategias de control de malaria
7 países africanos
11 centros
Enrolados: 15,460 niños
6-12 sem: 6,537 niños
5-17 meses: 8,923 niños
RTS,S Phase 3 trial network
3 dosis vacuna
Intervalo 1 mes
Refuerzo 18 meses
Eficacia de la vacuna RTS,S/AS01 en
malaria clínica por P. falciparum en niños
africanos
Año
Análisis
Edad
Eficacia
Seguimiento
55.8%
12 m
A. Malaria Clínica
2011(a)
Primer episodio
5-17 meses
(i95%IC: 50.6-60.4)
Todos los episodios
5-17 meses
55.1%
12 m
(95%IC: 50.5-59.3%)
2012(b)
Primer episodio
6 – 12 sem.
31.3%
14 m
(95%IC: 23.6-38.3)
Todos los episodios
6 – 12 sem.
32.9%
(95%IC:26.3-38.8%)
a.
b.
N Eng J Med 2011; 365:1863-75
N Eng J Med 2012; 367:2284-95
14 m
Eficacia de la vacuna RTS,S/AS01 en
malaria severa por P. falciparum en niños
africanos
Año
Análisis
Edad
Eficacia
Seguimiento
47.3%
12 m
B. Malaria Severa
2011(a
Per protocol
5-17 meses
(95%IC: 22.4-64.2%)
Intention-to-treat
5-17 meses
45.1%
12 m
(95%IC: 23.8-60.5%)
2012(b)
Per protocol
6 – 12 sem.
36.6%
14 m
(95%IC: -7.4-48.6%)
Intention-to-treat
6 – 12 sem.
26.0%
(95%IC: -1.9-49.4%)
a.
b.
N Eng J Med 2011; 365:1863-75
N Eng J Med 2012; 367:2284-95
14 m
5 a 17 meses
6 a 12 semanas
Since 338:871-872, 16 Nov. 2012
Eficacia de la vacuna RTS-S = 31% en niños de 6
a 12 meses
Vacunas para
P. vivax
Ciclo biológico de la infección por P.vivax
Infección de Plasmodium vivax a los
reticulocitos
Figura 2. El rol de la proteína “Duffy-Binding Protein” (DBP), en la invasión de
reticulocitos por merozoitos de P. vivax. (A) El merozoito se pega a la superficie
de la célula, la DBP, es localizado en los micronemas del parásito (en color
verde). Luego de una reorientación del merozoito, se libera la DBP. (B) Modelo
de unión entre PvDPB y el antígeno/receptor Duffy para quimoquinas “Duffy
antigen/receptor for chemokines” (DARC) presente en el reticulocito (Figura
tomado de Beeson y Crabb, 2007).
Vacuna contra P.vivax



Los estudios a nivel mundial durante últimos 30 años
han estado orientados al estudio de la biología de P.
falciparum, lo cual ha permitido profundizar en el
desarrollo de una vacuna.
P. vivax es un parásito olvidado, solo en la última
década se ha tomado conciencia sobre el pobre
conocimiento que se tiene en su biología.
En el intento de crear una vacuna contra P. vivax, se
han implementado diferentes metodologías:



la inmunización con esporozoítos irradiados
la expresión de antígenos parasitarios de manera recombinante
el uso de péptidos sintéticos.
Vacuna contra P.vivax 2


La principal limitación en el desarrollo de una
vacuna para P. vivax ha sido la dificultad de
mantener un sistema de cultivo continuo in vitro
dado su tropismo por los reticulocitos.
Con la publicación de la secuencia genómica
completa de P. vivax, y los estudios orientados a
comparar su perfil de transcripción genético con P.
falciparum durante su ciclo de vida intraeritrocítico,
han surgido nuevas posibilidades para encontrar
antígenos candidatos para una vacuna en P. vivax.
Candidatos a la vacuna pre-eritrocítica


A la fecha, se ha evaluado el potencial como candidatos a
vacuna de varias proteínas de los distintos estadios de vida
del parásito (pre-eritrocítico, sanguíneo y sexual);
A. Candidatos a la vacuna pre-eritrocítica: mediante este
método se pretende prevenir la invasión de los
esporozoitos a los hepatocitos, o impedir el desarrollo del
parásito dentro de la célula hepática.
 En P. vivax, solo 2 antígenos han sido evaluados como
candidatos a vacuna pre-eritrocítica:
 CSP (Circumsporozoite Surface Protein)
 SSP2 (Sporozoite Surface Protein 2) mejor conocida
como TRAP (Thrombospondin Related Adhesive
Protein).
Candidatos a la vacuna pre-eritrocítica


