1
Ebolavirussykdom
Vaksiner og utfordringer for klinisk utprøving
Pernille Ingvaldsen
Prosjektoppgave, det medisinske fakultet Veileder: Dag Kvale
UNIVERSITETET I OSLO
[03.02.2017]
2
Innholdsfortegnelse
Abstract ... 3
Purpose ... 3
Method ... 3
Result ... 3
Sammendrag ... 4
Formål... 4
Metode ... 4
Resultat ... 4
Innledning ... 5
Struktur av oppgaven ... 5
Metode ... 5
Ebola-virusets teoretiske bakgrunn ... 6
Klassifikasjon ... 7
Historie og Epidemiologi ... 7
Patogenese ... 7
Viral cellulær smitte og vevsskade ... 7
Gastroentestinal dysfunksjon ... 8
Systemisk inflammatorisk respons ... 8
Koagulasjonsdefekter ... 8
Det adaptive immunforsvaret hemmes ... 8
Vaksiner og utvikling ... 11
Bakgrunn for vaksiner ... 11
Aktiv immunisering ... 11
Passive immunisering ... 12
Utvikling av vaksiner ... 12
Ebola-vaksiner ... 13
Utfordringer: ... 15
Vaksineutvikling under en nødsituasjon ... 15
Klinisk utprøving av Ebola-vaksinen rVSV-ZEBOV ... 15
Ebola-vaksinen ChAd3-ZEBOV ... 18
Diskusjon ... 19
Neglisjerte sykdommer ... 19
Potensielle løsninger ... 20
3 Konklusjon ... 23 Litteraturliste ... 23
Abstract
Purpose
The purpose of this thesis is to identify the difficulties considering vaccine development and clinical trials during an Ebola epidemic where the mortality rates are high, and discuss possible solutions to these difficulties. This paper will discuss the Zaire type of the Ebola virus which caused an epidemic in 2014-2015 in West-Africa.
Method
I used a pyramid search in McMaster plus to find relevant background information about the Ebola virus, theoretical information considering its mechanism of actions and use and development of vaccines. To answer my headline “Ebola-virus-disease: Vaccines and
challenges considering clinical trials” I did an unstructured literary search in Ovid Library and PubMed. I also looked at sources used in these articles.
Result
Ring vaccination appears to be a good study-design to produce valid data during an epidemic with a high mortality rate and a declining number of new cases. Mapping of health
infrastructure, economy and politics in poor countries should be prioritized to find measures to boost the global preparedness and prevent disease transmission. One should change the new way medical products are brought to the marked. One solution might be the formation of private-public partnerships. Initiation of research considering vaccine development against specific pathogens should be given priority when the possibility of an outbreak exists.
Guidelines considering the development of vaccines during an ongoing epidemic should be clearly defined.
4
Sammendrag
Formål
Formålet med denne oppgaven er å identifisere vanskelighetene vedrørende utvikling av vaksiner og klinisk utprøving under en pågående Ebola-epidemi med høy mortalitet, samt drøfte mulige løsninger på disse vanskelighetene. I denne oppgaven tar jeg for meg Zaire- typen av Ebola-viruset som skapte en epidemi i 2014-2015 i Vest-Afrika.
Metode
Pyramidesøk i McMaster plus ble brukt for å finne relevant bakgrunnsinformasjon om Ebola- viruset og teori som danner grunnlaget for virkningsmekanismer, bruk og utvikling av vaksiner. For å besvare mitt eget tema “Ebolavirussykdom: Vaksiner og utfordringer for klinisk utprøving” gjorde jeg et ustrukturert litteratursøk i Ovid Library og PubMed, for deretter å følge opp kilder til artiklene jeg fant.
Resultat
Ring-vaksineringsstrategi ser ut til å være et godt studiedesign med produksjon av valid data ved avtagende epidemier hvor mortalitetsraten er høy. Kartlegging av helseinfrastruktur, økonomi og politikk i fattige land bør prioriteres for finne tiltak for å øke den globale beredskapen og hindre smitteoverføring. Man må endre hvordan nye medisinske produkter bringes til markedet. En løsning kan være å danne offentlige-private-partnerskap. Oppstart av forskningsprosjekter i forhold til vaksineutvikling mot spesifikke patogener bør prioriteres når mulighetene for utbrudd finnes, og retningslinjer for utviklingsprosessen av vaksiner under en pågående epidemi bør tydeliggjøres.
5
Innledning
Flere ganger gjennom historien har det brutt ut epidemier og pandemier som har gjort store skader og utfordret menneskets eksistens. Mennesker har alltid stått sårbare i møte med patogener, men utviklingen av moderne evidensbasert medisin har gjort kampen mot infeksiøse agens enklere. Samtidig ser vi at nye utbrudd og nye patogener byr på store utfordringer i forhold til utvikling av vaksiner og klinisk utprøvning av disse med et godt studiedesign. Gjennom historien har vi blant annet sett epidemier og pandemier av kopper, svartedauden, polio, diverse influensavirus-varianter, SARS, HIV, tuberkulose, malaria, meslinger, kolera med mer. I 2014-2015 herjet Ebola-virus-epidemien i Vest-Afrika. Mangel på forskningsbasert informasjon om patogenet, spesifikk behandling mot viruset,
retningslinjer ved utbrudd, vaksiner og klinisk utprøving, samt høy mortalitet gjorde at skrekken spredte seg til store deler av verden. 8. August 2014 erklærte WHO epidemien en
«Public health emergancy of International concern» og jakten på behandlingsmidler, retningslinjer og vaksineutvikling startet. WHO har senere blitt sterkt kritisert for den sene responsen av blant annet «Leger uten grenser», som tidlig var ute med advarsler angående Ebola-viruset (4).
Vanskelighetene jeg har identifisert vedrørende utvikling av vaksiner og klinisk utprøving under en pågående Ebola-epidemi er:
1. Etablere fase III studier ved en avtagende epidemi.
2. Sen respons fra Verdens Helseorganisasjon.
3. Neglisjering av sykdommer som rammer fattige land og manglende vilje og interesse for å utvikle vaksiner mot disse.
Struktur av oppgaven
Oppgaven redegjør først for metoden benyttet for å finne materiale til bruk i teksten. Deretter et kapittel for å danne det teoretiske grunnlaget for hvordan Ebola-viruset kan gi et så alvorlig sykdomsbilde, samt utbredelse og klassifikasjon. Etter dette kommer et kapittel om typer vaksiner, vaksineutvikling og hva slags kliniske studier som har blitt gjort i forhold til Ebola.
