H5N1, H1N1, H7N7 - Die Verozell-Technologie als wirksame Maßnahme gegen mögliche Influenza-Pandemien - Otfried Kistner
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H5N1, H1N1, H7N7 –
Die Verozell-Technologie als wirksame Maßnahme
gegen mögliche Influenza-Pandemien
Otfried Kistner
Schladminger Gesundheitsgespräche:
“Pandemien – Wie sicher ist Österreich”
Schladming, 5 - 6 Juni 2009
Strategien zur Prävention / Behandlung von Infektionen
mit pandemischen Influenzaviren
Antivirale Medikamente
- M2 Ionenkanal-Inhibitoren (Amantadin, Rimantadin) oder
Neuraminidase-Inhibitoren (Oseltamivir, Zanamivir)
- können für die Prophylaxe oder eine frühe Behandlung
von Influenza (aber innerhalb der ersten 48 Stunden)
verwendet werden
- Nebenwirkungen (Zentralnervensystem und
Gastrointestinal-Trakt) und das Risiko einer schnellen
Resistenzentwicklung der Viren (Amantadin, Rimantadine)
Impfstoffe
Influenza-Impfstoffe können mit einer Wirksamkeit von 70% -
90% gegen eine Infektion mit interpandemischen (epidemischen)
Influenzaviren schützen. Laut Influenza-Experten, u.a. der WHO
und des CDC sind Impfstoffe die beste Strategie, eine Pandemie
zu bekämpfen bzw. zu verhindern
Ausbreitung von H5N1 in Asien und Europa durch Zugvögel
Tscheljabinsk
Nowosibirsk
(Russland)
(Russland)
Aug. 2005
Juli 2005
Donaudelta
(Rumänien) Qinghai See (China) Südkorea
Sept. 2005 Mai 2005 – Erreger Dez. 2003
bei Zugvögeln
nachgewiesen
Pawlodar
(Kasachstan) Japan
Juli 2005 Jan. 2004
China 25
Manyassee Jan. 2004
Dogubayazit Aserbaidschan 5 6 Hongkong
(Türkei) Ägypten 27 1997
Okt. 2005 4 Irak 2
56 Vietnam
Nigeria 1
Jan. 2004
Laos PDR 2
Pakistan 1 7 Kambodscha
Thailand 17
Jan. 2004
Nov. 2003 Malaysia
Betroffene Länder, Aug. 2004
Datum des ersten Auftretens
Bestätigte Todesfälle bei Menschen (WHO) Indonesien 115
(seit 2003: 262 von 433 Infizierten = 61%) Jan. 2004
Flugroute Zugvögel aus
Südostasien Modified Graphik @APA, Quelle: APA/Science/UNO World Food Programme
Stand 2. Juni 2009
Influenza-Impfstoff Produktion in bebrüteten Hühnereiern
27 February 2004 VOL 303 SCIENCE www.sciencemag.org
Keine Hühner – keine Eier – kein Impstoff (?)
WHO Memorandum 1995 Influenza has been a significant public health problem worldwide, with three pandemics during the past century. Immunization is the most effective measure to control an influenza pandemic. Since rapid production of large amounts of influenza vaccine depends on the availability of fertile hens‘eggs to grow the viruses, there is an urgent need for the development of alternative cell culture systems, which would allow rapid scale-up of production in the event of a pandemic. This WHO meeting discussed the results of studies from several laboratories on the cultivation of influenza viruses in stable cell lines, and made recommendations for further work.
