De farmaceutische industrie heeft ebola lang als een nichemarkt gezien: uitbraken waren sporadisch en onvoorspelbaar en kwamen alleen voor in de armere ontwikkelingslanden. Het leek daarom onwaarschijnlijk dat vaccinontwikkeling rendabel zou kunnen zijn. Vaccinontwikkelingstrajecten waren dan ook marginaal of niet aanwezig bij farmaceuten en het vaccinonderzoek op het gebied van ebola lag vooral bij academische centra. De ontwikkeling van ebolavaccins kwam pas van de grond nadat ebolavirus op de lijst van potentiële bioterreuragentia kwam te staan en er, na de aanslagen van 11 september 2001, geld beschikbaar kwam voor grotere vaccinprogramma’s.

Ebolastammen

Het ebolavirus (1) bestaat uit meerdere soorten, gebaseerd op genetische verschillen en genoemd naar hun geografische herkomst. De belangrijkste zijn Zaïre-ebolavirusssoort (ZEBOV) en de Sudan- ebolavirussoort (SEBOV). De soorten kunnen weer onderverdeeld zijn in stammen. De recente uitbraak in West-Afrika werd veroorzaakt door virussoort ZEBOV en virusstam Guinea. ZEBOV is veruit de meest virulente van alle ebolavirussoorten. Er is geen kruisneutralisatie beschreven van antistoffen tegen de verschillende ebolavirussoorten. Een vaccin dat antistoffen opwekt tegen een bepaalde soort zal vermoedelijk niet werken tegen een andere soort ebolavirus, maar waarschijnlijk wel tegen andere stammen van dezelfde soort.

Diermodellen

De ontwikkeling van een vaccin tegen het ebolavirus is volledig afhankelijk van diermodellen. Het merendeel van de kennis over ebolaziekte komt uit onderzoek in de niet-menselijke primaten (NMP N-Methyl-2-pyrrolidone (N-Methyl-2-pyrrolidone)), resusapen en makaken die beide rechtstreeks geïnfecteerd kunnen worden met ebolavirus. Er zijn ook knaagdiermodellen (zoals muis, hamster en cavia), maar die zijn alleen gevoelig voor infectie met geadapteerd ebolavirus van de Zaïrestam. In het verleden is gebleken dat de immuniteits- en beschermingsresultaten gevonden in deze knaagdiermodellen niet altijd overeenkwamen met die in de meer betrouwbare NMP-modellen. Om die reden zijn de vaccinconcepten die alleen in de knaagdiermodellen zijn getest nog niet beschikbaar voor versnelde toepassing in mensen.

De Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA Food and Drug Administration  (Food and Drug Administration )) schrijft voor dat registratie van vaccins zou kunnen worden toegestaan als er minimaal effectiviteitsgegevens beschikbaar zijn uit apenmodellen en veiligheids- en immuniteitsgegevens in de mens (de zogenoemde Animal Rule). Ook de EMA European Medicines Agency (European Medicines Agency), de registratie-autoriteit van medicijnen en vaccins in Europa, kan bij uitzonderlijke omstandigheden een vaccin registreren zonder uitgebreide effectiviteitsgegevens in de mens.

Ebola-immuniteit

Uit onderzoek in proefdieren is gebleken dat het ebolavirus een groot arsenaal aan middelen heeft om de ontwikkeling van immuniteit te onderdrukken. Dat is een belangrijke reden voor de hoge sterfte door infectie. Uit het feit dat er personen zijn die een ebola-infectie overleven blijkt niettemin dat het immuunsysteem onder gunstige omstandigheden in staat is een ebola-infectie op te ruimen. Tevens is geconstateerd dat personen die een infectie hebben overleefd immuun zijn voor herinfectie met dezelfde stam. Het lijkt er dus op dat het mogelijk moet zijn een beschermende immuniteit tegen ebola-infectie op te wekken.

Helaas is er weinig bekend over het karakter van de immuniteit tegen ebolavirus bij de mens. Recent onderzoek in 4 personen die geïnfecteerd waren tijdens de huidige uitbraak en herstelden na intensieve behandeling in de Verenigde Staten, laat zien dat er een belangrijke rol is voor de cellulaire immuniteit ofwel T-celimmuniteit (2). Aangezien er ook ebolaspecifieke antistoffen geproduceerd werden in deze personen tijdens de infectie en het feit dat er antistoffen worden aangetroffen in personen die zijn hersteld van ebola-infectie, moet ook de humorale immuunrespons belangrijk te zijn.