Til slutt diskuteres utfordringer i forhold til vaksineutvikling og klinisk utprøving knyttet til Ebola-epidemien i Vest Afrika og potensielle løsninger på disse problemene.
Metode
For å få best mulig oversikt over den teoretiske bakgrunnen om viruset valgte jeg å bruke pyramidesøk i McMaster plus. Her fant jeg oppdaterte evidensbaserte sammendrag med
6 kliniske retningslinjer og systematiske oversikter om virusets klassifikasjoner, patogenese, kliniske manifestasjoner, epidemiologi, samt teoretisk grunnlag for forskjellige typer vaksiner, bruk og utvikling av disse. For å besvare temaet “Ebolavirussykdom: Vaksiner og utfordringer for klinisk utprøving” og finne videre relevant bakgrunnsstoff gjorde jeg et ustrukturert litteratursøk i både Ovid Library og PubMed. Til sammen ble 507 artikler vurdert, og 27 brukt.
Hovedsøket mitt bestod av ulike kombinasjoner av ordene:
“Ebola virus disease” OR “Ebola hemorrhagic fever” OR “Ebola virus” OR “Ebola”
AND
“Vaccine” OR “Vaccines” OR “Vaccine development”
“Vaccine” AND “Clinical Trials”
“Challenges” AND “Vaccines” OR “Vaccine development”
“rVSV-ZEBOV” OR “ChAd3-ZEBOV”
“Neglected diseases” OR “Neglected disease”
“Private-Public-Partnerships”
“Immune system” OR “Immune response” OR “Adaptive Immune system” OR
“Adaptive immune response” OR “Humoral immunity”
“Blood Kinetics” AND “Survivors” AND “Non survivors”
Deretter identifiserte jeg relevante artikler og fulgte opp kilder som ble brukt i disse.
Ebola-virusets teoretiske bakgrunn
Ebolaviruset (sammen med Marburgviruset) tilhører familien Filoviridae, og er blant de mest virulente patogenene et menneske kan affiseres av. Ebolavirussykdom fører til et ikke-
spesifikt virussyndrom fulgt av fulminant septisk sjokk og koagulopati (5, 6). Zaire typen av viruset skapte utbruddet i 2014-2015 i Vest-Afrika, og er det største utbruddet av Ebola verden har sett. Dødsraten er rapportert så høy som 70,8 %, og 8. august erklærte WHO epidemien som en «Public health emergency of International concern (7). Zaire typen har også blitt påvist hos flere vestlige pasienter som har vært utsatt for smitte i epidemiområdene.
Pasienter med Ebolavirussykdom presenterer ofte med et uspesifikt-febersyndrom, som kan inkludere fatigue, hodepine og myalgier. Oppkast og diare utvikler seg i løpet av de første
7 dagene, og kan føre til et signifikant volumtap. Maculopapulært eksantem er også observert.
Hemoragi er ikke funnet hos flesteparten av de affiserte, men kan være en konsekvens sent i forløpet. Noen vil derfor utvikle alvorlig hypotensjon, sjokk, multiorgansvikt og død som følge av dette (8).
Klassifikasjon
Ebolaviruset er et ikke-segmentert, ettrådet RNA virus, som ligner rhabdovirus og
paramyxovirus i replikasjonsmekanismer, og hvordan genomet er organisert. Familienavnet Filoviridae, kommer av «filium» som betyr trådliknende, og viruset er strukturert i filamenter (9).
Historie og Epidemiologi
Det finnes fem typer av Ebolaviruset, hvor fire er påvist til å skape sykdom hos mennesker (9).
Navn Tidsperspektiv Lokalisasjon Mortalitet
Zaireviruset Oppdaget i 1976
Flere store utbrudd siden.
Sentral Afrika 55-80 %
Sudanviruset Assosiert med fire
epidemier fra 1970- tallet til 2004.
Sudan og Uganda 50 %
Ivory-Coast-viruset 1994, en person
smittet.
Ivory Coast 0 %
Bundibuygoviruset Oppdaget i 2007 Uganda 30 %
Tabell 1. De fem typene av Ebola-viruset (9).
Patogenese
Vanskeligheter med kliniske studier under pågående epidemi, har gjort kartlegging av patogenesen problematisk. Hovedmaterialet er derfor hentet fra laboratorieeksperimenter på mus, marsvin og ikke-humane primater. Nye observasjonsstudier fra utbruddet 2014-2015 gir stadig etterlengtet data på området (9).
Viral cellulær smitte og vevsskade
Ebolaviruset kommer inn i kroppen gjennom slimhinnen, brutt hudbarriære eller parenteralt, og har evnen til å infisere mange typer celler. Dendrittiske celler og makrofager er
sannsynligvis de første som infiseres. Her replikeres viruset og fører til nekrose av vertscellen som frigjør store mengder av nye virale partikler til ekstracellulær væske.
Rask systemisk spredning fasiliteres blant annet ved virusindusert suppresjon av type 1 interferonrespons. Disseminering til regionale lymfeknuter resulterer i videre replikasjon,
8 etterfulgt av spredning til dendrittiske celler, mobile- og immobile makrofager i leveren, milten, tymus og andre lymfoide vev. Obduksjon av infiserte dyr viser at mange typer celler (med unntak av lymfocytter og nevroner) kan infiseres, inkludert endotelceller, fibroblaster, hepatocytter, kortikale adrenale celler og epitelceller. Dødelig infeksjon karakteriseres av multifokal nekrose i vev, blant annet i lever og milt (9).
Gastroentestinal dysfunksjon
Ebolavirussyke pasienter lider ofte av oppkast og diare. Dette kan resultere i akutt væsketap, hypotensjon og hypovolemisk sjokk. Det er enda ikke kartlagt om dette er grunnet viral infeksjon av GI-traktus, som et resultat av sirkulerende cytokiner, eller begge (9).
