Pochopení imunitní odpovědi na dvě různé vakcíny proti meningitidě

EPIDEMIOLOGIE

Neisseria meningitidis je celosvětově významnou příčinou meningitidy a septikémie. Polysacharidová kapsle je důležitým virulentním faktorem způsobujícím invazivní onemocnění. Séroskupina meningokokového kmene je určena biochemickým složením polysacharidového pouzdra. Existuje 13 různých polysacharidových kapslí, ale pouze A, B, C, W a Y běžně způsobují invazivní infekce. Zejména séroskupiny A, C, W a Y odpovídají za > 70 % meningokokových onemocnění v Severní Americe, séroskupiny B a C jsou zodpovědné za velkou většinu onemocnění v Evropě a séroskupina A způsobuje cyklické epidemie meningitidy v pásu africké meningitidy, včetně nedávné epidemie v letech 2009/2010.

Vzhledem k rychlé progresi a vážným následkům meningokokového onemocnění je zásadní primární prevence, které je nejúčinněji dosaženo očkováním. Při absenci vakcíny séroskupiny B představují kvadrivalentní vakcíny proti séroskupinám ACW & Y nejširší mechanismus kontroly meningokokového onemocnění na celém světě. Ochrana vyvolaná těmito vakcínami se opírá o antikapsulární polysacharidové protilátky.

MENINGOKOKOVÉ POLYSACHARIDOVÉ A KONJUGÁTOVÉ VAKCÍNY

Polysacharidové ACWY vakcíny se skládají z čistého kapsulárního polysacharidu z každé ze čtyř séroskupin a jsou široce používány od konce 70. let 20. století. Nicméně, stejně jako polysacharidové vakcíny proti jiným zapouzdřeným bakteriím, meningokokové polysacharidové vakcíny jsou u malých dětí špatně imunogenní, nevyvolávají dlouhotrvající imunitní reakce[5] a nemusí snižovat nosohltanové nosičství. Novější konjugované vakcíny se skládají z kapsulárních oligosacharidů chemicky spojených s proteinovým nosičem. Konjugace polysacharidu na proteinový nosič umožňuje nábor pomoci příbuzných T buněk s následnou expozicí antigenu vyvolávajícímu zesílenou protilátkovou odpověď a imunologickou paměť.

Tato studie si klade za cíl prozkoumat nové aspekty imunitních reakcí B buněk na meningokokové polysacharidové a konjugované vakcíny. Abychom toho dosáhli, podáme kvadrivalentní ACWY polysacharidovou vakcínu (MenACWY-PS) a kvadrivalentní ACWY konjugovanou vakcínu (MenACWY-CRM) obsahující kapsulární oligosacharidy séroskupin A, C, W-135 & Y konjugované na CRM197 mutantní toxoidní záškrt dopravce dospělým dobrovolníkům. Každá z těchto vakcín obsahuje různá množství kapsulárního antigenu (viz tabulka 1). Polysacharidová vakcína obsahuje 50 ug polysacharidu z každé ze 4 séroskupin, zatímco konjugát má 10 ug A a 5 ug každé z C, W a Y.

Nedávná studie s použitím MenACWY-PS a MenACWY-CRM provedená Oxford Vaccine Group (Understanding the Immune Response to Meningitis Vaccines, OXREC 09/H0606/20, Eudrac 2007-001349-17) ukázala předběžné důkazy rozdílu v odpovědích B buněk na polysacharidové a konjugované meningokokové vakcíny. Nicméně matoucím faktorem při interpretaci dat z této studie byl rozdíl v množství kapsulárního antigenu obsaženého v každém ze dvou typů vakcín použitých ve studii.

Plná dávka polysacharidové vakcíny MenACWY-PS obsahuje 50 µg kapsulárního antigenu MenA, MenC, MenW a MenY. Konjugovaná vakcína MenACWY-CRM obsahuje 10 µg kapsulárního antigenu MenA a po 5 µg MenC, MenW a MenY.

Současná studie je navržena tak, aby porovnala jak plnou dávku MenACWY-PS, tak 1/5 dávky MenACWY-PS (která obsahuje 10 µg každé séroskupiny) s plnou dávkou MenACWY-CRM. To bude rozlišovat mezi odpovědí závislou na dávce polysacharidu a skutečnou polysacharidovou vakcínou vs. odpovědí na konjugovanou vakcínu. Konkrétně se zaměřujeme na zkoumání thymu dependentní nebo thymu nezávislé povahy imunitní odpovědi na polysacharidové a konjugované meningokokové vakcíny, v daném pořadí.

