Systeemibiologia vastasyntyneiden rokotteiden immunogeenisyyden biomarkkerien tunnistamiseen (EPIC-HIPC)

Vaikka suurin määrä rokotteita annetaan hyvin nuorille, rokotteilla ehkäistävissä olevat infektiot ovat edelleen merkittävä sairastuvuuden ja kuolleisuuden syy, erityisesti vastasyntyneiden kohdalla. Rokotevälitteisen suojan parantamiseksi varhaisessa iässä tutkijat tunnistavat biomarkkereita, jotka ennustavat suojaavaa tehoa ja keräävät tietoa rokotevälitteisen suojan taustalla olevista mekanismeista. Systeemibiologian lähestymistavat ("OMIC"), joita sovellettiin rokotteisiin, eli systeemirokotuksiin, ovat mullistaneet alan tunnistamalla puolueettomasti rokotteiden aiheuttamien immuunivasteiden kannalta merkityksellisiä polkuja. Toistaiseksi systeemirokotteet ovat kuitenkin keskittyneet ensisijaisesti aikuisiin, ja lapsilla ja imeväisillä on tehty vain vähän tutkimuksia, eikä yhtään vastasyntyneillä. Tämä tutkimus kattaa tämän aukon suorittamalla kattavan järjestelmärokotteen tutkimuksen vastasyntyneillä. Erityisesti tutkijat määrittävät molekyylireitit, jotka liittyvät onnistuneeseen vastasyntyneen immunisaatioon hepatiitti B -virusrokotteella (HBV). HBV on ihanteellinen malli, koska i) se on erittäin (> 90 %) tehokas; ii) sillä on vakiintunut suojakorrelaatti (CoP; anti-hepatiitti pinta-antigeenivasta-aine (anti-HBs)); iii) anti-HBs-tiittereissä on huomattavia vaihteluita ja kvantifioitavissa oleva yksilöiden välinen vaihtelu on olennaista systeemibiologisissa lähestymistavoissa; iv) se on erittäin tärkeä, koska HBV synnytetään Yhdysvalloissa ja useimmissa kehitysmaissa; v) sitä voidaan käsitellä in vivo toisella säännöllisesti annetulla vastasyntyneiden rokotteella, Bacille Calmette-Guérinilla (BCG), mikä parantaa huomattavasti asiaankuuluvien allekirjoitusten havaitsemista. Koska geenien ja proteiinien funktionaalisten vuorovaikutusten monimutkaiset verkostot ohjaavat immunisaatiovastetta, tutkijat integroivat transkriptomisia, proteomisia ja immuunifenotyypitysmenetelmiä. Tärkeää on, että tutkijat ovat onnistuneesti mukauttaneet nämä kokeelliset alustat täysin toimiviksi vastasyntyneiden pienissä verimäärissä. Tutkijat ovat myös kehittäneet in vitro -järjestelmiä, jotka soveltuvat kokeelliseen manipulointiin solu- ja molekyylitasolla syy-seuraussuhteiden tunnistamiseksi. Pilottitiedot osoittavat, että on mahdollista kerätä asiaankuuluvat korkealaatuiset näytteet tiukkojen standarditoimintamenettelyjen mukaisesti, käsitellä niitä ja toimittaa vakuuttavia OMIC-tietoja, jotka viittaavat rokotekohtaisiin "allekirjoituksiin" vastasyntyneessä. Tämä HIPC tunnistaa vastasyntyneen HBV-immunogeenisyyden biomarkkereita noudattamalla seuraavia yleisiä erityistavoitteita:

• Tavoite 1. Karakterisoida rokotetta edeltävä OMIC ja immuuniallekirjoitukset in vivo, jotka ennustavat HBV:n immunogeenisyyttä ihmisen vastasyntyneillä. Aikuisten systeemirokotteiden tutkimuksissa rokotteen saajien immuunijärjestelmän lähtötilanne ennusti rokotteen immunogeenisyyttä vähintään yhtä hyvin tai jopa paremmin kuin rokotteen aiheuttamat muutokset. Tavoitteen 1 osalta tutkijat määrittävät rokotusta edeltävät (päivä 0) kokoveren geenin ilmentymisen ominaisuudet, plasman proteomin sekä valkosoluosaston koostumuksen ja niiden toiminnallisen tilan korrelaatiossa HBV:n aiheuttaman vastasyntyneen vasta-ainevasteen kanssa.
• Tavoite 2. Karakterisoida HBV:n rokotuksen jälkeistä vaikutusta OMIC:iin ja immuunikirjoituksiin in vivo, jotka ennustavat HBV:n immunogeenisyyttä ihmisen vastasyntyneillä. Aikuisilla rokotteen aiheuttamien allekirjoitusten analyysi (esim. post-rokote) on tarjonnut uusia oivalluksia useille rokotteille, mukaan lukien HBV. Tutkijat soveltavat ensimmäistä kertaa tätä lähestymistapaa vastasyntyneisiin ja laajentavat sitä manipuloimalla vastasyntyneen vastetta HBV:lle in vivo antamalla samanaikaisesti BCG:tä, koska se muuttaa olennaisesti HBV:n immunogeenisyyttä testaten siten syy-seuraussuhteita in vivo. Tavoitteen 2 osalta tutkijat karakterisoivat kokoveren geenin ilmentymisen ja plasman ja leukosyyttiproteomin sekä valkosolujen koostumuksen ja toiminnallisen tilan päivinä 1, -3 ja -7 rokotteen jälkeisillä kontrastivauvoilla, jotka eivät saaneet mitään (viivästyneet rokotteet 7 päivän ikään asti ), HBV, BCG tai (HBV + BCG) syntymähetkellä ja korreloivat tämän anti-HBs-tiittereiden kanssa.
• Tavoite 3. Tutkia toiminnallisia korrelaatioita, jotka on tunnistettu in silico uusien ihmisen in vitro -alustojen avulla, jotka mallintavat tarkasti ikäspesifisiä rokotevasteita ja ovat soveltuvia monenlaisiin kokeellisiin manipulaatioihin, jotka mahdollistavat mekaanisten syy-seuraussuhteiden tutkimisen molekyylitasolla.

Kaiken kaikkiaan nämä integroidut tutkimukset tunnistavat rokotteen aiheuttamia molekyylireittejä, jotka korreloivat vastasyntyneiden suojaavien immuunivasteiden kanssa, ja luovat ja testaavat uusia mekanistisia hypoteeseja rokotteen vaikutuksesta in vivo ja in vitro. Tämä tutkimus antaa viime kädessä tietoa, nopeuttaa ja optimoi varhaiskasvatuksen immunisoinnin, mikä johtaa merkittävään kansanterveyteen.