Systemisk inflammatorisk respons
Viruset induserer systemisk inflammatorisk respons ved induksjon av cytokin- og
chemokinfrigjøring, og andre proinflamatoriske mediatorer fra makrofager og andre celler.
Infiserte makrofagceller produserer TNF-alfa, IL-1beta, Il-6, makrofag kjemotaktisk protein (MCP)-1 og NO. Disse og andre substanser har også blitt identifisert i blodprøver fra
ebolainfiserte makaker (en type ape) og fra akutte syke pasienter i Afrika. Denne responsen kan spille en rolle for induksjon av GI-dysfunksjonen, sammen med diffus vaskulær lekkasje og multiorgansvikt, som senere sees i utviklingen av sykdomsprosessen (9).
Koagulasjonsdefekter
Koagulasjonsdefektene ser ut til å være koblet til vertens inflammatoriske respons.
Ebolainfiserte makrofager disponert for proinflammatoriske molekyler produserer tissue factor som trigger den ekstrinsiske koagulasjonskaskaden. Disse prosessene foregår samtidig, og kan være grunnen til den hurtige og alvorlige koagulasjonsforstyrrelsen ved
Ebolavirussykdom (9, 10).
Det adaptive immunforsvaret hemmes
9 Patologiske mekanismer ved infeksjon med Ebola-Zaire-viruset hos Makaker.(3)
Skadede dendrittiske celler og lymfocytt-apoptose kan til en viss grad forklare hvordan viruset kan skape et så alvorlig sykdomsbilde. Ebolaviruset vil direkte og indirekte deaktivere den antigenspesifikke immunresponsen. Dendrittiske celler, som har hovedansvar for
initieringen av adaptive immunresponser, er et hovedsete for virusreplikasjon. In vitro studier har vist at infiserte celler ikke klarer å gå igjennom cellemodning og presentasjon av antigener til naive lymfocytter. Dette kan også forklare hvorfor enkelte pasienter som dør av
Ebolavirussykdom har en dysfunksjonell og til dels manglende antistoff-respons. Lymfocytter skades ikke direkte av viruset, men tapes på grunn av inflammatoriske mediatorer og/eller tap av signal fra dendrittceller som fører til apoptose. Lignende sees også ved septisk sjokk (3, 9).
10 Adaptivt immunforsvar hos overlevende og ikke-overlevende
En studie publisert i 1999 sammenlignet immunresponsen mellom overlevende og ikke- overlevende ved to store utbrudd av Ebolavirussykdom i 1996 i Garbon. Hos overlevende fant man tidlig økende nivåer av spesifikk IgG hovedsakelig mot nukleoprotein og 40-kDA viral protein og spesifikke IgM. Deretter fulgte clearence av sirkulerende virale antigener og aktivering av cytotksiske T-celler. Hos ikke-overlevende fant man svekket humoral respons, med fravær av spesifikk IgG og sparsomt IgM. I tillegg forekom en tidlig aktivering av T- celler, men T-celle-relatert mRNA forsvant dagene før døden inntraff. Massiv intravaskulær apoptose fulgte de siste 5 levedagene. Hos begge grupper av pasienter kunne man detektere svært like nivåer av antigener de første 2 dagene av sykdom, men disse var 200 % høyere i ikke-overlevende på dag 4. Hos overlevende fant man synkende mengde antigener til
pasienten ble erklært frisk uten påvisbare nivåer. Dermed kan man trekke konklusjonen at det adaptive immunforsvaret er meget viktig med tanke på kontroll av virusreplikasjon og dermed viktig bakgrunnsinformasjon i forhold til utvikling av vaksine.
Plasmaceller trenger hjelp fra T-celler til å produsere antistoffer. Hos de som døde fant man svært dårlig t-cellefunksjon, med mangelfull ekspresjon av flere interleukiner og proteiner.
Hos overlevende fant man at T-cellene ikke aktivertes tidlig i forløpet, men aktivertes i perioden som fulgte hvor antigen-clearencen var høyest. Man fant også sterkt økt syntese av Bcl-2 mRNA, som hemmer apoptose ved T-celleaktivering hos overlevende, men ett fravær hos ikke-overlevende. Dette kan være bakgrunnen for den massive intravaskulære apoptosen.
Med massiv T-celledysfunksjon vil også antistoffproduksjon hos plasmaceller inhiberes (11).
Blodkinetikk
En studie i The Journal of Clinical Investigation(12) sammenlignet man blodkinetikk hos overlevende og ikke-overlevende pasienter. De konkluderte med at plasmakonsentrasjonen av Ebolavirus var markant forskjellig mellom de to gruppene tidlig i sykdomsforløpet, og kan være predikativt for utfallet. Hos alle pasientene var viruskonsentrasjonen en kvadratisk funksjon av tid; men høyere hos overlevende enn hos ikke overlevende fra dag 2 etter symptomdebut. Overlevende viste toppnivå av virus ved et tidligere tidspunkt etter symptomdebut, dag 5 vs. dag 7 hos ikke-overlevende. Man så også at den virale
konsentrasjonen i blodet sank mye raskere etter nådd toppnivå hos overlevende. Klinisk kunne man se at ikke-overlevende viste alvorlige symptomer tidlig under sykdomsforløpet, og mange endte i multiorgansvikt og død ved slutten av uke to. Overlevende ble bedre under den andre uken (12).
11 Viremien kan reflektere en dynamisk interaksjon mellom viral replikasjon og clearence av immunsystemet. I dette studiet tok man for seg 101 innlagte pasienter ved EMERGENCY NGO ETC i Goderich-Freetown, Sierra Leone med laboratorisk EBV diagnose. Mortaliten var 50,5 %. En multivariabel analyse viste at den eneste variabelen som kunne assosieres med utfallet var viruskonsentrasjonen. Mellom dag 2 og dag 13 etter symptomdebut var viremien hos ikke-overlevende alltid signifikant høyere enn hos overlevende. I tillegg kunne man gjennomsnittlig ikke finne virus etter dag 13 via biokjemiske analyser hos overlevende, mens hos de ikke-overlevende inntraff døden på dag 9. Biomarkører og individuelle faktorer, uspesifikke og adaptive immunresponser, underliggende risikofaktorer og komorbiditet er blant årsakshypotesene som står sterkest. Til sammenligning var mortaliteten bare 20 % hos pasienter som mottok behandling i Europa og Nord-Amerika. Dette til tross for at noen pasienter presenterte med høye nivåer av virale partikler i blodet. Eksperimentelle antivirale midler og behandlingsstrategier, samt nivå av intensiv-støtte kan derfor gi forskjellig utfall, men kan også være tilfeldige grunnet få observasjoner (12).
