Comprensión de la respuesta inmunitaria a dos vacunas diferentes contra la meningitis

EPIDEMIOLOGÍA

Neisseria meningitidis es una causa importante de meningitis y septicemia a nivel mundial. La cápsula de polisacáridos es un factor de virulencia importante en la causa de la enfermedad invasiva. El serogrupo de una cepa meningocócica está determinado por la composición bioquímica de la cápsula de polisacárido. Hay 13 cápsulas de polisacáridos diversas, pero solo A, B, C, W e Y suelen causar infecciones invasivas. En particular, los serogrupos A, C, W e Y representan >70 % de la enfermedad meningocócica en América del Norte, los serogrupos B y C son responsables de la gran mayoría de las enfermedades en Europa y el serogrupo A causa epidemias de meningitis cíclica en el cinturón de meningitis africano. incluido el reciente brote de 2009/2010.

Dada la rápida progresión y las graves secuelas de la enfermedad meningocócica, la prevención primaria es vital y se logra con mayor eficacia mediante la vacunación. En ausencia de una vacuna contra el serogrupo B, las vacunas tetravalentes contra los serogrupos ACW e Y representan el mecanismo más amplio de control de la enfermedad meningocócica en todo el mundo. La protección inducida por estas vacunas se basa en anticuerpos anti-polisacáridos capsulares.

VACUNAS ANTIMENINGOCÓCICAS DE POLISACÁRIDO Y CONJUGADAS

Las vacunas de polisacárido ACWY consisten en polisacárido capsular puro de cada uno de los cuatro serogrupos y se han utilizado ampliamente desde finales de los años setenta. Sin embargo, al igual que las vacunas de polisacáridos contra otras bacterias encapsuladas, las vacunas meningocócicas de polisacáridos son poco inmunogénicas en niños pequeños, no provocan respuestas inmunitarias duraderas[5] y es posible que no reduzcan la portación nasofaríngea. Las vacunas conjugadas más nuevas consisten en oligosacáridos capsulares unidos químicamente a una proteína portadora. La conjugación de un polisacárido a una proteína transportadora permite el reclutamiento de células T afines que ayudan con la exposición posterior al antígeno que provoca una respuesta de anticuerpos potenciada y una memoria inmunológica.

Este estudio tiene como objetivo investigar aspectos novedosos de las respuestas inmunitarias de las células B a las vacunas meningocócicas de polisacáridos y conjugadas. Para lograrlo, administraremos una vacuna tetravalente de polisacáridos ACWY (MenACWY-PS) y una vacuna conjugada tetravalente de ACWY (MenACWY-CRM) que contienen oligosacáridos capsulares de los serogrupos A, C, W-135 e Y conjugados con un toxoide diftérico mutante CRM197 portador a voluntarios adultos. Cada una de estas vacunas contiene diferentes cantidades de antígeno capsular (ver Tabla 1). La vacuna de polisacáridos tiene 50 µg de polisacáridos de cada uno de los 4 serogrupos, mientras que el conjugado tiene 10 µg de A y 5 µg de cada uno de C, W e Y.

Un ensayo reciente que utilizó MenACWY-PS y MenACWY-CRM realizado por Oxford Vaccine Group (Understanding the Immune Response to Meningitis Vaccines, OXREC 09/H0606/20, Eudract 2007-001349-17) mostró evidencia preliminar de una diferencia en las respuestas de las células B a las vacunas antimeningocócica conjugada y de polisacáridos. Sin embargo, un factor de confusión en la interpretación de los datos de este ensayo ha sido la diferencia en la cantidad de antígeno capsular contenido en cada uno de los dos tipos de vacunas utilizadas en el estudio.

La vacuna de polisacárido MenACWY-PS de dosis completa tiene 50 µg de cada uno de los antígenos capsulares MenA, MenC, MenW y MenY. La vacuna conjugada MenACWY-CRM contiene 10 µg de antígeno capsular MenA y 5 µg de MenC, MenW y MenY.

El estudio actual está diseñado para comparar la dosis completa de MenACWY-PS y una dosis de 1/5 de MenACWY-PS (que contiene 10 µg de cada serogrupo) con una dosis completa de MenACWY-CRM. Esto diferenciará entre una respuesta dependiente de la dosis de polisacáridos y una verdadera vacuna de polisacáridos frente a una respuesta de vacuna conjugada. En particular, nuestro objetivo es investigar la naturaleza timodependiente o independiente del timo de la respuesta inmune a las vacunas de polisacáridos y meningocócica conjugada, respectivamente.

