Forståelse af immunresponset på to forskellige meningitisvacciner

EPIDEMIOLOGI

Neisseria meningitidis er en globalt vigtig årsag til meningitis og septikæmi. Polysaccharidkapslen er en vigtig virulensfaktor til at forårsage invasiv sygdom. Serogruppen af ​​en meningokok-stamme bestemmes af den biokemiske sammensætning af polysaccharidkapslen. Der er 13 forskellige polysaccharidkapsler, men kun A, B, C, W og Y forårsager almindeligvis invasive infektioner. Især serogruppe A, C, W og Y står for >70% af meningokoksygdomme i Nordamerika, serogrupper B & C er ansvarlige for langt størstedelen af ​​sygdommen i Europa, og serogruppe A forårsager cykliske meningitisepidemier i det afrikanske meningitisbælte, inklusive det nylige udbrud i 2009/2010.

I betragtning af den hurtige progression og alvorlige følgesygdomme efter meningokoksygdom er primær forebyggelse afgørende, og dette opnås mest effektivt ved vaccination. I fravær af en serogruppe B-vaccine repræsenterer quadrivalente vacciner mod serogrupper ACW & Y den bredeste mekanisme til kontrol af meningokoksygdom på verdensplan. Beskyttelse induceret af disse vacciner er afhængig af anti-kapsulær polysaccharid antistoffer.

MENINGOKOKPOLYSAKKARID OG KONJUGATVACCINER

Polysaccharid ACWY-vacciner består af rent kapselpolysaccharid fra hver af de fire serogrupper og har været i udbredt brug siden slutningen af ​​1970'erne. Men i lighed med polysaccharidvacciner mod andre indkapslede bakterier er meningokokpolysaccharidvacciner dårligt immunogene hos små børn, fremkalder ikke langvarige immunresponser[5] og reducerer muligvis ikke nasopharyngeal transport. Nyere konjugatvacciner består af kapseloligosakkarider kemisk forbundet med en proteinbærer. Konjugering af et polysaccharid til en proteinbærer muliggør rekruttering af beslægtet T-cellehjælp med efterfølgende eksponering for antigen, hvilket fremkalder en forstærket antistofrespons og immunologisk hukommelse.

Denne undersøgelse har til formål at undersøge nye aspekter af B-cellernes immunrespons på meningokokpolysaccharid og konjugatvacciner. For at opnå dette vil vi administrere en quadrivalent ACWY-polysaccharidvaccine (MenACWY-PS) og en quadrivalent ACWY-konjugatvaccine (MenACWY-CRM) indeholdende kapseloligosakkarider af serogruppe A, C, W-135 & Y konjugeret til en CRM197-diphtheriaxant transportør til voksne frivillige. Hver af disse vacciner indeholder forskellige mængder kapselantigen (se tabel 1). Polysaccharidvaccinen har 50 µg polysaccharid fra hver af de 4 serogrupper, mens konjugatet har 10 µg A og 5 µg af hver af C, W & Y.

Et nyligt forsøg med MenACWY-PS og MenACWY-CRM udført af Oxford Vaccine Group (Understanding the Immune Response to Meningitis Vaccines, OXREC 09/H0606/20, Eudract 2007-001349-17) viste foreløbige beviser for en forskel i B-celleresponser til polysaccharid og konjugering af meningokokvacciner. En forvirrende faktor ved fortolkningen af ​​dataene fra dette forsøg har imidlertid været forskellen i mængden af ​​kapselantigen indeholdt i hver af de to typer vacciner, der blev brugt i undersøgelsen.

Fulddosis MenACWY-PS polysaccharidvaccine har 50 µg hver af MenA, MenC, MenW og MenY kapselantigen. MenACWY-CRM konjugatvaccine indeholder 10 µg MenA kapselantigen og 5 µg hver af MenC, MenW og MenY.

Den nuværende undersøgelse er designet til at sammenligne både den fulde dosis MenACWY-PS og en 1/5-dosis af MenACWY-PS (som indeholder 10 µg af hver serogruppe) med en fuld dosis MenACWY-CRM. Dette vil skelne mellem et polysaccharid-dosisafhængigt respons og et ægte polysaccharidvaccine versus konjugatvaccinerespons. Især sigter vi på at undersøge den thymus-afhængige eller thymus-uafhængige karakter af immunresponset på henholdsvis polysaccharid- og konjugerede meningokokvacciner.