Vaksiner og utvikling
Bakgrunn for vaksinerDe fleste vaksiner gir aktiv immunitet ved å indusere dannelsen av antistoffer hos vaksinemottaker. I tillegg har man passiv immunisering, som vanligvis involverer administrasjon av spesifikt gammaglobulin (13).
Aktiv immunisering
Målet med aktive vaksiner er stimulering av vertens primære immunrespons mot et gitt patogen. Vanligvis fungerer dette ved å indusere B-celle-proliferasjon og antistoffrespons, T- celle-sensitivisering og dannelsen av «memory» T- og B-celler. Om et individ da blir smittet med patogenet vaksinen er rettet mot vil eksponeringen resultere i en sekundær
immunrespons. Denne responsen inkluderer økt proliferasjon av B-celler og formasjon av antistoffer. Dette gjør individet beskyttet mot å utvikle sykdommen, ideelt sett på livstid.
Noen vaksiner krever en revaksinasjon/boost for å opprettholde den protektive effekten. I aktive vaksiner brukes hele døde bakterier, levende deaktiverte bakterier eller virus, antigen- subenheter fra patogenet eller modifiserte ikke-toksiske bakterielle toksiner. Ikke toksiske bakterielle toksiner induserer antistoffdannelse, og ved eksponering til senere toksisk toksin, vil antistoffer binde og hindre toksinmediert sykdom. Eksempler er tetanus- og difteritoksin.
12 Godkjenning av vaksiner for klinisk bruk krever vanligvis flere kliniske studier (fase I-III) i likhet med godkjenning av legemidler (13).
Passive immunisering
Passiv immunisering involverer administrasjon av antistoffer derivert fra humant serum eller antitoksin derivert fra immuniserte dyr. Passiv immunisering tilbyr korttids beskyttelse til mennesker som har eller vil bli eksponert for et spesifikt patogen. Slike vaksiner brukes gjerne hos immunkomprimerte pasienter som ikke selv klarer å indusere en effektiv immunrespons med aktiv immunisering (13).
Utvikling av vaksiner
Godkjente vaksiner er enderesultatet av år med utvikling. Kun en liten prosentandel av vaksinekandidater får lisens, som gjør at kostnader av vaksineforskning og utvikling er ekstremt høye. Fremgangsmåten kan på forenklet måte deles inn i to:
1. Pre-klinisk utvikling
Identifisering av relevante antigener
Dannelse av vaksinekonsept
Evaluering av vaksineeffekt i test-tuber eller hos dyr
Produksjon av vaksine etter en strenge retningslinjer.
2. Klinisk utvikling: Deles inn i 4 faser og testing foregår på mennesker.
Fase I: Små kliniske studier for å adressere sikkerhetsdata hos mennesker og hva slags immunrespons som fremkalles. For sykdom som rammer fattige land lar frivillige I-lands borgere seg vaksinere (Fase Ia), deretter frivillige i U-land (Fase Ib).
Fase II: Større kliniske studier med som måler effekt av vaksiner mot kunstig infeksjon og klinisk sykdom. Sikkerhet, bivirkninger og immunrespons studeres også.
Fase III: Store studier med flere hundre deltagere på forskjellige områder hvor sykdommen naturlig forekommer. Evaluering av effekt er målet. Om
resultatene er gode over lenger tid kan produsenten søke om lisens for å markedsføre det for menneskelig bruk.
Fase IV: Overvåking av sjeldne bivirkninger og langtidseffektivitet etter produktet har kommet på markedet (14).
13
Ebola-vaksiner
Den siste tiden har 15 vaksiner vært under utvikling (i Nord Amerika, Europa, Russland og Kina), med 4 hovedkandidater i forskjellige sene stadier av testing på mennesker. To vaksiner har kommet lengst: rVSV-ZEBOV og ChAd3-ZEBOV. Disse var hovedkandidater, og
kliniske studier startet i september 2014. Data på sikkerhet og immunogenisitet var klart i januar 2015 med gode resultater (15). I utgivelsen av The Lancet, desember 2016 konkluderte man med at rVSV-ZEBOV tilbyr betydelig beskyttelse mot Ebolavirussykdom, med ingen nye tilfeller hos vaksinerte individer fra dag 10 etter vaksinasjon i både randomiserte og ikke- randomiserte grupper (16). Før dette studiet var det ingen vaksiner som var godkjent for bruk eller beviselig gav beskyttelse mot Ebolavirussykdom.
14 Tabell 2. Oversikt over forskjellige type Ebola-vaksiner under utvikling,
hvilken fase de er i, lokalisering av studie og datoer for oppstart. (1)
15
Utfordringer:
Vaksineutvikling under en nødsituasjon
Vaksineutvikling er komplekst og tidskrevende, og typisk tar det flere tiår fra pre-kliniske studier til vaksinen blir godkjent for bruk. Denne tidsrammen gjør at man trinnvis må
generere og evaluere klinisk-, trygghets- og teknisk informasjon for å underbygge en avansert lisens-søknad. I nødsituasjoner finnes alternative prosedyrer hvor flere aktører, både
offentlige og private kan samarbeide for å spare tid (17).
Under foreligger mer detaljerte beskrivelser av utprøving av de to hovedkandidatene til en effektiv Ebola-vaksine. Problemet med raskt utviklende epidemier er at vaksiner kan prøves ut på friske mennesker, med gode sikkerhetsdata, men å etablere en fase III studie for å bevise effekt under en epidemi, har vist seg vanskelig å gjennomføre. Utfordringen er stor i U-land, hvor helsevesenet kan være nærmest ikke-eksisterende. Etablerte studiedesign som produserer valide klinisk data (f.eks. Randomiserte kontrollerte studier) kan være nærmest umulig å gjennomføre.
Kun en klinisk fase III vaksinestudie for Ebola har til dags dato produsert valide kliniske data.