Biomedizinisches Forschungszentrum in Orth / Donau
Vorteile der Serumprotein-freien Verozell-Technologie
Keine regulatorischen Einschränkungen zur Verwendung von Verozellen
für die Produktion von Impfstoffen für Menschen: Verozellen sind heute
von Regulatorischen Behörden in mehr als 60 Ländern weltweit
akzeptiert und werden seit mehr als 20 Jahren für die Produktion
zugelassener Impfstoffe (hauptsächlich Polio und Tollwut) verwendet
Baxter hat eine voll charakterisierte und ausgetestete Vero-Zell-Linie:
- US FDA lizensierter Pocken-Impfstoff (ACAM2000)
- US FDA „Drug Masterfile“ für SARS Coronavirus und Influenza-
Impfstoffe (saisonal und „pandemic (-like)“)
- Nationale Lizenz in den Niederlanden für saisonale Influenza-
Impfstoffe
- EU Mock Up Lizenz für den H5N1 Influenza-Impfstoff Celvapan
Verwendung eines serumprotein-freien Mediums
Sehr großes Potential zur Herstellung einer Reihe von viralen Impfstoffen
Für alle Arten von Impfstoffen anwendbar:
inaktivierte „whole virus-“ (Ganzkeim-), „split-“ (Spalt-) und „subunit-“
(Untereinheiten-) Impfstoffe sowie lebend-attenuierte Impfstoffe
Serum-Protein-freie Verozell-Technologie zur Herstellung
von (Kandidat-) Impfstoffen
• Influenzavirus – pandemisch und interpandemisch (Orthomyxovirus)
• Vacciniavirus / Smallpox Vaccine ACAM 2000 & Recombinants
• SARS Coronavirus (Coronavirus)
• West Nile Virus (WNV) (Flavivirus)
• Japanese Encephalitis Virus (JEV) (Flavivirus)
• St. Louis Encephalitis Virus (SLEV) (Flavivirus)
• Yellow Fever Virus (YFV) (Flavivirus)
• Ross River Virus (RRV) (Alphavirus)
• Chikungunya Virus (Alphavirus)
• Western Equine Encephalitis Virus (Alphavirus)
• Eastern Equine Encephalitis Virus (Alphavirus)
• Venezuelian Equine Encephalitis Virus (Alphavirus)
• Parainfluenza Virus (Paramyxoviren)
• Rotavirus (Reoviren)
• Hepatitis A Virus (HAV) (Picornavirus)
Produktion von (Kandidat)-Impfstoffen
Wachstumskinetiken
Baxter‘s Influenza-Impfstoff Produktionsanlage
in Bohumil, Tschechien
Kapazität:
20 Millionen Dosen des trivalenten saisonalen Influenza-Impfstoffs
oder 100 - 120 Millionen Dosen an pandemischen Impfstoff pro Jahr
¾ Bohumil ist die erste und derzeit einzige GMP und BSL-3
lizensierte Produktionsanlage für Zellkultur-Influenza-ImpfstoffeBaxter‘s Influenza Impfstoff Produktionsanlage
in Bohumil, Tschechien: FermentationVerozell „Microcarrier“-Kulturen vor der Infektion 2 - 3 Tage nach der Infektion
Baxter‘s Influenza Impfstoff Produktionsanlage in Bohumil, Tschechien: Reinigung und Fertigung des Bulkproduktes
Vorteile des Vero-Impfstoffes gegenüber den
Ei-Impfstoffen im Falle einer Pandemie (I)
Logistik
Die Produktion von Influenzaviren mit der konventionellen Ei-
Technologie erfordert eine sorgfältige und vorausschauende
Planung, um eine ausreichende Verfügbarkeit an bebrüteten Hühner-
Eiern zu gewährleisten
Die Hühner in diesen Geflügelfarmen sind aber empfänglich für
Infektionen mit Krankheitserregern. Der Fall des Hongkong H5N1
Vogelvirus von 1997 hat außerdem gezeigt, daß pandemische Viren
auch das Potential haben können, embryonierte Hühnereier zu töten
und damit eine Impfstoffproduktion verhindern zu können. Darüber
hinaus kann es zu einem eklatanten Mangel an embryonierten
Hühnereiern kommen, da auch die Hennen in den Geflügelfarmen an
der Infektion mit pandemischen Influenzaviren sterben können.