CSP es uno de los antígenos más
estudiados, en el cual se han identificado tres
péptidos que causan una fuerte respuesta
humoral en el modelo Aotus.
Las pruebas clínicas de fase 1 han mostrado
que los péptidos estudiados son
inmunogénicos, y se pretende evaluar su
eficacia protectiva en pruebas de fase 2.
Candidatos a la vacuna pre-eritrocítica


SSP2 es una proteína de superficie del esporozoíto
que media la adhesión del parásito a las células del
huésped y la invasión celular a los hepatocitos.
Recientemente, se ha encontrado que la
inmunización de monos Aotus con péptidos
localizados en la región N-terminal del antígeno
SSP2 proveen protección parcial en el modelo
animal; sin embargo, los resultados de protección
no fueron estadísticamente significativos cuando se
compararon con el grupo control.
b. Candidatos a vacuna de estadio asexual


Finalidad es el bloqueo de la invasión a los
reticulocítos (posible relación con severidad clínica).
Antígenos candidatos, que están siendo evaluados:

DBP (Duffy Binding Protein), es importante en la
interacción de los merozoítos con el antígeno Duffy
de los reticulocitos. Este antígeno es conservado
funcionalmente y pertenece a la familia de proteínas
de unión al eritrocito EBP (Erythrocyte Binding
Proteins). La inmunización con fragmentos
recombinantes de la proteína en el modelo Aotus
bloquea eficientemente la unión a los reticulocítos.
Candidatos a vacuna de estadio asexual



MSP-1 (Merozoite SurfaceProtein 1), es una proteína de
membrana que media la interacción parásito-hospedador.
Se ha demostrado una fuerte respuesta humoral en
animales inmunizados MSP-1, que los protege
parcialmente de la infección.
Estudios realizados en la Fundación Instituto de
Inmunología de Colombia (FIDIC) han mostrado en
modelo Aotus, que la mezcla de dos proteínas
recombinantes derivadas de MSP-1 emulsificadas en
Adyuvante de Freund, induce una respuesta inmune
protectiva que oscila entre el 50% y 80% en los animales
inmunizados
Candidatos a vacuna de estadio asexual





AMA-1 (Apical Merozoite Antigen 1), es una proteína
que participa en el proceso de reorientación apical del
parásito y posterior formación del tight junctione
invasion. La inmunogenicidad de este antígeno ha sido
evaluada en primates de la especie Macaca mulatta, con
producción de títulos altos de anticuerpos, mostrando el
potencial de esta proteína como candidato a vacuna
RBP-1 (Reticulocyte Binding Protein 1)
RAP-2 (Rhoptry-Associated Protein 2),
MSP-9
MSP-10
c. Candidatos a Vacuna de bloqueo de
transmisión



Han sido usados como estrategia para el control de la
transmisión de la malaria en áreas de baja intensidad de
transmisión.
Los principales antígenos de superficie que presentan niveles
altos de expresión en el estadio de ooquineto, y además se
encuentran altamente conservados en diversos aislados
clínicos, corresponden a Pvs25 y Pvs28.
Se conoce que estas proteínas presentan un sitio de anclaje
a GPI y 4 dominios del factor de crecimiento epidémico (EGFlikedomain). Proteínas recombinantes de Pvs25 y Pvs28
muestran ser altamente inmunogénicas e inducen
anticuerpos que bloquean la invasión en ratones y monos.
Candidatos a Vacuna de
bloqueo de transmisión

Recientemente, se identificó una proteína de
superficie de gametos denominada Pvs230.
Ratones inmunizados con la región I-IV de la
molécula emulsificada en Vaxfectin, han
desarrollado anticuerpos que reducen
significativamente el desarrollo de oocitos
formados dentro del intestino del mosquito.
Resumen



Con este panorama, se muestra el limitado avance en el
desarrollo de una vacuna contra P. vivax.
Se resalta la necesidad de desarrollar una metodología
más eficiente. De acuerdo a reportes recientes, una
vacuna antimalárica efectiva debe contener varias
proteínas de merozoíto y esporozoíto que se encuentren
involucradas en la invasión a sus células blanco.
Se establece que el conocimiento de los antígenos que
interactúan con los eritrocitos, es importante al
desarrollar una vacuna completamente efectiva contra
esta enfermedad.

Aún no hay vacuna
efectiva contra
malaria, sin embargo
no hay que
descorazonarse!!
Gracias