Studien brukte en helt ny tilnærming og studie-design, som ikke er ideell, men synes å være en god metode for utprøving under ekstreme forhold med pågående epidemi.
Klinisk utprøving av Ebola-vaksinen rVSV-ZEBOV
Denne vaksinen har blitt studert i åtte fase I studier i Europa, Afrika og Nord-Amerika; et stort fase II studie i Liberia, og en fase III studie I Sierra Leone. Fase I studiene undersøkte bivirkninger, sikkerhetsprofil og immunogenisitet i friske individer. De vanligste
bivirkningene var smerte på injeksjonsstedet, myalgier og fatigue. I Genève i Sveits utviklet også 20-30 % av de frivillige lavgradig feber. Likevel støttet resultatene videre testing i fase II og fase III studier (18, 19).
Den 1. april 2015 i Basse-Guinée regionen av Guinea, startet den første kliniske randomiserte utprøvningen av vaksinen (rVSV-ZEBOV) rettet mot Zaire typen av Ebola-viruset. Denne utprøvingen ble ledet av WHO, sammen med helsedepartementet i Guinea, Leger uten
grenser, det Norske folkehelseinstituttet og andre internasjonale partnere. Vaksinen er utviklet av the Public Health Agency of Canada, og lisensiert til NewLink Genetics og Merck & Co (16).
16 Basse-Guinée var det eneste stedet i Guinea hvor det fortsatt tilkom nye tilfeller av
Ebolavirussykdom, og muligheten til å studere effekt var tilstede (20). Vaksinen er basert på et rekombinant, replikasjonskompetent vesikulær stomatitt virusbaserte vaksine, som
uttrykker et glykoprotein av Zaire-typen av viruset. Denne vaksinen lager en hurtig
antistoffrespons mot Ebolavirusets overflateprotein. På grunn av virusets høye mortalitet, ble studie-designet debattert frem og tilbake. Valg av metode falt på det som kalles en klynge- randomisert ringvaksinering. Ringvaksinering er definert som vaksinasjon av en
klynge/gruppe av individer i høyrisikogrupper, med bakgrunn av deres sosiale eller
geografiske kontakt til en diagnostisert indeksperson. Denne metoden ligner strategien som ble brukt for å utrydde Kopper på 1970-tallet (21).
Studiets metode:
Vaksineringsstrategien gikk ut på å identifisere alle nye tilfeller av ebolavirussykdom.
Deretter ble mennesker som hadde vært i nær kontakt med den smittede identifisert, og tilslutt mennesker som igjen hadde vært i kontakt med disse. Menneskene i disse klyngene ble randomisert 1:1 i grupper/blokker, for enten umiddelbar vaksinering eller utsatt vaksinering med rVSV-ZEBOV 21 dager etter påvist Ebola-virus hos indekspasienten. Mennesker over 18
Områder studien tok for seg (7).
17 år, som ikke var gravide eller ammende kunne inkluderes. Blokkrandomisering ble brukt, stratifisert av lokalisasjon og størrelse på ring (<20 vs. >20). Dette ble et åpent studium, da det ikke lot seg gjøre med blinding verken for pasienter eller Ebola-felt-arbeidere ved vaksineringstid. Derimot ble studie-teamene og laboratoriene blindet i forhold til hvilke grupper deltagerne kom fra. 10 dagers observasjonstid ble valgt ut i fra virusets
inkubasjonstid, og hovedmålsettingen for prosjektet var å undersøke om det var forskjell på nye antall ebolasmittede (laboratoriefunn av Ebola-virus i plasma, og kliniske symptomer) i de to forskjellige gruppene, for så å evaluere vaksinens effekt (21).
Funn og resultater:
Mellom den 1. april og 20. juni 2015 ble det definert 90 klynger, med en total populasjon på 7651 personer. 48 av klyngene (4123 mennesker), ble randomisert til umiddelbar vaksinasjon, og 42 klynger (3528 mennesker), ble randomisert til utsatt vaksinering. I den umiddelbare vaksinasjonsgruppen oppsto ingen nye tilfeller med kliniske symptomer (definert fra 10 dager etter randomisering) på Ebolavirussykdom, mens det i gruppen med utsatt vaksinering
oppstod 16 nye tilfeller fra 7 av klyngene. Dette kan vitne om en vaksine-effektivitet på 100
% (95KI 74,4-100; p=0,0036). På klyngenivå, med inklusjon av alle kvalifiserte, var vaksine- effektivitet 75,1 %, og 76,3 % med inklusjon av alle, henholdsvis for kvalifiserte og ikke kvalifiserte. 43 pasienter fikk mildere bivirkninger, hvor av en fikk en febril episode, uten sekvele (21).
Tolkning:
Resultatene indikerer at rVSV-ZEBOV-vaksinen kan være en effektiv og sikker måte å forhindre Ebolavirussykdom, og er sannsynligvis effektiv på populasjonsnivå under en epidemi ved ring-vaksinasjonsstrategi (21).
Designet
Ringvaksinasjon-designet ble valgt for gjennomførbarhet av forskningsmessige og av etiske grunner. En klinisk studie bød på store utfordringer på grunn av avtagende epidemi og begrenset helseinfrastruktur i Guinea. Insidensen av ebolasmitte i den generelle populasjonen var synkende, og små utbrudd oppsto plutselig i forskjellige regioner. Her hadde
ringvaksinasjonen en stor fordel. Designet tillot nemlig en mulighet for å spore epidemien og starte vaksinasjoner, selv om epidemien var avtagende. Slik kunne man likevel rekruttere et relativt høyt antall deltagere. I tillegg kunne alle deltagere i en gruppe identifiseres og vaksineres rundt samme tid og sted (22).
18 Forskningsmessig inkluderte studien samtidige kontrollgrupper for å trekke gode
konklusjoner fra innsamlet data. Om andre studiedesign hadde blitt brukt, ville det blitt vanskeligere å håndtere infeksjonsrate og folkehelsetiltak som begravelsesrutiner for å redusere smitte. Ved målrettet bruk av individer i høyrisikoområder økte studiens statistiske styrke og åpnet for vurdering ikke bare av vaksineeffektivitet, men også indirekte
vaksinasjonseffekter, for eksempel om ikke-vaksinerte individer er beskyttet når man lever i et miljø hvor andre er vaksinert (22).