Die Verozell-Produktion ist unabhängig von Eiern und kann
daher zu jeder Zeit sofort gestartet werden.Vorteile des Vero-Impfstoffes gegenüber den
Ei-Impfstoffen im Falle einer Pandemie (II)
Sicherheit / Schnelligkeit der Produktion
Influenzaviren mit pandemischen Potential erfordern
Biosicherheitsstufen und -labors des Safety Level 3 (BSL-3)
Baxter‘s Produktionsanlagen haben BSL-3 Status;
der Vorteil: Wildtyp-Viren können direkt verwendet werden
Herstellanlagen für eine Produktion im bebrüteten Hühner-Ei
können ausschließlich unter BSL-2 arbeiten und sind somit
abhängig von der Verfügbarkeit von attenuierten
Reassortanten;
der Nachteil: Generierung und Safety-Testung der attenuierten
RG Reassortanten dauern mehrere Wochen, bevor die
Impfstoff-Herstellung starten kann
In dieser Zeit können durch die Verwendung des Wildtyps
bereits mehrere Millionen Dosen pandemischer Impfstoff
hergestellt werdenBaxter’s pandemisches Influenzavirus-Impfstoffprogramm
Spezifische Besonderheiten
¾ Zellkultur (Verozellen), keine embryonierten Hühnereier
¾ Wildtyp-Viren, keine attenuierten Reverse Genetics (RG)
Reassortanten
¾ “Whole virus”-Impfstoffe, keine “Split” oder “subunit”-Impfstoffe
¾ Nicht-adjuvantiert
¾ GMP lizensierte BSL-3 (“Biosafety level” 3) Herstellungs-Anlage
¾ Sehr hohe Ausbeuten von mehr als 2 Millionen H5N1
A/Vietnam/1203/2004 Impfstoff-Dosen pro Fermenterlauf;
resultierend in etwa 100 – 120 Millionen Impfstoff-Dosen pro JahrElectronenmikroskopische Analyse eines H5N1 (Vietnam 1203) Kandidat-Impfstoffes (Vergrößerung: 400.000x)
Evolution of the H5N1 Hemagglutinin Gene
Clade 2.3
Clade 2.2
Clade 2.1
Clade 1
Clade 0Kreuz-neutralisierende Aktivität von Meerschweinchen-Seren,
immunisiert mit einem H5N1 Vietnam 1203 Kandidat-Impfstoff
Neutralisation-
Subtyp Clade Virus Stamm Jahr
Titer
Vietnam 1203 2004 1,810
1 Vietnam 1194 2004 1,660
Thailand 83 2004 1,810
2.1 Indonesia 05 2005 1,076
H5N1
2.2 turkey/Turkey 2005 905
2.2 chicken/Egypt 2006 830
2.3 A/Anhui 2005 538
0 Hong Kong 156 1997 3,948
H5N3 - Duck/Singapore 1997 1,280
H7N1 - FPV/Rostock 1934 < 28
Der Vietnam 1203 Whole Virus Kandidat-Impfstoff
induziert hohe Titer von neutralisierenden Antikörper
gegen alle getesteten H5 Stämme der wichtigsten CladesKreuz-protektiver Effekt des H5N1 Kandidat-Impfstoffs in Mäusen:
Protective Dose 50 (PD50)
H5N1 Challenge Virus Stamm
Impf-Stamm Indonesia 05 Vietnam 1203
(Clade 2) (Clade 1)
Indonesia 05 3 ng 11 ng
Vietnam 1203 11 ng 6 ng
PD50: Antigen Dosis, die 50% der immunisierten Mäuse
gegen die Infektion mit lebenden H5N1 Viren schütztZusammenfassung Verozell-Technologie und Präklinische Studien
• Die Verozell-Technologie ermöglicht den Start der Impfstoff-Produktion zu
jeder Zeit, sobald ein pandemisches Influenzavirus identifiziert, isoliert und
von der WHO zur Verfügung gestellt wird; das erste Impfstoff-Lot kann
dann bereits nach 12 Wochen zur Verfügung stehen
• Erfolgreiche Entwicklung und Herstellung von monovalenten Whole Virus
H5N1 Kandidat-Impfstoffen gegen Vietnam 1203 und Indonesia 05 mit
Baxter’s serumprotein-freier Verozell-Technologie. Eine Reihe von Studien
weisen darauf hin, daß Whole Virus Influenza-Impfstoffe potentiell
effektiver als Split oder Subunit-Impfstoffe in “unprimed” Populationen zu
sein scheinen
• Schutzversuche (sog. Challenge-Studien) zeigten, daß diese
H5N1 Kandidat-Impfstoffe Mäuse erfolgreich gegen die Infektion mit
Vertretern verschiedener H5N1 Virus-Gruppen (“Clades”) schützten, d.h.