THYMUS UAFHÆNGIGE OG THYMUS AFHÆNGIGE IMMUNE RESPONER

Thymus-uafhængige (TI) antigener er defineret ved deres evne til at inducere immunresponser i T-celle-deficiente eller athymiske mus. Til fælles med andre højmolekylære molekyler med gentagne strukturer klassificeres polysaccharidvaccineantigener yderligere som Type 2 TI-antigener. De gentagne polysaccharidepitoper tværbinder BCR af antigenspecifikke B-celler, udløser aktiveringssignaler og stimulerer proliferation og differentiering til antistof-udskillende plasmaceller. Fraværet af T-cellehjælp udelukker dannelsen af ​​hukommelses-B-celler.

TI-responser menes i vid udstrækning at være medieret af marginale zone B-celler (MZB), som modnes i miltens marginale zone. Dette rum er dårligt udviklet hos børn under to år, hvilket resulterer i en ineffektiv anti-polysaccharid immunrespons i denne aldersgruppe. Murine undersøgelser har afsløret en vigtig rolle for en yderligere undergruppe af modne B-celler, B1b-celler, i adaptiv immunitet. I modsætning til udviklingen af ​​konventionel B-cellehukommelse, som kræver dannelse af germinale centre og T-celler, sker udviklingen af ​​B1b-cellemedierede langvarige antistofresponser uafhængigt af T-cellehjælp.

I modsætning hertil fungerer konjugerede vacciner som thymus-afhængige (TD) antigener. Binding af polysacchariddelen til antigenspecifikke B-cellereceptorer muliggør optagelse af polysaccharidproteinkonjugatet og bearbejdning via den klassiske MHC klasse II-vej. Peptider afledt af bærerproteinet præsenteres for beslægtede CD4+ T-hjælperceller, som giver signaler til yderligere B-celledifferentiering.

TD-reaktioner medieres af follikulære B-celler (FOB), med generering af antistofudskillende plasmaceller og hukommelses-B-celler, der er i stand til at reagere på yderligere specifik antigen udfordring[10]. Nyligt arbejde udført ved Oxford Vaccine Group tyder på, at pneumokokpolysaccharid- og konjugatvacciner inducerer henholdsvis B1b- og FOB-celler. Denne undersøgelse vil undersøge, om dette også gælder for meningokokkonjugat- og polysaccharidvacciner. Dette vil blive gjort ved at analysere de forskellige populationer af B-celler produceret som reaktion på fulddosis polysaccharidvaccine, 1/5 polysaccharidvaccine og konjugatvaccine ved hjælp af nye immunologiske teknikker udviklet i vores laboratorier.

HYPORESPONSIVITET

Vaccine-induceret hyporespons er den manglende evne til at igangsætte et booster-respons af mindst samme størrelsesorden som det, der produceres på priming-dosis. Tidligere vaccination med meningokokpolysaccharidvaccine har vist sig at forringe antistofreaktioner på efterfølgende meningokokpolysaccharid- eller konjugatvacciner. Designet af denne undersøgelse vil muliggøre undersøgelse af fænomenet polysaccharid-induceret hyporesponsivitet i quadrivalente meningokokvacciner på niveauet af hukommelses-B-celle- og plasmacelle-responser.

SEROGRUPPE A

I modsætning til de sialinsyrebaserede polysaccharidkapsler i serogruppe B, C, W-135 & Y, er serogruppe A meningokokkapsler sammensat af N-acetylmannosaminphosphat. Almindelige serogruppe A-polysaccharidvacciner viser uventet immunogenicitet hos små spædbørn. Disse resultater tyder på, at gruppe A-polysaccharid måske på grund af dets kemiske struktur ikke kan håndteres af immunsystemet som et klassisk TI-antigen. Denne undersøgelse vil teste hypotesen om, at follikulære B-celler produceres som reaktion på serogruppe A-komponenten af ​​MenACWY-PS, og derimod produceres marginalzone- eller B1b-celler som reaktion på serogruppe C-komponenten i den samme vaccine. Denne undersøgelse vil også teste hypotesen om, at follikulære B-celler produceres som reaktion på serogruppe A og C komponenter i MenACWY-CRM.