Studiedesignet ble også valgt etter etiske betraktninger, spesielt sammenlignet med
randomiserte kontrollerte studier, som ofte blir sett på som gullstandarden. Da randomiseres individer til en vaksinasjonsgruppe eller til en placebo-kontroll-gruppe. RCT-designet ble vurdert som «ikke passende» grunnet nasjonale og internasjonale bekymringer med å la sårbare individer gå ubeskyttet mot Ebolavirussykdom, når en potensiell effektiv vaksine var tilgjengelig. Ringvaksinasjonen ble sett på som et forsvarlig alternativ, fordi alle deltagende parter ble vaksinert på et tidspunkt gjennom studiet (22).
Ebola-vaksinen ChAd3-ZEBOV
ChAd3-Zebov er en monovalent, replikasjonsdefekt type-3 vektorbasert adenovirus fra sjimpanse, som etter genmodifikasjon også uttrykker et glykoprotein fra Zaire-typen av Ebola-viruset. ChAd3-ZEBOV er den andre hovedkandidaten for en effektiv vaksine.
Vaksinen ble utviklet av Vaccine Research Center (VRC) ved det Nastional Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) i samarbeid med GlaxoSmithKline. To fase I kliniske studier startet opp i september 2014. Målet var å kartlegge sikkerhet,
bivirkningsprofil og immunogenisitet. Sikkerhetsdataene lignet i de to studiene, uten alvorlige bivirkninger. Centre Hospitalier Universitaire Vaudois, Lausanne, Sveits gjennomførte en fase I/IIa klinisk studie i forhold til sikkerhet og immunogenisitet. Studien var randomisert, dobbelt blind, placebo-kontrollert og dose-spesifikk, hvor deltagere mottok en intramuskulær lav-dose vaksine, høy-dose vaksine eller placebo. Sikkerhetsdata lignet de to første uten alvorlige bivirkninger, med milde til moderate bivirkninger som hodepine, fatigue, og sykdomsfølelse. Denne kliniske studien er det eneste placebo-kontrollerte, som rapporterte god sikkerhet med immunogenisitet. Ingen fase III kliniske studier med denne vaksinen er gjennomført. Det er heller ikke sikkert det blir gjennomført, på grunn av et lite utvalg og epidemiens tilbakegang (19).
19
Diskusjon
Neglisjerte sykdommer
Verdens helseorganisasjon (WHO) ble sterkt kritisert for at deres respons til Ebola-krisen kom altfor sent. Hvorfor skjedde dette, og hva kan vi lære om liknende utbrudd skjer i fremtiden? Ebola-viruset har vært kjent i nærmere førti år, men likevel har ingen villet
investere for å utvikle en vaksine. Økonomi og politikk er sannsynligvis årsaken: Man ser det ikke økonomisk gunstig før behovet er stort eller at et patogen truer verdensbefolkningen.
Dette gjelder ikke kun Ebola-krisen, men omhandler utviklingen av for eksempel nye antibiotika. Hvem skal investere?
Det tok fire måneder etter at WHO rapporterte et stort ebolautbrudd i Guinea i Vest-Afrika, som da allerede hadde spred seg til naboland som Liberia og Sierra Leone, før utbruddet ble erklært en akutt nødsituasjon for den internasjonale folkehelsen. Først da la WHO frem sine planer for å bekjempe Ebola-viruset. Hovedmålet var å stoppe Ebola-spredning i affiserte land innen 6-9 måneder og hindre internasjonal spredning. Likevel kom utbruddet ut av kontroll:
Innen februar 2015 var antall sannsynlig smittede og bekreftede tilfeller 23000 og 9000 rapporterte dødsfall. Samtidig var de fleste folkehelseeksperter enig i at disse tallene var et stort underestimat av utbredelsen og spredningen av sykdommen (7). Store ressurser ble brukt for å kartlegge epidemiologien og trekke frem et sviktende helsesystem. Mindre
oppmerksomhet ble gitt til den globale og lokale politiske- og økonomiske situasjonen, samt andre samfunnsmessige faktorer som ligger bak utviklingen av dette Ebola-utbruddet. I januar 2015 skrev Dr. Margaret Chan, generaldirektør i WHO sine refleksjoner angående den
pågående krisen;
«The Ebola outbreak points to the need for urgent change in three main areas: to rebuild and strengthen national and international emergency preparedness and response, to address the way new medical products are brought to market, and to strengthen the way WHO operates during emergencies» (23, 24).
Ebola-viruset har i utgangspunktet ikke samme potensial til å forårsake en epidemi
sammenlignet med for eksempel influensaepidemier. Viruset er i midlertidig svært virulent med en høy mortalitet, kun smittsomt dersom væsker fra et smittet individ kommer i kontakt med brutt hudbarriere eller slimhinner, og infiserte får tydelige symptomer som lett kan identifiseres. Man ville normalt forventet at de syke ble innlagt på en helseinstitusjon, men
20 under denne epidemien var man for sent ute med å innføre velkjente smitterutiner som kunne forhindret spredning (24).
Så hvordan skjedde da dette? Svaret ligger sannsynligvis ikke i patologien av sykdommen, men strukturen i global politikk og økonomi (24). Den sene responsen kan sees i sammenheng med dårlig overvåkningssystemer og offentlig helseinfrastruktur innad i landene. Dette gjorde at infeksjonen kunne spre seg lenge uten at noen reagerte. Når epidemien spredde seg til urbane områder, ble antallet smittet raskt overveldende med begrenset mulighet til isolasjon og behandling. Dårlig infeksjonskontroll resulterte i smitteoverføring også innad på
helseinstitusjoner og en kollaps av helsevesenet mange steder. Inadekvat sykdomsovervåking og dårlig rapportering resulterte i ufullstendig informasjon om utbruddets utstrekning (25).
Dette gjorde det vanskelig for WHO å reagere. Det er derfor neppe tilfeldig at epidemien rammet tre av de fattigste landene i verden: Liberia, Guinea, og Sierra Leone. Nummer 175, 179 og 183 av 187 land på «United Nations’ Human Development Index» (26). Deres helsesystem er ineffektivt og nærmest ikke-eksisterende i mange regioner (24).
