Comprensione della risposta immunitaria a due diversi vaccini contro la meningite

EPIDEMIOLOGIA

Neisseria meningitidis è una causa importante a livello globale di meningite e setticemia. La capsula polisaccaridica è un importante fattore di virulenza nel causare malattie invasive. Il sierogruppo di un ceppo meningococcico è determinato dalla composizione biochimica della capsula polisaccaridica. Esistono 13 diverse capsule di polisaccaridi, ma solo A, B, C, W e Y causano comunemente infezioni invasive. In particolare i sierogruppi A, C, W e Y rappresentano oltre il 70% delle malattie da meningococco in Nord America, i sierogruppi B e C sono responsabili della stragrande maggioranza delle malattie in Europa e il sierogruppo A causa epidemie cicliche di meningite nella fascia africana della meningite, compresa la recente epidemia nel 2009/2010.

Data la rapida progressione e le gravi sequele della malattia meningococcica, la prevenzione primaria è vitale e questo si ottiene più efficacemente con la vaccinazione. In assenza di un vaccino per il sierogruppo B, i vaccini quadrivalenti contro i sierogruppi ACW e Y rappresentano il più ampio meccanismo di controllo della malattia meningococcica in tutto il mondo. La protezione indotta da questi vaccini si basa su anticorpi polisaccaridici anticapsulari.

VACCINI MENINGOCOCCICI POLISACCARIDE E CONIUGATI

I vaccini ACWY polisaccaridici sono costituiti da polisaccaridi capsulari puri di ciascuno dei quattro sierogruppi e sono stati ampiamente utilizzati dalla fine degli anni '70. Tuttavia, in comune con i vaccini polisaccaridici contro altri batteri incapsulati, i vaccini meningococcici polisaccaridici sono scarsamente immunogenici nei bambini piccoli, non provocano risposte immunitarie di lunga durata[5] e potrebbero non ridurre il trasporto nasofaringeo. I vaccini coniugati più recenti sono costituiti da oligosaccaridi capsulari legati chimicamente a un vettore proteico. La coniugazione di un polisaccaride a un vettore proteico consente il reclutamento di cellule T affini con successiva esposizione all'antigene provocando una risposta anticorpale potenziata e una memoria immunologica.

Questo studio mira a indagare nuovi aspetti delle risposte immunitarie delle cellule B ai polisaccaridi meningococcici e ai vaccini coniugati. Per raggiungere questo obiettivo, somministreremo un vaccino polisaccaridico ACWY quadrivalente (MenACWY-PS) e un vaccino coniugato ACWY quadrivalente (MenACWY-CRM) contenente oligosaccaridi capsulari dei sierogruppi A, C, W-135 e Y coniugati con un tossoide difterico mutante CRM197 portatore a volontari adulti. Ognuno di questi vaccini contiene quantità diverse di antigene capsulare (vedi Tabella 1). Il vaccino polisaccaridico ha 50 µg di polisaccaride da ciascuno dei 4 sierogruppi, mentre il coniugato ha 10 µg di A e 5 µg di ciascuno di C, W e Y.

Un recente studio che utilizza MenACWY-PS e MenACWY-CRM condotto dall'Oxford Vaccine Group (Understanding the Immune Response to Meningitis Vaccines, OXREC 09/H0606/20, Eudract 2007-001349-17) ha mostrato prove preliminari di una differenza nelle risposte delle cellule B ai vaccini meningococcici polisaccaridici e coniugati. Tuttavia, un fattore di confusione nell'interpretazione dei dati di questo studio è stata la differenza nella quantità di antigene capsulare contenuto in ciascuno dei due tipi di vaccino utilizzati nello studio.

Il vaccino polisaccaridico a dose piena MenACWY-PS contiene 50 µg ciascuno di antigene capsulare MenA, MenC, MenW e MenY. Il vaccino coniugato MenACWY-CRM contiene 10 µg di antigene capsulare MenA e 5 µg ciascuno di MenC, MenW e MenY.

L'attuale studio è progettato per confrontare sia la dose completa di MenACWY-PS sia una dose di 1/5 di MenACWY-PS (che contiene 10 µg di ciascun sierogruppo) con una dose completa di MenACWY-CRM. Ciò distinguerà tra una risposta dose-dipendente del polisaccaride e un vero vaccino polisaccaridico rispetto alla risposta al vaccino coniugato. In particolare, ci proponiamo di indagare la natura timo dipendente o timo indipendente della risposta immunitaria rispettivamente ai vaccini meningococcici polisaccaridici e coniugati.