gegen Vietnam 1203 von 2004 als Vertreter des “Clade 1”, gegen den
“Clade 2” Stamm Indonesia 05 von 2005, sowie gegen einen der ersten
humanen H5N1 Isolate (Hongkong 156) von 1997; und somit das Potential
einer sehr hohen Kreuz-Protektivität zeigenKlinisches H5N1 Entwicklungs-Programm
Baxter Studien für EU “Mock-up” Lizenz (A/Vietnam/1203/2004)
Phase I/II Dosis-Eskalierungs-Studie (N=270)
12-17 Monate Booster mit A/Indonesia/05/2005
Phase III Studie in jungen und älteren Erwachsenen (N=550)
NIH / NIAID gesponsorte Studie (A/Vietnam/1203/2004)
Phase I/II Dosis-Eskalierungs-Studie (N=300)
Baxter’s Clade 2 H5N1 Studie (A/Indonesia/05/2005)
Phase I/II Studie (N=110)
US DHHS gesponsorte Studie (A/Indonesia/05/2005)
Phase I Studie (N=420), gestartet
EU “Pre-Pandemic” Lizenz-Studie
Phase III Studie in jungen und älteren Erwachsenen sowie Risiko-
Patienten (n= ca. 3,560), gestartetPhase I/II Klinische Studie mit Baxter’s H5N1 Impfstoff
“A Dose-Escalation Study of a Mock Up Pandemic Influenza Vaccine”
Studien-Design
“Primary Objective”:
Identifizierung der Wirksamkeit und Verträglichkeit
verschiedener Dosen von adjuvantierten und nicht-
adjuvantierten Impfstoff-Präparationen eines pandemischen
“Mock-Up”-Impfstoffs
Anzahl der Probanden:
N= 270, 18 - 45 Jahre
Impfschema:
2 Impfungen: Tag 0 und Tag 21
Dosen:
3.75 µg, 7.5 µg, 15 µg, 30 µg adjuvantiert mit Al(OH)3
7.5 µg und 15 µg nicht-adjuvantiertPhase I/II Studie Verträglichkeit über 7 Tage: Systemische Reaktionen nach 1. Impfung nach 2. Impfung
Phase I/II Studie – Seroprotektion
Mikroneutralisations-Test gegen Wildtyp Vietnam 1203
Percentage of subjects with neutralising antibody response (MN titer ≥20)
100%
80% 76%
71% 71%
69% 66%
64%
61%
60% 55%
41% 40% 42%
37%
40%
26% 24%
21% 21%
20% 16%
11%
7%
0% 2% 0% 0%
0%
0%
3.75µg adjuv. 7.5µg adjuv. 7.5µg 15µg adjuv. 15µg 30µg adjuv.Phase I/II Studie – Seroprotektion
Mikroneutralisations-Test gegen Clade 0, 1, und 2 Stämme
Percentage of subjects with neutralising antibody response (MN titer ≥20) 7.5 µg non-adj. dose
100%
80% 76% 76%
71%
60% 55%
48%
45%
41%
40%
33%
24%
20%
5%
0% 0%
0%
Vietnam 1203 Hongkong 156 Indonesia 05
clade 1 clade 0 clade 2
heterologous strains
Ehrlich et al. N Engl J Med 2008; 358:24. A clinical Trial of a whole-virus H5N1 vaccine derived from cell culturePhase III Studie für EU “Mock-Up” Lizenz
Studien-Design
Objectives
Verträglichkeit und Wirksamkeit eines Vietnam 1203 H5N1
Impfstoffes in jungen und älteren Erwachsenen
Effekt von Booster-Impfungen
Untersuchungen zur Induktion einer zellulären Immun-
Antwort (B- und T-Zell Memory)
Probanden: 550, eingeteilt in 18 – 59 Jahre sowie über 60 Jahre
Impfungen: 2 Impfungen, Tag 0 und Tag 21
Booster-Impfung: nach 6, 12 oder 24 Monaten
Dosis: 7.5 µg nicht-adjuvantierter H5N1 Vietnam 1203 Impfstoff
Studien-Sites: Österreich und DeutschlandPhase III Studie – Seroprotektion
Mikroneutralisations-Test gegen Wildtyp Vietnam 1203
Percentage of subjects with neutralising antibody response (MN titer ≥20)
100%
80% 74%
73%
60% 54%
51%
40% 40%
40%
20% 17%
4%
0%