Fattigdom som medvirkende årsak ble forsterket av helsevesenets ineffektive respons.
Helsesystemet ble i starten heller et sted for smitte, og akselererte spredning av infeksjonen til den generelle befolkningen. Disse faktorene kan ha mye av skylden til at viruset fikk god grobunn i disse landene. Forekomst av andre alvorlige sykdommer i de samme landene illustrer kompleksiteten: På de fire månedene før tiltak ble satt i gang av WHO ble det
rapportert 365 dødsfall på grunn av Ebola-viruset i Sierra Leone. I tillegg så man 845 dødsfall av diare, 790 av HIV/AIDS, 670 av tuberkulose, over 3000 av malaria, og 650 av meningitt.
Slike dødsfall har man sett i flere tiår, men det har aldri hatt fokus i disse landene (24).
Til tross for at Ebola-viruset har vært kjent i fire tiår, har ingen vaksine blitt utviklet frem inntil nylig. De harde fakta er at ingen private farmasøytiske selskaper er interessert i
vaksineutvikling for sykdommer som rammer de fattige, og som ikke kan betale gode penger for medikamenter. Dette gjelder ikke bare Ebola, sykdommer som Malaria og Chagas sykdom m.fl. blir neglisjerte av profitt-sultene farmasøytiske selskap. Hvem skal så investere for å forhindre katastrofelignende sitasjoner som denne, når industrien er dyktig og velvillig så lenge det er penger å tjene (24).
Potensielle løsninger
Farmasøytisk industri har over de siste tiårene i stor grad utviklet behandling for ulike tilstander i form av generisk utbytte. Betydelig økonomisk gevinst ved utvikling av
21
«kopimedisiner» har gjort at farmasøytisk industri har snudd ryggen til de fattige og man mangler fortsatt behandling og vaksiner for mange sykdommer. Enten har sykdommene vist seg vanskelige å behandle, de er sjeldne eller har lav markedsføringsverdi.
Offentlig-Privat-Partnerskap (PPP)
Partnerskap hjelper deltagere å utrette noe når de selv ikke klarer det alene eller gjør utviklingen mer kostnadseffektivt. Partnerskap kan løse komplekse utfordringer ved samkjøring av kompetanse, kunnskap og ressurser. Vanligvis inngås partnerskap mellom farmasøytiske selskap med offentlige institusjoner, en eller flere. Dette kan hjelpe den farmasøytiske industrien i øke produktivitet, hjelpe med finansieringen, og opprettholde utviklingen av nye medikamenter (27). Nye epidemiutbrudd kommer til å skje, og tidligere og nåværende helseinfrastruktur og helsesystemer etterlater en verden sårbare for epidemier.
Samtidig utvikles det stadig nye teknologi innen biomedisinsk forskning, som kan gi nye muligheter for å bekjempe sykdom. Den private sektoren burde kunne spille en kritisk rolle for å støtte den tradisjonelle offentlige responsen ved utbrudd og kan ha mye å bidra med ved en nødsituasjon. Tradisjonelt sett har de vært donorer, men de har også ekspertise og evner som kan være kritisk å utnytte, ikke bare for vaksineutvikling med også i forhold til logistikk, teknologi, dataledelse, finansielt og helsemessig (2).
Ebola og PPP:
De fleste fase I studier var utført av offentlige institusjoner, eller av mindre bioteknologiske bedrifter med offentlig finansiering. For Ebola har man sett svært lite til private investorer i fase I utviklingen, fordi tidligere filovirus-utbrudd har vært selv-limiterende og er derfor sannsynligvis ugunstig økonomisk. Likevel så man gjennom 2014-2016 flere nye typer samarbeid (28).
For å skjønne den spesifikke verdien hvordan det private bidro i form av PPPer under ebolakrisen må man separere de i tre grupper med hver sin rolle:
- Nasjonale operatører: En mangfoldig gruppe som inkluderer multinasjonale og lokale bedrifter i forskjellige størrelser. Det som holder dem sammen er deres lokale nærvær i affiserte land, bånd til samfunnet og beskyttelsesbehov for egen bedrift som
motivasjon for deltakelse.
22 - Ekspertselskaper: Disse bedriftene har en unik betydning på grunn av deres evner
innen helserespons. Uavhengig deres lokalisasjon, trengs deres ekspertise og ferdigheter under en krisesituasjon.
- Større private bidragsytere: En stor gruppe av internasjonale og nasjonale private bedrifter som engasjerer seg basert på deres sosiale ansvar eller drivkraft hos engasjerte ledere. Det kan være stor variasjon i forhold til når de velger å bli med, hvor lenge de er villige til å bidra, og hvor mye de bidrar.
Ekspertselskaper:
Deres rolle er å levere spesialiserte funksjoner til bruk ved en nødsituasjon uavhengig
lokalisasjon. Dette kan være logistisk-, teknologisk-, farmakologisk- og finansiell ekspertise.
Deres rolle under Ebola-utbruddet var å støtte responsen av det offentlige og tilby nye løsninger når problemer oppstod. I forhold til vaksineutvikling deltok større
farmasøytselskaper ved å bruke sine team, laboratorier, og evner for å utvikle vaksiner.
«Johnson & Johnson», «GlaxoSmithKline», «Merck and NewLink Genetics» og «Novavax»
investerte alle i Ebola-vaksineutvikling i forskjellige forskningsstadier. Mange av disse opprettet partnerskap med offentlige instanser som WHO og fond som «Wellcome Trust» og
«Gates Fundation» for å akselerere den private sektorens forskning og garanterte dem kjøpsavtaler. Her så man også at tilleggskostnader ble store, ettersom den private sektoren måtte bytte personale og produksjonsfokus fra andre forskningsprosjekter mot Ebola. Dette kunne løst seg mye tidligere, om man hadde investert før utbruddet (2).
PPP-bidragsytere under en epidemi. (2)
23
Konklusjon
Ring-vaksineringsstrategi ser ut til å være et godt studiedesign med produksjon av valid data ved avtagende epidemier hvor mortalitetsraten er høy. Designet gjør det mulig å spore
epidemien, starte vaksinasjoner og rekruttere et høyt antall deltagere. Bruk av kontrollgrupper øker studiens statistiske styrke og åpner for vurdering av vaksineeffekt og indirekte
vaksinasjonseffekter
Kartlegging av helseinfrastruktur, økonomi og politikk i fattige land bør prioriteres for finne tiltak for å øke den globale beredskapen og hindre smitteoverføring.