IMUNITNÍ REAKCE NEZÁVISLÉ A ZÁVISLÉ NA thymu

Antigeny nezávislé na brzlíku (TI) jsou definovány svou schopností indukovat imunitní reakce u myší s deficitem T-buněk nebo athymických myší. Podobně jako u jiných molekul s vysokou molekulovou hmotností s repetitivními strukturami jsou polysacharidové vakcinační antigeny dále klasifikovány jako TI antigeny typu 2. Opakující se polysacharidové epitopy zesíťují BCR antigenně specifických B lymfocytů, spouštějí aktivační signály a stimulují proliferaci a diferenciaci na plazmatické buňky vylučující protilátky. Absence pomoci T buněk brání generování paměťových B buněk.

Předpokládá se, že TI odpovědi jsou z velké části zprostředkovány B buňkami marginální zóny (MZB), které dozrávají v marginální zóně sleziny. Tento kompartment je u dětí do dvou let špatně vyvinut, což má za následek neúčinnou anti-polysacharidovou imunitní odpověď v této věkové skupině. Studie na myších odhalily důležitou roli další podskupiny zralých B buněk, B1b buněk, v adaptivní imunitě. Na rozdíl od vývoje konvenční paměti B lymfocytů, která vyžaduje vytvoření zárodečných center a T lymfocytů, dochází k rozvoji dlouhotrvajících protilátkových odpovědí zprostředkovaných B1b buňkami nezávisle na pomoci T lymfocytů.

Naproti tomu konjugované vakcíny působí jako antigeny závislé na thymu (TD). Vazba polysacharidové skupiny na antigenně specifické receptory B buněk umožňuje příjem konjugátu polysacharidového proteinu a zpracování klasickou cestou MHC třídy II. Peptidy odvozené z nosného proteinu jsou prezentovány příbuzným CD4+ T pomocným buňkám, které poskytují signály pro další diferenciaci B buněk.

Odezvy TD jsou zprostředkovány folikulárními B buňkami (FOB), s tvorbou plazmatických buněk secernujících protilátky a paměťových B buněk, schopných reagovat na další specifickou antigenní výzvu[10]. Nedávná práce provedená v Oxford Vaccine Group naznačuje, že pneumokokové polysacharidové a konjugované vakcíny indukují buňky B1b a FOB. Tato studie bude zkoumat, zda to platí také pro meningokokové konjugované a polysacharidové vakcíny. To bude provedeno analýzou různých populací B buněk produkovaných v reakci na plnou dávku polysacharidové vakcíny, 1/5 polysacharidové vakcíny a konjugované vakcíny pomocí nových imunologických technik vyvinutých v našich laboratořích.

HYPORESPOZIVNOST

Vakcínou vyvolaná hyporeaktivita je neschopnost vyvolat přeočkování alespoň stejné velikosti, jako je ta, která je vyvolána primární dávkou. Bylo prokázáno, že předchozí očkování meningokokovou polysacharidovou vakcínou zhoršuje protilátkové odpovědi na následné meningokokové polysacharidové nebo konjugované vakcíny. Design této studie umožní zkoumat fenomén hyporeaktivity vyvolané polysacharidy u kvadrivalentních meningokokových vakcín na úrovni odpovědí paměťových B buněk a plazmatických buněk.

SEROGROUP A

Na rozdíl od polysacharidových kapslí na bázi kyseliny sialové séroskupin B, C, W-135 a Y, meningokokové kapsle séroskupiny A jsou složeny z N-acetylmanosaminfosfátu. Obyčejné polysacharidové vakcíny séroskupiny A vykazují neočekávanou imunogenicitu u malých kojenců. Tyto výsledky naznačují, že pravděpodobně kvůli své chemické struktuře nemusí být polysacharid skupiny A imunitním systémem zpracován jako klasický TI antigen. Tato studie bude testovat hypotézu, že folikulární B buňky jsou produkovány jako odpověď na složku séroskupiny A MenACWY-PS, a naopak buňky marginální zóny nebo B1b jsou produkovány jako odpověď na složku séroskupiny C stejné vakcíny. Tato studie bude také testovat hypotézu, že folikulární B buňky jsou produkovány jako odpověď na složky séroskupin A a C MenACWY-CRM.