ANTIKROPSREPERTOIRE

Den menneskelige humorale reaktion er foregribende; potentielt specifikt antistof eksisterer før man støder på den omfattende samling af antigen, man støder på i løbet af et individs levetid. Grundlaget for dette mangfoldige repertoire er de multiple gensegmenter, der omfatter den variable region af antistofmolekylet. Potentialet for hvert VD & J-segment at kombinere tilfældigt introducerer kombinatorisk mangfoldighed til repertoiret. Under omlejring kan yderligere nukleotider tilføjes til eller fjernes fra forbindelsen mellem gensegmenterne, kaldet junctional diversitet. Under modning af antistofresponset sker der endvidere somatisk hypermutation af den variable region under B-celleproliferation i germinalcentrene. Dette ligger til grund for stigningen i antistofaffinitet i sekundære reaktioner på antigen. Disse mekanismer hjælper med at skabe et potentielt repertoire på op til 1016 antistofmolekyler.

Tidligere undersøgelser har vist, at det humane humorale respons på specifikke antigener er begrænset i mangfoldighed inden for individet og på tværs af populationer, idet et begrænset antal antistof, der koder for variable regiongener, bliver brugt. Disse undersøgelser har været afhængige af traditionel vektorkloning og Sanger-sekventering af omarrangerede tunge kæde loci af enkeltceller og er begrænset i omfanget af deres analyse af potentielt repertoire.

Massiv parallel sekventering og emulsions-PCR er kraftfulde nye værktøjer, der muliggør DNA-sekventering i stor skala med potentialet til samtidig at sekventere op til en million aflæsninger pr. kørsel. Disse teknikker er blevet anvendt til at se på det potentielle antistofrepertoire i zebrafisk, det humane antistofrepertoire i specifikke B-celleundersæt[20] og til at vurdere klonalitet af leukæmoide celler. Denne undersøgelse har til formål at sammenligne VDJ-repertoiret i hukommelse B-cellepopulationer før og efter polysaccharid- og konjugeret ACWY-vaccination.

ANALYSE AF GENETISK PÅVIRKNING PÅ IMMUNRESPONS

Et yderligere aspekt, der skal vurderes i denne undersøgelse, er virkningen af ​​genetiske faktorer på responsen på immunisering. Tvillingundersøgelser af flere vacciner, herunder mæslinger, fåresyge og røde hunde, har vist høj arvelighed af vaccineantistofresponser. Nogle genetiske associationer er allerede blevet identificeret mellem gener fra det adaptive og medfødte immunrespons og nogle vacciner, for eksempel humane leukocytantigen (HLA) alleler og mæslingeantistofresponser og IL-1β polymorfismer og hepatitis B-vaccineresponser. Disse undersøgelser har været i lille skala og baseret på enkeltkandidatgener, og det er stadig dårligt forstået, i hvilket omfang genetisk variation bidrager til vaccineresponser. Indsigt i, hvilke genetiske varianter der påvirker responser på specifikke vacciner, vil hjælpe med at identificere de kritiske immunveje, der fører til beskyttelse efter vaccination og føre til produktion af mere effektive vacciner. Derudover vil identifikation af gener, der kan spille vigtige roller i vildtype-infektion, give en bedre forståelse af sygdomspatogenese, hvilket igen kan føre til udviklingen af ​​nye terapier

Blodprøverne opnået i denne undersøgelse giver en kilde til DNA og kan derefter bidrage til en DNA-bank, der samler prøver fra flere forskellige Oxford Vaccine Group undersøgelser. Disse DNA-prøver kan derefter bruges til genom bred analyse af de genetiske faktorer, der påvirker værtens respons på de vacciner, der modtages i de relevante undersøgelser. Denne DNA-ekstraktion og opbevaring vil kun finde sted med specifikt samtykke fra deltagerne, og DNA vil ikke blive analyseret til andre formål end at vurdere faktorer, der påvirker immunresponset på vacciner. Serum, der er tilbage fra adskillelse af den cellulære prop til DNA-ekstraktion, vil også blive lagret, og yderligere immunologiske assays, såsom kvantificering af funktionelt antistof ved hjælp af serum baktericid aktivitet, kan også udføres på dem.

RESUMÉ

Denne undersøgelse har til formål at undersøge detaljeret aspekter af B-celle-responsen på konjugat- og polysaccharid-kvadrivalente meningokokvacciner hos raske voksne ved hjælp af en række nye laboratoriemetoder.