18-59 years > 60 yearsZusammenfassung und Conclusio (I) Baxter's Verozell “Whole virus” H5N1 Impfstoffe (A/Vietnam/1203/2004 and A/Indonesia/05/2005) sind sehr sicher und verträglich; vergleichbar mit saisonalen und H5N1 Influenza “Split”- Impfstoffen, die mit der konventionellen Ei-Technologie hergestellt wurden Impfstoff-Dosen mit einem niedrigen Antigen-Gehalt von 3.75 µg oder 7.5 µg sind hoch-immunogen, wie die serologische Austestung mit 2 etablierten Testen, dem MN (Microneutralization-) und dem SRH (Single Radial Hemolysis-) Test, zeigt Nicht-adjuvantierte Formulierungen sind immunogener als adjuvantierte Die Impfstoffe zeigen eine sehr gute Kreuz-Neutralisation gegen H5N1 Viren verschiedener Clades Der Impfstoff ist in den beiden getesteten Altersgruppen, den jüngeren (18 – 59 Jahre) und den älteren (60+) Erwachsenen gleich immunogen und verträglich
Zusammenfassung und Conclusio (II) Ein heterologer einmaliger Booster mit dem Clade 2.1 Impfstoff Indonesia 12 – 17 Monate nach der primären Immunisierung mit dem Clade 1 Impfstoff Vietnam 1203 induzierte eine sehr schnelle und sehr gute Immunantwort gegen den initialen und den Booster Stamm und zeigt somit eine ausgezeichnete Induktion einer kreuz-protektiven “Memory” (Gedächtnis-) Immunantwort Schutzraten zwischen 90% und 100% wurden bereits 7 Tage nach der Booster-Impfung erreicht Die schnelle Induktion einer effektiven Schutzantwort wurde nicht nur gegen den Clade 1 Stamm Vietnam 1203 und den Clade 2 Stamm Indonesia erzielt, sondern auch gegen Vertreter der Clades 2.2 (turkey/Turkey) und 2.3 (Anhui), die nicht im Impf-Schema enthalten waren Diese Ergebnisse weisen darauf hin, daß der beste Schutz gegen eine Pandemie durch eine Kombination von derzeitig vorrätigen Impfstoffen (“Stock-Piles”) und der einmaligen Verwendung eines aktuellen Pandemie- Impfstoffes (“Advanced Purchase Agreements”) erzielt werden können
European Medicines Agency – PRESS RELEASE
London, 18 December 2008
Doc. Ref. EMEA/CHMP/670724/2008-corr.כ
PRESS RELEASE
Meeting highlights from the Committee for Medicinal Products for Human Use,
15-18 December 2008
Pandemic influenza vaccine
The CHMP adopted a positive opinion recommending the granting of a
marketing authorisation under exceptional circumstances and subject
to specific obligations that will be reviewed annually for the pandemic
influenza vaccine Celvapan (pandemic influenza vaccine (H5N1 whole
virion, vero cell derived, inactivated)), from Baxter AG. Pandemic
vaccines are vaccines prepared from influenza viruses with a pandemic
potential that are intended for use during an officially declared influenza
pandemic. EMEA review began on 27 February 2008 with an active
review time of 205 days.Szenario zur Entstehung eines neuartigen
pandemischen Influenzavirus
HUMAN VIRUS AVIAN VIRUS PANDEMIC HYBRIDVIRUS
The classical The deadly avian virus HUMAN VIRUS
Millions of people are infected
human virus infects can only infect
with the deadly hybridvirus
many humans few humans
AVIAN VIRUSTiter verschiedener Influenza A Virus-Stämme
aus Menschen und Tieren in Baxter‘s Verozell-Kulturen
Subtype Host Strain HAU
Human A/PR/8/34 256
H1N1 Human A/USSR/90/77 256
Swine A/Swine/1976/31 256
Duck A/Duck/Bavaria/2/77 256
H2N2 Human A/Singapore/1/57 128