RISPOSTA IMMUNITARIA TIMO INDIPENDENTE E TIMO DIPENDENTE

Gli antigeni indipendenti dal timo (TI) sono definiti dalla loro capacità di indurre risposte immunitarie nei topi con deficienza di cellule T o atimici. In comune con altre molecole ad alto peso molecolare con strutture ripetitive, gli antigeni del vaccino polisaccaridico sono ulteriormente classificati come antigeni TI di tipo 2. Gli epitopi ripetitivi dei polisaccaridi reticolano il BCR delle cellule B specifiche dell'antigene, innescando segnali di attivazione e stimolando la proliferazione e la differenziazione in plasmacellule che secernono anticorpi. L'assenza dell'aiuto dei linfociti T preclude la generazione di linfociti B della memoria.

Si ritiene che le risposte TI siano in gran parte mediate dalle cellule della zona marginale B (MZB), che maturano nella zona marginale della milza. Questo compartimento è poco sviluppato nei bambini di età inferiore ai due anni, il che si traduce in una risposta immunitaria anti-polisaccaridica inefficace in questa fascia di età. Studi murini hanno rivelato un ruolo importante per un ulteriore sottoinsieme di cellule B mature, cellule B1b, nell'immunità adattativa . A differenza dello sviluppo della memoria convenzionale delle cellule B, che richiede la formazione di centri germinativi e cellule T, lo sviluppo di risposte anticorpali di lunga durata mediate dalle cellule B1b avviene indipendentemente dall'aiuto delle cellule T.

Al contrario, i vaccini coniugati agiscono come antigeni timo dipendenti (TD). Il legame della frazione polisaccaridica ai recettori delle cellule B specifici dell'antigene consente l'assorbimento del coniugato proteico polisaccaridico e l'elaborazione attraverso la classica via MHC di classe II. I peptidi derivati ​​dalla proteina carrier vengono presentati alle cellule T helper CD4+ affini, che forniscono segnali per un'ulteriore differenziazione delle cellule B.

Le risposte TD sono mediate dalle cellule B follicolari (FOB), con generazione di plasmacellule secernenti anticorpi e cellule B di memoria, in grado di rispondere a ulteriori sfide antigeniche specifiche[10]. Un recente lavoro condotto presso l'Oxford Vaccine Group suggerisce che i vaccini pneumococcici polisaccaridici e coniugati inducono rispettivamente le cellule B1b e FOB. Questo studio indagherà se ciò vale anche per i vaccini meningococcici coniugati e polisaccaridici. Ciò sarà fatto analizzando le diverse popolazioni di cellule B prodotte in risposta al vaccino polisaccaridico a dose intera, al vaccino polisaccaridico 1/5 e al vaccino coniugato utilizzando nuove tecniche immunologiche sviluppate nei nostri laboratori.

IPRESPONSIVITA'

L'iporesponsività indotta dal vaccino è l'incapacità di attivare una risposta di richiamo di almeno la stessa entità di quella prodotta alla dose di adescamento. È stato dimostrato che una precedente vaccinazione con vaccino meningococcico polisaccaridico compromette le risposte anticorpali ai successivi vaccini meningococcici polisaccaridici o coniugati. Il disegno di questo studio consentirà di indagare il fenomeno dell'iporesponsività indotta da polisaccaridi nei vaccini meningococcici quadrivalenti a livello delle risposte delle cellule B di memoria e delle plasmacellule.

SIEROGRUPPO A

A differenza delle capsule polisaccaridiche a base di acido sialico dei sierogruppi B, C, W-135 e Y, le capsule meningococciche del sierogruppo A sono composte da N-acetil mannosamina fosfato. I semplici vaccini polisaccaridici del sierogruppo A mostrano un'immunogenicità inaspettata nei bambini piccoli. Questi risultati suggeriscono che, forse a causa della sua struttura chimica, il polisaccaride del gruppo A potrebbe non essere gestito dal sistema immunitario come un classico antigene TI. Questo studio verificherà l'ipotesi che le cellule B follicolari siano prodotte in risposta al componente del sierogruppo A di MenACWY-PS e, al contrario, le cellule della zona marginale o B1b siano prodotte in risposta al componente del sierogruppo C dello stesso vaccino. Questo studio verificherà anche l'ipotesi che le cellule B follicolari siano prodotte in risposta ai componenti dei sierogruppi A e C di MenACWY-CRM.