RESPUESTA INMUNOLÓGICA INDEPENDIENTE Y DEPENDIENTE DEL TIMO

Los antígenos independientes del timo (TI) se definen por su capacidad para inducir respuestas inmunitarias en ratones atímicos o deficientes en células T. Al igual que otras moléculas de alto peso molecular con estructuras repetitivas, los antígenos de vacunas de polisacáridos se clasifican además como antígenos TI de tipo 2. Los epítopos de polisacáridos repetitivos entrecruzan el BCR de las células B específicas de antígeno, desencadenando señales de activación y estimulando la proliferación y diferenciación en células plasmáticas secretoras de anticuerpos. La ausencia de ayuda de células T impide la generación de células B de memoria.

Se cree que las respuestas de TI están mediadas en gran medida por las células B de la zona marginal (MZB), que maduran en la zona marginal del bazo. Este compartimento está poco desarrollado en niños menores de dos años, lo que resulta en una respuesta inmune anti-polisacárido ineficaz en este grupo de edad. Los estudios murinos han revelado un papel importante para un subconjunto adicional de células B maduras, las células B1b, en la inmunidad adaptativa. A diferencia del desarrollo de la memoria de las células B convencionales, que requiere la formación de centros germinales y células T, el desarrollo de respuestas de anticuerpos de larga duración mediadas por células B1b ocurre independientemente de la ayuda de las células T.

Por el contrario, las vacunas conjugadas actúan como antígenos dependientes del timo (TD). La unión del resto de polisacárido a los receptores de células B específicos de antígeno permite la captación del conjugado de proteína de polisacárido y el procesamiento a través de la vía clásica del MHC de clase II. Los péptidos derivados de la proteína transportadora se presentan a las células auxiliares T CD4+ afines, que proporcionan señales para una mayor diferenciación de las células B.

Las respuestas de TD están mediadas por células B foliculares (FOB), con generación de células plasmáticas secretoras de anticuerpos y células B de memoria, capaces de responder a desafíos antigénicos específicos adicionales [10]. Un trabajo reciente realizado en el Oxford Vaccine Group sugiere que las vacunas neumocócicas de polisacáridos y conjugadas inducen células B1b y FOB, respectivamente. Este estudio investigará si esto también es válido para las vacunas antimeningocócica conjugada y de polisacáridos. Esto se hará analizando las diferentes poblaciones de células B producidas en respuesta a la vacuna de polisacáridos de dosis completa, la vacuna de polisacáridos de 1/5 y la vacuna conjugada utilizando técnicas inmunológicas novedosas desarrolladas en nuestros laboratorios.

HIPORESPONSABILIDAD

La hiporrespuesta inducida por la vacuna es la incapacidad de generar una respuesta de refuerzo de al menos la misma magnitud que la que se produce con la dosis inicial. Se ha demostrado que la vacunación previa con la vacuna meningocócica de polisacáridos altera las respuestas de anticuerpos a las posteriores vacunas meningocócicas de polisacáridos o conjugadas. El diseño de este estudio permitirá investigar el fenómeno de la hiporreactividad inducida por polisacáridos en vacunas meningocócicas tetravalentes a nivel de las respuestas de células B de memoria y células plasmáticas.

SEROGRUPO A

A diferencia de las cápsulas de polisacáridos a base de ácido siálico de los serogrupos B, C, W-135 e Y, las cápsulas meningocócicas del serogrupo A están compuestas de fosfato de N-acetil manosamina. Las vacunas simples de polisacáridos del serogrupo A muestran una inmunogenicidad inesperada en lactantes pequeños. Estos resultados sugieren que quizás debido a su estructura química, es posible que el polisacárido del grupo A no sea manejado por el sistema inmunitario como un antígeno TI clásico. Este estudio probará la hipótesis de que las células B foliculares se producen en respuesta al componente del serogrupo A de MenACWY-PS y, por el contrario, las células de la zona marginal o B1b se producen en respuesta al componente del serogrupo C de la misma vacuna. Este estudio también probará la hipótesis de que las células B foliculares se producen en respuesta a los componentes de los serogrupos A y C de MenACWY-CRM.

