두 가지 수막염 백신에 대한 면역 반응 이해

역학

Neisseria meningitidis는 수막염과 패혈증의 세계적으로 중요한 원인입니다. 다당류 캡슐은 침습성 질병을 일으키는 중요한 독성 인자입니다. 수막구균 균주의 혈청군은 다당류 캡슐의 생화학적 조성에 의해 결정됩니다. 13가지 다양한 다당류 캡슐이 있지만 A, B, C, W 및 Y만이 일반적으로 침습성 감염을 일으킵니다. 특히 혈청군 A, C, W, & Y는 북미에서 수막구균성 질병의 >70%를 차지하고, 혈청군 B & C는 유럽에서 대부분의 질병을 담당하며, 혈청군 A는 아프리카 수막염 벨트에서 순환성 수막염 전염병을 일으킵니다. 2009/2010년의 최근 발생을 포함하여.

수막구균성 질병의 급속한 진행과 심각한 후유증을 감안할 때 일차 예방이 필수적이며 예방접종을 통해 가장 효과적으로 달성할 수 있습니다. 혈청군 B 백신이 없는 경우, 혈청군 ACW 및 Y에 대한 4가 백신은 전 세계적으로 수막구균성 질병을 통제하는 가장 광범위한 메커니즘을 나타냅니다. 이러한 백신에 의해 유도된 보호는 항피막 다당류 항체에 의존합니다.

수막구균 다당류 및 접합체 백신

다당류 ACWY 백신은 4가지 혈청군 각각의 순수한 캡슐형 다당류로 구성되며 1970년대 후반부터 널리 사용되었습니다. 그러나 다른 캡슐화 박테리아에 대한 다당류 백신과 마찬가지로, 수막구균 다당류 백신은 어린 소아에서 면역원성이 약하고 오래 지속되는 면역 반응을 유발하지 않으며[5] 비인두 운반을 감소시키지 않을 수 있습니다. 최신 접합 백신은 단백질 운반체에 화학적으로 연결된 캡슐형 올리고당으로 구성됩니다. 다당류를 단백질 운반체에 접합하면 동족 T 세포의 모집이 항원에 대한 후속 노출을 도와 강화된 항체 반응 및 면역학적 기억을 유발할 수 있습니다.

이 연구는 수막구균 다당류 및 접합 백신에 대한 B 세포 면역 반응의 새로운 측면을 조사하는 것을 목표로 합니다. 이를 달성하기 위해 우리는 4가 ACWY 다당류 백신(MenACWY-PS)과 CRM197 돌연변이 디프테리아 톡소이드에 접합된 혈청군 A, C, W-135 및 Y의 캡슐형 올리고당을 포함하는 4가 ACWY 접합 백신(MenACWY-CRM)을 투여할 것입니다. 성인 자원 봉사자에게 캐리어. 이러한 각 백신에는 서로 다른 양의 피막 항원이 포함되어 있습니다(표 1 참조). 다당류 백신은 4개의 혈청군 각각에서 50μg의 다당류를 포함하는 반면, 접합체는 10μg의 A와 5μg의 C, W 및 Y 각각을 포함합니다.

Oxford Vaccine Group이 실시한 MenACWY-PS 및 MenACWY-CRM을 사용한 최근 시험(Understanding the Immune Response to Meningitis Vaccines, OXREC 09/H0606/20, Eudract 2007-001349-17)은 B 세포 반응의 차이에 대한 예비 증거를 보여주었습니다. 다당류 및 결합 수막구균 백신. 그러나 이 실험의 데이터를 해석하는 데 혼란스러운 요인은 연구에 사용된 두 가지 유형의 백신 각각에 포함된 캡슐 항원의 양의 차이였습니다.

전체 용량 MenACWY-PS 다당류 백신에는 MenA, MenC, MenW 및 MenY 피막 항원 각각 50µg이 들어 있습니다. MenACWY-CRM 접합체 백신에는 MenA 피막 항원 10µg과 MenC, MenW 및 MenY 각각 5µg이 들어 있습니다.

현재 연구는 전체 용량의 MenACWY-PS 및 1/5 용량의 MenACWY-PS(각 혈청군의 10µg 포함)를 전체 용량의 MenACWY-CRM과 비교하도록 설계되었습니다. 이것은 다당류 용량 의존적 반응과 진정한 다당류 백신 대 접합 백신 반응을 구분할 것입니다. 특히, 우리는 각각 다당류 및 결합 수막구균 백신에 대한 면역 반응의 흉선 의존성 또는 흉선 독립적 특성을 조사하는 것을 목표로 합니다.