Man må på en global skala adressere og endre hvordan nye medisinske produkter bringes til markedet. En løsning kan være å danne offentlige-private-partnerskap, hvor aktører sammen kan løse komplekse utfordringer ved å samkjøre kompetanse, kunnskap og ressurser. Man burde prioritere å starte forskningsprosjekter og utvikle behandlinger før utbrudd skjer, og danne klarere retningslinjer for hvordan utviklingsprosessen av vaksiner under en epidemi hvor lite forskning tidligere har blitt utført.
Litteraturliste
1. WHO. Ebola vaccines, therapies, and diagnostics: WHO; 2015 [Available from:
http://www.who.int/medicines/emp_ebola_q_as/en/.
2. Forum WE. Managing the Risk and Impact of Future Epidemics: Options for Public- Private-Cooperation: World Economic Forum; 2015 [Available from:
http://www3.weforum.org/docs/WEF_Managing_Risk_Epidemics_report_2015.pdf.
3. Bray M. Pathogenesis of viral hemorrhagic fever. Curr Opin Immunol.
2005;17(4):399-403.
4. Nierle T, Jochum, B. Ebola: the failures of the international outbreak response:
Medecins Sans Frontieres; 2014 [Available from: http://www.msf.org/en/article/ebola- failures-international-outbreak-response.
5. Feldmann H, Geisbert TW. Ebola haemorrhagic fever. The Lancet.377(9768):849-62.
6. Meyers L, Frawley T, Goss S, Kang C. Ebola Virus Outbreak 2014: Clinical Review for Emergency Physicians. Ann Emerg Med. 2015;65(1):101-8.
7. Team WER. Ebola Virus Disease in West Africa — The First 9 Months of the Epidemic and Forward Projections. N Engl J Med. 2014;371(16):1481-95.
8. Mike B, Daniel S. C. Clinical manifestations and diagnosis of Ebola virus disease. In:
Jennifer M, editor. UpToDate. Waltham, MA: UpToDate; 2016.
9. Mike B, Daniel S. C. Epidemiology and pathogenesis of Ebola virus disease. In:
Jennifer M, editor. UpToDate. Waltham, MA.: UpToDate; 2016.
10. Geisbert TW, Young HA, Jahrling PB, Davis KJ, Larsen T, Kagan E, et al.
Pathogenesis of Ebola Hemorrhagic Fever in Primate Models : Evidence that Hemorrhage Is
24 Not a Direct Effect of Virus-Induced Cytolysis of Endothelial Cells. Am J Pathol.
2003;163(6):2371-82.
11. Baize S, Leroy EM, Georges-Courbot MC, Capron M, Lansoud-Soukate J, Debre P, et al. Defective humoral responses and extensive intravascular apoptosis are associated with fatal outcome in Ebola virus-infected patients. Nat Med. 1999;5(4):423-6.
12. Lanini S, Portella G, Vairo F, Kobinger GP, Pesenti A, Langer M, et al. Blood kinetics of Ebola virus in survivors and nonsurvivors. The Journal of Clinical Investigation.
2015;125(12):4692-8.
13. Hibberd PL. Approach to immunizations in healthy adults [Database]. Waltham, MA:
UpToDate; Nov 02, 2016 [Available from: https://www.uptodate.com/contents/approach-to- immunizations-in-healthy-adults.
14. initiative Ev. Stages of vaccine development [Available from:
http://www.euvaccine.eu/vaccines-diseases/vaccines/stages-development.
15. WHO. Vaccines: WHO; 2015 [Available from: http://www.who.int/medicines/ebola- treatment/emp_ebola_vaccines/en/.
16. WHO. Final trial results confirm Ebola vaccine provedes high protection against disease 2016 [Available from: http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2016/ebola- vaccine-results/en/.
17. Preiss S, Garçon N, Cunningham AL, Strugnell R, Friedland LR. Vaccine provision:
Delivering sustained & widespread use. Vaccine. 2016;34(52):6665-71.
18. Shuchman M. Ebola vaccine trial in west Africa faces criticism. The Lancet.
2015;385(9981):1933-4.
19. Pavot V. Leading Ebola Vaccine Candidates. Vaccination Research Open Journal.
2016;1(1):1-6.
20. Kmietowicz Z. Ebola vaccine trial results are "extremely promising," says WHO. BMJ (Clinical research ed). 2015;351:h4192.
21. Henao-Restrepo AM, Longini IM, Egger M, Dean NE, Edmunds WJ, Camacho A, et al. Efficacy and effectiveness of an rVSV-vectored vaccine expressing Ebola surface
glycoprotein: interim results from the Guinea ring vaccination cluster-randomised trial. The Lancet. 2015;386(9996):857-66.
22. Rid A, Miller FG. Ethical Rationale for the Ebola "Ring Vaccination" Trial Design.
Am J Public Health. 2016;106(3):432-5.
23. Organization DGotWH. Special Session of the Executive Board on Ebola. Geneva, Switzerland; 2015 25.01.2015.
24. Sanders DS, A Scott, V. Ebola epidemic exposes the pathology of the global economic and political system. Int J Health Serv. 2015.
25. Bell BP, Damon, I.K., Jernigan, D.B. Overview, Control Strategies, and Lessons Learned in the CDC response to the 2014-2016 Ebola Epidemic2016. Available from:
https://www.cdc.gov/mmwr/volumes/65/su/su6503a2.htm.
26. Programme UND. Human Development Report 2014: Reducing Vulnerabilities and Building Resistance. New York, NY; 2014.
27. Yildirim O, Gottwald M, Schüler P, Michel MC. Opportunities and Challenges for Drug Development: Public–Private Partnerships, Adaptive Designs and Big Data. Front Pharmacol. 2016;7(461).
28. Reperant LA, Burgwal LHMvd, Claassen E, Osterhaus ADME. Ebola: Public-private partnerships. Science. 2014;346(6208):433-4.
25