Uit de vaccinatie-experimenten in niet-menselijke primaten kan de relatieve rol van de cellulaire immuniteit ten opzichte van de humorale immuniteit in de bescherming tegen ebola, niet duidelijk worden vastgesteld. Het belang van de T-celimmuniteit is afhankelijk van het gebruikte vaccin. Daarentegen worden IgG Immunoglobulin G (Immunoglobulin G)-antilichamen tegen het enige oppervlakte-eiwit glycoproteïne (GP general practitioner (general practitioner)) van ebolavirus wél in alle experimenten aangetoond.

Samenvattend: Uit de literatuur kan worden opgemaakt dat voor natuurlijke bescherming tegen ebola een humorale respons waarschijnlijk belangrijk is in de vorm van IgG-antilichamen tegen GP en voor herstel een cellulaire immuniteit, waarbij vooral het nucleoproteïne (NP) een belangrijke rol lijkt te spelen. Vaccins moeten dus bij voorkeur deze typen immuunrespons opwekken.

Vaccinconcepten

Vrijwel elk denkbaar vaccinconcept voor ebola is in diermodellen getest. (3, 4) Vooralsnog zijn alleen die concepten die werken in niet-menselijke primaten van belang. Klassieke geïnactiveerde vaccins en subunitvaccins, bijvoorbeeld op basis van virusoppervlakte-eiwitten, zijn afgevallen omdat ze nauwelijks bescherming gaven. Momenteel zijn modernere varianten in ontwikkeling, met nieuwe inactivatietechnologieën en geavanceerde productiemethoden. Daarnaast zijn er vaccins op basis van levend verzwakte ebolastammen gemaakt, o.a. met recombinanttechnologie, maar omdat hun veiligheid niet kan worden gegarandeerd worden deze voorlopig niet verder ontwikkeld. Overgebleven zijn vooral de vectorvaccins. Dit zijn recombinantvirussen (geen ebola) waarin de genen van ebola-eiwitten zijn gekloneerd, in de meeste gevallen het gen voor GP, soms ook voor NP. Er zijn 2 soorten virale vectoren: de niet-replicerende vectoren, dat wil zeggen virussen die wel kunnen infecteren, maar zich niet kunnen vermenigvuldigen, en de replicerende vectoren, deze virussen kunnen zich wel vermeerderen, maar in beperkte mate. Daarnaast is er een nanodeeltjesvaccin in ontwikkeling dat bestaat uit het GP-eiwit geproduceerd in insectencellen.

De belangrijkste huidige vaccinkandidaten

ChAd3-ZEBOV (vaccinontwikkelaar: GSK GlaxoSmithKline (GlaxoSmithKline)/NIAID)

Dit vectorvaccin is een niet-replicerend recombinant chimpansee adenovirus type 3, waarin het GP-eiwitgen van ZEBOV is gekloneerd. Er is gekozen voor het chimpansee-adenovirus omdat mensen daar geen natuurlijke immuniteit tegen hebben. Eerdere studies met het humane adenovirus type 5 leerde dat bestaande natuurlijke immuniteit tegen het adenovirus de werking van het vaccin ernstig belemmert. Het ChAd3-ZEBOV-vaccinvirus infecteert cellen (maar kan zich niet vermeerderen) en zorgt dan voor de productie van het ebola GP, waardoor zowel een humorale als cellulaire immuunrespons tegen dit ebola-eiwit wordt opgewekt.

rVSV-ZEBOV (vaccinontwikkelaar: Merck/New Link Genetics/Public Health Agency of Canada)

Vesiculair Stomatitis Virus is een niet-humaan virus dat zich beperkt kan vermenigvuldigen in de mens. Dit vectorvaccin is dus replicerend, maar met mate. Ook in dit virus is het gen voor ZEBOV GP gekloneerd, maar in dit virus wordt het GP-eiwit ingebouwd in het virusdeeltje waardoor een sterke humorale immuunrespons wordt opgewekt. Daarnaast wordt er een cellulaire respons tegen GP opgewekt als reactie op de replicatie van het virus na infectie.