REPERTORIO DI ANTICORPI

La risposta umorale umana è anticipatoria; il potenziale anticorpo specifico esiste prima di incontrare l'ampia raccolta di antigene incontrata nel corso della vita di un individuo. La base di questo repertorio diversificato sono i molteplici segmenti genici che comprendono la regione variabile della molecola dell'anticorpo. Il potenziale per ogni segmento V D & J di combinarsi in modo casuale introduce la diversità combinatoria nel repertorio. Durante il riarrangiamento, ulteriori nucleotidi possono essere aggiunti o rimossi dalla giunzione dei segmenti genici, chiamata diversità giunzionale. Inoltre, durante la maturazione della risposta anticorpale, si verifica l'ipermutazione somatica della regione variabile durante la proliferazione delle cellule B nei centri germinativi. Ciò è alla base dell'aumento dell'affinità anticorpale nelle risposte secondarie all'antigene. Questi meccanismi aiutano a creare un potenziale repertorio di fino a 1016 molecole di anticorpi.

Precedenti studi hanno dimostrato che la risposta umorale umana ad antigeni specifici è limitata nella diversità all'interno dell'individuo e tra le popolazioni con un numero limitato di anticorpi che codificano i geni della regione variabile utilizzati. Questi studi si sono basati sulla clonazione vettoriale tradizionale e sul sequenziamento di Sanger di loci di catene pesanti riorganizzati di singole cellule e sono limitati nell'ambito della loro analisi del potenziale repertorio.

Il massiccio sequenziamento parallelo e la PCR in emulsione sono nuovi potenti strumenti che consentono il sequenziamento del DNA su larga scala con il potenziale per sequenziare simultaneamente fino a un milione di letture per corsa. Queste tecniche sono state applicate per esaminare il potenziale repertorio anticorpale nel pesce zebra, il repertorio anticorpale umano in specifici sottoinsiemi di cellule B[20] e per valutare la clonalità delle cellule leucemoidi. Questo studio mira a confrontare il repertorio VDJ nelle popolazioni di cellule B di memoria prima e dopo la vaccinazione ACWY polisaccaridica e coniugata.

ANALISI DELLE INFLUENZE GENETICHE SULLA RISPOSTA IMMUNITARIA

Un ulteriore aspetto da valutare in questo studio è l'impatto dei fattori genetici sulla risposta all'immunizzazione. Studi sui gemelli su diversi vaccini, tra cui morbillo, parotite e rosolia, hanno mostrato un'elevata ereditarietà delle risposte anticorpali del vaccino. Alcune associazioni genetiche sono già state identificate tra geni della risposta immunitaria adattativa e innata e alcuni vaccini, ad esempio alleli dell'antigene leucocitario umano (HLA) e risposte anticorpali del morbillo e polimorfismi dell'IL-1β e risposte al vaccino contro l'epatite B. Questi studi sono stati su piccola scala e basati su singoli geni candidati e la misura in cui la variazione genetica contribuisce alle risposte al vaccino rimane poco conosciuta. La comprensione di quali varianti genetiche influenzano le risposte a vaccini specifici aiuterà a identificare i percorsi immunitari critici che portano alla protezione dopo la vaccinazione e porteranno alla produzione di vaccini più efficaci. Inoltre, l'identificazione di geni che possono svolgere un ruolo importante nell'infezione wild-type consentirà una migliore comprensione della patogenesi della malattia, che a sua volta può portare allo sviluppo di nuove terapie

I campioni di sangue ottenuti in questo studio forniscono una fonte di DNA che può quindi contribuire a una banca del DNA che raccoglie campioni da diversi studi dell'Oxford Vaccine Group. Questi campioni di DNA possono quindi essere utilizzati per l'analisi dell'intero genoma dei fattori genetici che influenzano la risposta dell'ospite ai vaccini ricevuti negli studi pertinenti. Questa estrazione e conservazione del DNA avverrà solo con il consenso specifico dei partecipanti e il DNA non verrà analizzato per nessun altro scopo se non quello di valutare i fattori che influenzano la risposta immunitaria ai vaccini. Verrà conservato anche il siero rimasto dalla separazione del tappo cellulare per l'estrazione del DNA e su di esso potranno essere eseguiti anche ulteriori test immunologici come la quantificazione dell'anticorpo funzionale mediante l'attività battericida del siero.

RIEPILOGO

Questo studio si propone di indagare in dettaglio gli aspetti della risposta delle cellule B ai vaccini meningococcici quadrivalenti coniugati e polisaccaridici in adulti sani utilizzando una varietà di nuovi metodi di laboratorio.