新生児ワクチン免疫原性のバイオマーカーを同定するためのシステム生物学 (EPIC-HIPC)

非常に多くのワクチンが幼児に投与されますが、ワクチンで予防可能な感染症は依然として、特に新生児の罹患率と死亡率の主な原因です。 人生の早い段階でワクチン媒介防御を改善するために、研究者は防御効果を予測するバイオマーカーを特定し、ワクチン媒介防御の根底にあるメカニズムへの洞察を獲得します。 ワクチン学、すなわちシステムワクチン学に適用されるシステム生物学アプローチ (「OMIC」) は、ワクチン誘発性免疫応答に関連する経路の公平な同定により、この分野に革命をもたらしました。 ただし、これまでのところ、システムワクチン学は主に成人に焦点を当てており、子供や乳児を対象とした研究はほとんどなく、新生児を対象とした研究はありません. この研究は、新生児の包括的なシステムワクチン研究を実施することにより、このギャップを埋めます。 具体的には、研究者は B 型肝炎ウイルス ワクチン (HBV) による新生児免疫の成功に関連する分子経路を決定します。 HBV は、i) 効果が高い (>90%) ため、理想的なモデルです。 ii) 十分に確立された保護相関 (CoP; 抗肝炎表面抗原抗体 (抗 HBs)) を持っています。 iii) 抗 HBs 力価にはかなりの変動があり、システム生物学的アプローチには定量化可能な被験者間変動が不可欠です。 iv) 米国およびほとんどの発展途上国では出生時に HBV が感染するため、関連性が高い。 v) 定期的に投与される別の新生児ワクチン、Bacille Calmette-Guérin (BCG) を使用した in vivo 操作に適しています。これにより、関連するシグネチャの検出が大幅に強化されます。 遺伝子とタンパク質間の機能的相互作用の複雑なネットワークが免疫応答を促進するため、研究者はトランスクリプトーム、プロテオミクス、および免疫表現型のアプローチを統合します。 重要なことに、研究者はこれらの実験プラットフォームを新生児で得られる少量の血液量内で完全に機能するように適合させることに成功しました。 研究者は、因果関係を特定するために、細胞および分子レベルでの実験的操作に適した in vitro システムも開発しました。 パイロットデータは、厳格な標準操作手順に従って関連する高品質のサンプルを収集し、それらを処理し、ヒト新生児のワクチン固有の「シグネチャ」を示唆する説得力のある OMIC データを提供することの実現可能性を証明しています。 この HIPC は、以下の全体的な特定の目的を追求することにより、新生児 HBV 免疫原性のバイオマーカーを特定します。

• 目的 1. ヒト新生児における HBV の免疫原性を予測する、in vivo でのワクチン接種前の OMIC および免疫シグネチャの特徴付け。 成人システムのワクチン研究では、ワクチン接種者のベースラインの免疫状態は、ワクチンによって誘発される変化よりも少なくとも同等またはそれ以上にワクチンの免疫原性を予測しました。 目的 1 では、研究者は全血遺伝子発現、血漿プロテオーム、白血球コンパートメントの組成、および HBV 誘発性新生児抗体反応と相関するそれらの機能状態のワクチン接種前 (0 日目) の特徴を決定します。
• 目的 2. ヒト新生児における HBV の免疫原性を予測する in vivo での OMIC および免疫シグネチャに対する HBV のワクチン接種後の影響を特徴付けます。 成人では、ワクチン誘発性の特徴の分析（すなわち、 ポストワクチン) は、HBV を含むいくつかのワクチンに新しい洞察を提供しました。 研究者は、このアプローチを初めて新生児に適用し、BCG を併用投与することで in vivo で HBV に対する新生児の反応を操作することで拡張します。これは、HBV の免疫原性を大幅に変化させ、in vivo で因果関係をテストするためです。 目的 2 では、研究者はワクチン接種後 1、3、7 日目の全血遺伝子発現、血漿および白血球プロテオーム、白血球組成と機能状態を特徴付け、何も受けなかった乳児 (ワクチン接種を 7 日齢まで遅らせた) と比較します。 ）、HBV、BCG、または（HBV + BCG）出生時に、これを抗HBs力価と相関させます。
• 目的 3. 年齢特異的なワクチン応答を正確にモデル化し、分子レベルで機械的な因果関係を調べることを可能にする幅広い実験操作に適した、新しいヒト in vitro プラットフォームを介して in silico で特定された機能的相関関係を調べる。

全体として、これらの統合された研究は、新生児の防御免疫応答と相関するワクチン誘発分子経路を特定し、インビボおよびインビトロでのワクチン作用に関する新しい機構仮説を生成およびテストします。 この研究は、最終的には早期の予防接種に情報を提供し、加速し、最適化することで、公衆衛生に大きな利益をもたらします。