Human A/Hong Kong/1/68 128
H3N2 Swine A/Swine/Hong Kong/3/76 128
Swine A/Swine/Hong Kong/127/82 256
Duck A/Duck/Hong Kong/24/75 256
H5N3 Duck A/Duck/Singapore/3/97 256
H7N1 Fowl A/FPV/Rostock/34 256
H9N2 Fowl A/Quail/Hongkong/G1/97 128
Human A/Hongkong/1073/99 256
Human A/Viet Nam/1194/2004 1024
H5N1 Human A/Viet Nam/1203/2004 1024
Human A/SP83/2004 (Thailand) 512
Human A/Indonesia/05/2005 1024
Fowl A/turkey/Turkey/1/2005 1024
Fowl A/chicken/Egypt/03/2006 1024Besondere Aspekte assoziiert mit der Verwendung von
Wildtyp-Viren und der serumprotein-freien Verozell-Technologie
Erfolgreiche Vermehrung einer Reihe von Influenza A-Viren aus
Menschen und Tieren der Subtypen H1N1, H2N2, H3N2, H5N1, H5N3,
H7N1, und H9N2; einschließlich des neuen Influenza A(H1N1) Virus
Robuster Produktions-Prozeß im industriellen GMP Maßstab (6000
Liter Fermentation)
Hohe Ausbeuten von H5N1 Impfstoff-Antigens durch die
Verwendung von Wildtyp-Viren
Kurze und sehr flexible Productions-zeiten
- unabhängig von bebrüteten Hühnereiern
- unabhängig von attenuierten (abgeschwächten) Reverse
Genetics (RG) Reassortanten
H5N1 whole virus (Kandidat-) Impfstoffe mit allen originalen H5N1
Proteinen sind hoch-immunogen und induzieren eine sehr gute
neutralisierende Aktivität gegen H5N1 Viren der Clades 0, 1, und 2H5N1: „Influenza – GAU“ = Worst Case Scenario
HUMAN VIRUS AVIAN VIRUS
PANDEMIC HYBRIDVIRUSAllgemeines – WHO “Swine Influenza H1N1 Virus“ (I) April 24, 2009 “Influenza-like illness in the United States and Mexico” April 27, 2009 WHO declared Influenza Pandemic Alert Level 4 April 29, 2009 WHO declared Influenza Pandemic Alert Level 5
Allgemeines – „Swine Influenza H1N1 Virus“ (II) Swine influenza virus with gene segments derived from 4 different influenza virus families PBE 2 North American avian PA North American avian PB 1 Human HA North American swine (but from the rare H1N2 family) NP North American swine NS North American swine NA Eurasian swine M Eurasian swine The HA is low path i.e. it does not contain the polybasic cleavage site in contrast to H5N1. It carries a monobasic cleavage site like seasonal human H1N1 viruses
Zusammenfassung Influenza A(H1N1) Das von der WHO empfohlene Influenza A(H1N1) Virus (California) vom CDC (Centers of Disease Control) erhalten und GMP-Saatviren erfolgreich in Baxter's serumprotein-freien Verozellen hergestellt Erfolgreiche Vermehrung zu guten Titern im industriellen 6000 Liter Maßstab gezeigt und Herstellungs-Prozeß etabliert; somit einen Zeitraum von 12 Wochen für die Bereitstellung der ersten abgefüllten Impfstoff-Lots im industriellen Maßstab bestätigt Alle relevanten Testsysteme etabliert und qualifiziert; u.a. Titrations- Teste, serologische Teste, Safety-Teste, Identitäts-Bestimmungen Infektions-Studien in kleinen Labortieren (Mäuse, Meerschweinchen, Hamster) durchgeführt. Die Infektion ist nicht lethal, aber das Maus- Modell kann als Challenge-Modell etabliert werden, da infektiöses Virus in den Lungen der infizierten Tiere nachgewiesen werden kann Erste Immunisierungs-Experimente in Mäusen und Meerschweinchen gestartet
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