흉선 독립형 및 흉선 의존형 면역 반응

흉선 독립(TI) 항원은 T 세포 결핍 또는 무흉선 마우스에서 면역 반응을 유도하는 능력으로 정의됩니다. 반복 구조를 가진 다른 고분자량 분자와 마찬가지로 다당류 백신 항원은 Type 2 TI 항원으로 추가 분류됩니다. 반복적인 다당류 에피토프는 항원 특이적 B 세포의 BCR을 교차 연결하여 활성화 신호를 유발하고 증식과 항체 분비 형질 세포로의 분화를 자극합니다. T 세포 도움이 없으면 기억 B 세포가 생성되지 않습니다.

TI 반응은 비장의 변연부에서 성숙하는 변연부 B 세포(MZB)에 의해 크게 매개되는 것으로 생각됩니다. 이 구획은 2세 미만의 소아에서 잘 발달되지 않아 이 연령대에서 비효율적인 항다당류 면역 반응을 초래합니다. 뮤린 연구는 적응 면역에서 성숙한 B 세포인 B1b 세포의 추가 하위 집합에 대한 중요한 역할을 밝혀냈습니다. 배중심과 T 세포의 형성을 필요로 하는 기존의 B 세포 기억의 발달과 달리, B1b 세포 매개 장기 지속 항체 반응의 발달은 T 세포 도움과는 독립적으로 발생합니다.

대조적으로, 접합 백신은 흉선 의존성(TD) 항원으로 작용합니다. 항원 특이적 B 세포 수용체에 대한 다당류 모이어티의 결합은 다당류 단백질 접합체의 흡수 및 고전적인 MHC 클래스 II 경로를 통한 처리를 가능하게 합니다. 캐리어 단백질에서 파생된 펩타이드는 동족 CD4+ T 헬퍼 세포에 제시되어 추가 B 세포 분화를 위한 신호를 제공합니다.

TD 반응은 여포 B 세포(follicular B cell, FOB)에 의해 매개되며, 항체를 분비하는 형질 세포와 기억 B 세포가 생성되어 추가 특정 항원 공격에 반응할 수 있습니다[10]. Oxford Vaccine Group에서 실시한 최근 ​​연구에 따르면 폐렴구균 다당류 및 접합 백신이 각각 B1b 및 FOB 세포를 유도한다고 합니다. 이 연구는 이것이 수막구균 접합체 및 다당류 백신에도 적용되는지 여부를 조사할 것입니다. 이것은 우리 실험실에서 개발된 새로운 면역학적 기술을 사용하여 전용량 다당류 백신, 1/5차 다당류 백신 및 결합 백신에 대한 반응으로 생성된 B 세포의 다른 집단을 분석함으로써 수행될 것입니다.

과민성

백신 유발 저반응성은 프라이밍 용량에 생성된 것과 적어도 동일한 크기의 부스터 반응을 일으킬 수 없는 것입니다. 이전에 수막구균 다당류 백신을 접종하면 후속 수막구균 다당류 또는 결합 백신에 대한 항체 반응이 손상되는 것으로 나타났습니다. 이 연구의 설계를 통해 기억 B 세포 및 형질 세포 반응 수준에서 4가 수막구균 백신에서 다당류 유도 저반응 현상을 조사할 수 있습니다.

혈청군 A

혈청군 B, C, W-135 & Y의 시알산 기반 다당류 캡슐과 달리, 혈청군 A 수막구균 캡슐은 N-아세틸 만노사민 포스페이트로 구성됩니다. 일반 혈청군 A 다당류 백신은 어린 영아에서 예상치 못한 면역원성을 나타냅니다. 이러한 결과는 아마도 화학 구조로 인해 그룹 A 다당류가 전형적인 TI 항원으로서 면역 체계에 의해 처리되지 않을 수 있음을 시사합니다. 이 연구는 여포 B 세포가 MenACWY-PS의 혈청군 A 구성 요소에 반응하여 생성되고, 대조적으로 변연 영역 또는 B1b 세포가 동일한 백신의 혈청군 C 구성 요소에 반응하여 생성된다는 가설을 테스트할 것입니다. 이 연구는 또한 여포 B 세포가 MenACWY-CRM의 혈청군 A 및 C 성분에 반응하여 생성된다는 가설을 시험할 것입니다.