Ad26-EBOV en MVA-EBOV (vaccinontwikkelaar: Johnson & Johnson-Crucell en Bavarian Nordic)

Dit is een uniek vaccinconcept omdat het bestaat uit 2 verschillende componenten, geproduceerd door 2 verschillende fabrikanten. De vaccins moeten na elkaar gegeven worden. De eerste component is vergelijkbaar met het vectorvaccin van GSK: een niet-replicerend recombinant adenovirus-26 dat het GP-gen van ebolavirus Zaïre bevat. Het tweede (vector)-vaccin is een niet-replicerend recombinant verzwakt vacciniavirus (MVA) dat hetzelfde ebola Zaïre GP-gen bevat, maar ook het ebola Sudan GP-gen en het Marburgvirus GP-gen. Dit tweedelige vaccinconcept bestaat uit een eerste vaccinatie, voor de zogenoemde priming van de immuunrespons, met het Ad26-EBOV, en een vervolgvaccinatie met het MVA-EBOV voor het opwekken van een boosterrespons. Door deze prime boost vaccincombinatie kan de immuunrespons tegen het ebolavirus GP sterk worden verhoogd.

EBOV GP-nanodeeltjesvaccin (vaccinontwikkelaar:Novavax)

Novavax heeft GP-nanodeeltjes geproduceerd in insectencellen met behulp van recombinant baculovirus, een insectenvirus. Als basis diende het GP-gen van de ebolastam die de huidige uitbraak veroorzaakt. De gezuiverde eiwitten in combinatie met een sterk adjuvans bleken het eerste subunitvaccin dat bescherming tegen ebolaziekte geeft in niet-menselijke primaten. Daarom wordt het getest in een fase I-klinische studie.

---

Tabel 1 Overzicht van de ebolavaccins die in ontwikkeling zijn (klik op de tabel voor een vergrote weergave)

 

 

---

Humane klinische studies

De recente ebola-uitbraak in West-Afrika heeft het klinische programma voor kandidaatvaccins versneld. Voor de selectie van vaccins geschikt voor humane fase II/III trials is als voorwaarde genomen dat er beschermende immuniteit is gemeten in NMP-studies en er humane fase I-studies in gezonde vrijwilligers gedaan zijn. Voor de meeste vaccinkandidaten was dat nog niet het geval en deze voorstudies zijn daarom versneld uitgevoerd.

Fase I

De resultaten van de fase I-studie met ChAd3-ZEBOV zijn recent gepubliceerd. (5) In totaal ontvingen 10 gezonde volwassenen een dosis van 2×1010 virusdeeltjes, een tweede groep van 10 personen kreeg 2×1011 virusdeeltjes intramusculair. Er waren geen ernstige bijwerkingen en de hoogste dosering gaf ook de hoogste antilichaamrespons en T-celrespons tegen het GP-eiwit.

Het rVSV-ZEBOV-vaccin werd getest in 52 vrijwilligers in 2 fase I-studies. (6) In beide studies ontvingen 3 personen een placebo en 10 personen ontvingen ofwel 3x106 of 20x106 viruseenheden. Er werden geen ernstige bijwerkingen gerapporteerd, maar er werden wel meer bijwerkingen gevonden dan bij ChAd3-ZEBOV. Er werd een beperkte hoeveelheid van het (replicerende) vectorvirus in het bloed aangetroffen gedurende 1 week, maar niet meer na 2 weken. De hoogste vaccindosis gaf de hoogste antistofrespons, de T-celrespons was niet gemeten in deze studie.

Een fase I-studie van de Ad26-EBOV- en MVA-EBOV-combinatie is uitgevoerd in Engeland en de Verenigde Staten, de resultaten zijn nog niet bekend. Additionele fase I-studies zijn gepland in enkele Afrikaanse landen, maar na politieke problemen met de trial in Ghana is het onduidelijk of die uitgevoerd zullen worden. Er zijn nog geen resultaten gerapporteerd voor het Novavaxvaccin.

Fase II/III

Onder regie van de World Health Organization (WHO World Health Organization (World Health Organization )) zijn de klinische fase II/III-studies tijdens de huidige ebola-uitbraak ontworpen om zoveel mogelijk personen te kunnen includeren en maximale informatie uit de studies te kunnen krijgen. De ontwerpen zijn gemaakt toen het vooruitzicht was dat de ebola-epidemie nog geruime tijd zou aanhouden. Helaas werden de studies door onder andere logistieke problemen enkele maanden vertraagd, maar ze zijn uiteindelijk wel van start gegaan.