REPERTORIO DE ANTICUERPOS

La respuesta humoral humana es anticipatoria; El anticuerpo específico potencial existe antes de encontrarse con la extensa colección de antígenos encontrada durante la vida de un individuo. La base de este repertorio diverso son los múltiples segmentos de genes que comprenden la región variable de la molécula de anticuerpo. El potencial de cada segmento V D & J para combinarse aleatoriamente introduce diversidad combinatoria en el repertorio. Durante el reordenamiento, se pueden agregar o eliminar más nucleótidos de la unión de los segmentos del gen, lo que se denomina diversidad de unión. Además, durante la maduración de la respuesta de anticuerpos, se produce hipermutación somática de la región variable durante la proliferación de células B en los centros germinales. Esto subyace al aumento de la afinidad de los anticuerpos en las respuestas secundarias al antígeno. Estos mecanismos ayudan a crear un repertorio potencial de hasta 1016 moléculas de anticuerpos.

Estudios previos han demostrado que la respuesta humoral humana a antígenos específicos está restringida en diversidad dentro del individuo y entre poblaciones con un número limitado de anticuerpos que codifican genes de región variable que se utilizan. Estos estudios se han basado en la clonación tradicional de vectores y la secuenciación de Sanger de loci de cadenas pesadas reorganizadas de células individuales, y están limitados en el alcance de su análisis del repertorio potencial.

La secuenciación paralela masiva y la PCR en emulsión son herramientas nuevas y poderosas que permiten la secuenciación de ADN a gran escala con el potencial de secuenciar simultáneamente hasta un millón de lecturas por ejecución. Estas técnicas se han aplicado para observar el repertorio potencial de anticuerpos en el pez cebra, el repertorio de anticuerpos humanos en subconjuntos específicos de células B[20] y para evaluar la clonalidad de las células leucemoides. Este estudio tiene como objetivo comparar el repertorio de VDJ en las poblaciones de células B de memoria antes y después de la vacunación con polisacáridos y conjugados ACWY.

ANÁLISIS DE LAS INFLUENCIAS GENÉTICAS EN LA RESPUESTA INMUNE

Otro aspecto a evaluar en este estudio es el impacto de los factores genéticos en la respuesta a la inmunización. Los estudios de gemelos sobre varias vacunas, incluidas las del sarampión, las paperas y la rubéola, han demostrado una alta heredabilidad de las respuestas de anticuerpos de la vacuna. Ya se han identificado algunas asociaciones genéticas entre genes de la respuesta inmunitaria innata y adaptativa y algunas vacunas, por ejemplo, alelos del antígeno leucocitario humano (HLA) y respuestas de anticuerpos contra el sarampión y polimorfismos de IL-1β y respuestas a la vacuna contra la hepatitis B. Estos estudios se han realizado a pequeña escala y se han basado en genes candidatos únicos, y aún no se conoce bien hasta qué punto la variación genética contribuye a las respuestas a las vacunas. La comprensión de qué variantes genéticas afectan las respuestas a vacunas específicas ayudará a identificar las vías inmunitarias críticas que conducen a la protección después de la vacunación y conducirán a la producción de vacunas más eficaces. Además, la identificación de genes que pueden desempeñar un papel importante en la infección de tipo salvaje permitirá una mejor comprensión de la patogenia de la enfermedad, lo que a su vez puede conducir al desarrollo de nuevas terapias.

Las muestras de sangre obtenidas en este estudio proporcionan una fuente de ADN que luego puede contribuir a un banco de ADN que reúne muestras de múltiples estudios diferentes del Oxford Vaccine Group. Estas muestras de ADN se pueden utilizar para el análisis de todo el genoma de los factores genéticos que influyen en la respuesta del huésped a las vacunas recibidas en los estudios pertinentes. Esta extracción y almacenamiento de ADN solo se realizará con el consentimiento específico de los participantes, y el ADN no se analizará con ningún otro propósito que no sea el de evaluar los factores que influyen en la respuesta inmunitaria a las vacunas. El suero sobrante de la separación del tapón celular para la extracción de ADN también se almacenará y también se podrán realizar en ellos ensayos inmunológicos adicionales, como la cuantificación de anticuerpos funcionales por actividad bactericida sérica.

RESUMEN

Este estudio tiene como objetivo investigar en detalle los aspectos de la respuesta de las células B a las vacunas meningocócicas cuadrivalentes conjugadas y de polisacáridos en adultos sanos utilizando una variedad de métodos de laboratorio novedosos.