항체 레퍼토리

인간의 체액 반응은 예측적입니다. 잠재적인 특정 항체는 개인의 일생 동안 접하게 되는 광범위한 항원 집합을 만나기 전에 존재합니다. 이 다양한 레퍼토리의 기초는 항체 분자의 가변 영역을 포함하는 다중 유전자 세그먼트입니다. 무작위로 결합할 수 있는 각 V D & J 세그먼트의 잠재력은 레퍼토리에 조합적 다양성을 도입합니다. 재배열 동안 추가 뉴클레오티드가 접합부 다양성이라고 하는 유전자 세그먼트의 접합부에 추가되거나 제거될 수 있습니다. 또한, 항체 반응의 성숙 동안 가변 영역의 체세포 초돌연변이는 배 중심에서 B 세포 증식 동안 발생합니다. 이는 항원에 대한 2차 반응에서 항체 친화도 증가의 기초가 됩니다. 이러한 메커니즘은 최대 1016개의 항체 분자의 잠재적인 레퍼토리를 만드는 데 도움이 됩니다.

이전 연구는 특정 항원에 대한 인간의 체액 반응이 개인 내에서 그리고 제한된 수의 항체 인코딩 가변 영역 유전자를 사용하는 집단 전체에서 다양성이 제한된다는 것을 보여주었습니다. 이러한 연구는 단일 세포의 재배열된 중쇄 유전자좌의 전통적인 벡터 클로닝 및 Sanger 시퀀싱에 의존했으며 잠재적인 레퍼토리 분석 범위에 제한이 있습니다.

Massive parallel sequencing 및 emulsion PCR은 대규모 DNA sequencing을 가능하게 하는 강력하고 새로운 도구로, 실행당 최대 100만 read를 동시에 sequencing할 수 있습니다. 이러한 기술은 특정 B 세포 하위 집합[20]의 인간 항체 레퍼토리인 zebrafish의 잠재적 항체 레퍼토리를 살펴보고 백혈병 세포의 클론성을 평가하는 데 적용되었습니다. 이 연구는 다당류 및 접합체 ACWY 백신 접종 전후의 기억 B 세포 집단에서 VDJ 레퍼토리를 비교하는 것을 목표로 합니다.

면역 반응에 대한 유전적 영향 분석

이 연구에서 평가해야 할 또 다른 측면은 예방접종에 대한 반응에 대한 유전적 요인의 영향입니다. 홍역, 볼거리 및 풍진을 포함한 여러 백신에 대한 쌍둥이 연구에서 백신 항체 반응의 높은 유전 가능성이 나타났습니다. 인간 백혈구 항원(HLA) 대립유전자 및 홍역 항체 반응, IL-1β 다형성 및 B형 간염 백신 반응과 같은 일부 백신과 적응 및 선천 면역 반응의 유전자 사이에 일부 유전적 연관성이 이미 확인되었습니다. 이러한 연구는 규모가 작고 단일 후보 유전자를 기반으로 하며 유전적 변이가 백신 반응에 기여하는 정도는 여전히 잘 알려져 있지 않습니다. 특정 백신에 대한 반응에 영향을 미치는 유전적 변이에 대한 통찰력은 백신 접종 후 보호로 이어지는 중요한 면역 경로를 식별하는 데 도움이 되며 보다 효과적인 백신 생산으로 이어집니다. 또한, 야생형 감염에서 중요한 역할을 할 수 있는 유전자의 식별은 질병의 병인에 대한 더 나은 이해를 가능하게 하여 새로운 치료법의 개발로 이어질 수 있습니다.

이 연구에서 얻은 혈액 샘플은 DNA 소스를 제공하여 여러 옥스퍼드 백신 그룹 연구의 샘플을 모으는 DNA 은행에 기여할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 DNA 샘플은 관련 연구에서 받은 백신에 대한 숙주 반응에 영향을 미치는 유전적 요인의 게놈 전체 분석에 사용될 수 있습니다. 이 DNA 추출 및 저장은 참가자의 특정 동의가 있는 경우에만 수행되며 DNA는 백신에 대한 면역 반응에 영향을 미치는 요인을 평가하는 것 이외의 다른 목적으로 분석되지 않습니다. DNA 추출을 위해 세포 마개를 분리하고 남은 혈청도 보관하고 혈청 살균 활성에 의한 기능성 항체의 정량화와 같은 추가 면역 분석을 수행할 수도 있습니다.

요약

이 연구는 다양한 새로운 실험실 방법을 사용하여 건강한 성인의 접합 및 다당류 4가 수막구균 백신에 대한 B 세포 반응의 세부적인 측면을 조사하는 것을 목표로 합니다.