In Liberia werd een gerandomiseerde en gecontroleerde effectiviteitsstudie gestart met 3 groepen van oorspronkelijk gepland elk 9000 personen. Een groep krijgt het ChAd3-ZEBOV-vaccin, een tweede groep het rVSV-ZEBOV-vaccin en er is 1 controleplacebogroep. De laatste stand van zaken is dat er niet meer dan 1500 vrijwilligers zijn gerekruteerd voor deze studie.

In Sierra Leone loopt een gefaseerde studie in 6000 eerstelijnshulpverleners. Daarbij kreeg een eerste groep het rVSV-ZEBOV-vaccin toegediend, de volgende groep ontvangt het rVSV-ZEBOV-vaccin zodra uit de eerste groep effectiviteit van het vaccin zal blijken. Tot op heden zijn 3.000 personen gevaccineerd in deze studie.

In Guinee lopen 2 studies. De eerste studie maakt gebruik van ringvaccinatie, waarbij groepen personen rondom ebolapatiënten op vrijwillige basis werden gevaccineerd met rVSV-ZEBOV. Het idee is dat deze aanpak de verspreiding van het virus kan indammen. Er zijn 90 ringen van in totaal 7651 personen geïncludeerd, waarvan 48 ringen, met uiteindelijk 2014 personen, die direct werden gevaccineerd en 42 ringen, met uiteindelijk 1498 personen, die na 3 weken werden gevaccineerd. De tussentijdse resultaten van deze studie zijn recent gepubliceerd (8) en waren veelbelovend: in de direct gevaccineerde groep kwamen in de 10 dagen (de geschatte gemiddelde incubatietijd van het virus) na vaccinatie geen ebolagevallen voor, in de (controle) groep die later werden gevaccineerd waren er in die zelfde periode 16 ebolagevallen (dus toen zij nog niet gevaccineerd waren). Geen van de gevaccineerde personen kreeg ebola gedurende de rapportageperiode.

De tweede studie betreft het vaccineren van eerstelijns hulpverleners met rVSV-ZEBOV. Tot op heden zijn 800 van de geplande 1200 vaccinaties binnen deze studie uitgevoerd.

De vorderingen van de diverse trials worden door de WHO bijgehouden op een speciale website. (7)

Conclusie

Een complicatie bij de ontwikkeling van een ebolavaccin is dat het moeilijk is de werkzaamheid ervan te testen. Vóór 2014 waren uitbraken te beperkt in omvang en duur om tijdig een vaccinwerkzaamheidsstudie te kunnen starten, mochten vaccins al in het stadium zijn dat dit een optie zou zijn geweest. Met de ongekend grote ebola-uitbraak in 2014 en 2015 deed die mogelijkheid zich voor het eerst wel voor. Drie vaccinkandidaten bleken ver genoeg ontwikkeld om een klinisch fase II/III-programma te kunnen starten. Die programma’s werden, met medewerking van de WHO en andere regulatoire autoriteiten drastisch versneld om nog tijdens de uitbraak te kunnen worden uitvoerd. Nu blijkt dat die versnelling in sommige gevallen net niet genoeg is geweest: bij de start van de werkzaamheidsstudies was het aantal ebolapatiënten al sterk afgenomen. Hoewel dat uiteraard zeer goed nieuws is vanuit humanitair- en volksgezondheidsperspectief, belemmert het de directe beoordeling van de effectiviteitsstudies van de vaccins. Voor de meeste studies zal dus moeten worden afgewacht of de klinische studies genoeg data zullen opleveren om de vaccineffectiviteit te kunnen beoordelen. Hoe dan ook zullen de studies informatie geven over de veiligheid van de vaccins en over de inductie van een immuunrespons na vaccinatie. Het goede nieuws is dat de eerste resultaten uit de studie in Guinee die het vroegst gestart is zeer bemoedigend zijn.

Auteurs

W. Luytjes, P. Kaaijk, virologen, Centrum Infectieziektebestrijding RIVM, Bilthoven

Correspondentie

Willem.luytjes@rivm.nl