REPERTOÁR PROTILÁTKY

Humorální reakce člověka je anticipační; potenciální specifická protilátka existuje dříve, než se setká s rozsáhlou sbírkou antigenu, se kterou se setká během života jedince. Základem tohoto různorodého repertoáru je mnohočetné genové segmenty obsahující variabilní oblast molekuly protilátky. Možnost náhodného kombinování každého segmentu VD & J přináší do repertoáru kombinatorickou rozmanitost. Během přeskupení mohou být další nukleotidy přidány nebo odstraněny ze spojení genových segmentů, nazývané junkční diverzita. Kromě toho během zrání protilátkové odpovědi dochází k somatické hypermutaci variabilní oblasti během proliferace B buněk v germinálních centrech. To je základem zvýšení afinity protilátek v sekundárních odpovědích na antigen. Tyto mechanismy pomáhají vytvořit potenciální repertoár až 1016 molekul protilátek.

Předchozí studie ukázaly, že lidská humorální odpověď na specifické antigeny je omezena v diverzitě u jednotlivce a napříč populacemi, přičemž se používá omezený počet genů pro variabilní oblast kódující protilátky. Tyto studie se spoléhaly na tradiční vektorové klonování a Sangerovo sekvenování přeuspořádaných lokusů těžkého řetězce jednotlivých buněk a jsou omezeny rozsahem jejich analýzy potenciálního repertoáru.

Masivní paralelní sekvenování a emulzní PCR jsou nové výkonné nástroje umožňující rozsáhlé sekvenování DNA s potenciálem simultánně sekvenovat až jeden milion čtení na běh. Tyto techniky byly použity ke zkoumání potenciálního repertoáru protilátek u zebřičky, repertoáru lidských protilátek ve specifických podskupinách B buněk[20] a ke stanovení klonality leukemoidních buněk. Tato studie si klade za cíl porovnat repertoár VDJ v populacích paměťových B buněk před a po polysacharidové a konjugované vakcinaci ACWY.

ANALÝZA GENETICKÝCH VLIVŮ NA IMUNITNÍ ODPOVĚĎ

Dalším aspektem, který má být v této studii hodnocen, je dopad genetických faktorů na odpověď na imunizaci. Dvojité studie na několika vakcínách včetně spalniček, příušnic a zarděnek prokázaly vysokou dědičnost odpovědí protilátek na vakcínu. Některé genetické asociace již byly identifikovány mezi geny adaptivní a vrozené imunitní reakce a některými vakcínami, například alelami lidského leukocytárního antigenu (HLA) a protilátkovými reakcemi proti spalničkám a IL-1p polymorfismy a reakcemi na vakcínu proti hepatitidě B. Tyto studie byly v malém měřítku a byly založeny na jednotlivých kandidátních genech a rozsah, v jakém genetická variace přispívá k odpovědím na vakcínu, zůstává nedostatečně objasněn. Vhled do toho, jaké genetické varianty ovlivňují reakce na konkrétní vakcíny, pomůže identifikovat kritické imunitní cesty vedoucí k ochraně po očkování a povede k výrobě účinnějších vakcín. Kromě toho identifikace genů, které mohou hrát důležitou roli v infekci divokého typu, umožní lepší pochopení patogeneze onemocnění, což může vést k vývoji nových terapií.

Krevní vzorky získané v této studii poskytují zdroj DNA a mohou pak přispět k DNA bance sdružující vzorky z několika různých studií Oxford Vaccine Group. Tyto vzorky DNA pak mohou být použity pro analýzu genetických faktorů ovlivňujících reakci hostitele na vakcíny obdržené v příslušných studiích v celém genomu. K této extrakci a uchovávání DNA dojde pouze se zvláštním souhlasem účastníků a DNA nebude analyzována za žádným jiným účelem, než je posouzení faktorů ovlivňujících imunitní odpověď na vakcíny. Sérum, které zbylo po separaci buněčné zátky pro extrakci DNA, bude také uloženo a mohou na něm být také provedeny další imunologické testy, jako je kvantifikace funkční protilátky pomocí sérové ​​baktericidní aktivity.

SOUHRN

Tato studie si klade za cíl podrobně prozkoumat aspekty odpovědi B buněk na konjugované a polysacharidové kvadrivalentní meningokokové vakcíny u zdravých dospělých za použití řady nových laboratorních metod.