Forstå immunresponsen på to forskjellige meningittvaksiner

EPIDEMIOLOGI

Neisseria meningitidis er en globalt viktig årsak til hjernehinnebetennelse og septikemi. Polysakkaridkapselen er en viktig virulensfaktor for å forårsake invasiv sykdom. Serogruppen til en meningokokkstamme bestemmes av den biokjemiske sammensetningen av polysakkaridkapselen. Det er 13 forskjellige polysakkaridkapsler, men bare A, B, C, W og Y forårsaker ofte invasive infeksjoner. Spesielt serogruppene A,C,W og Y står for >70 % av meningokokksykdommen i Nord-Amerika, serogruppene B og C er ansvarlige for de aller fleste sykdommene i Europa og serogruppe A forårsaker sykliske meningittepidemier i det afrikanske meningittbeltet, inkludert det nylige utbruddet i 2009/2010.

Gitt den raske progresjonen og alvorlige følgetilstander av meningokokksykdom, er primær forebygging avgjørende, og dette oppnås mest effektivt ved vaksinasjon. I fravær av en serogruppe B-vaksine representerer kvadrivalente vaksiner mot serogruppene ACW og Y den bredeste mekanismen for kontroll av meningokokksykdom over hele verden. Beskyttelse indusert av disse vaksinene er avhengig av anti-kapsulære polysakkaridantistoffer.

MENINGOKOKK POLYSAKKARID OG KONJUGATVAKSINER

Polysakkarid ACWY-vaksiner består av rent kapselpolysakkarid fra hver av de fire serogruppene og har vært i utbredt bruk siden slutten av 1970-tallet. Men i likhet med polysakkaridvaksiner mot andre innkapslede bakterier, er meningokokkpolysakkaridvaksiner dårlig immunogene hos små barn, provoserer ikke langvarige immunresponser[5] og reduserer kanskje ikke nasofaryngeal transport. Nyere konjugatvaksiner består av kapseloligosakkarider kjemisk knyttet til en proteinbærer. Konjugering av et polysakkarid til en proteinbærer tillater rekruttering av beslektet T-cellehjelp med påfølgende eksponering for antigen som provoserer en potensiert antistoffrespons og immunologisk hukommelse.

Denne studien tar sikte på å undersøke nye aspekter ved B-cellens immunrespons på meningokokkpolysakkarid og konjugatvaksiner. For å oppnå dette vil vi administrere en quadrivalent ACWY-polysakkaridvaksine (MenACWY-PS), og en quadrivalent ACWY-konjugatvaksine (MenACWY-CRM) som inneholder kapseloligosakkarider fra serogruppene A, C, W-135 og Y konjugert til en CRM197-difterisk middel. bærer til voksne frivillige. Hver av disse vaksinene inneholder forskjellige mengder kapselantigen (se tabell 1). Polysakkaridvaksinen har 50 µg polysakkarid fra hver av de 4 serogruppene, mens konjugatet har 10 µg A og 5 µg av hver av C, W & Y.

En fersk studie med MenACWY-PS og MenACWY-CRM utført av Oxford Vaccine Group (Understanding the Immune Response to Meningitis Vaccines, OXREC 09/H0606/20, Eudract 2007-001349-17) viste foreløpige bevis på en forskjell i B-celleresponser til polysakkarid og konjugerte meningokokkvaksiner. En forvirrende faktor ved tolkningen av dataene fra denne studien har imidlertid vært forskjellen i mengden kapselantigen i hver av de to vaksinetypene som ble brukt i studien.

Full dose MenACWY-PS polysakkaridvaksine har 50 µg hver av MenA, MenC, MenW og MenY kapselantigen. MenACWY-CRM konjugatvaksine inneholder 10 µg MenA kapselantigen og 5 µg hver av MenC, MenW og MenY.

Den nåværende studien er designet for å sammenligne både full dose MenACWY-PS og en 1/5 dose MenACWY-PS (som inneholder 10 µg av hver serogruppe) med en full dose MenACWY-CRM. Dette vil skille mellom en polysakkariddoseavhengig respons og en ekte polysakkaridvaksine vs. konjugatvaksinerespons. Spesielt tar vi sikte på å undersøke den tymusavhengige eller tymusuavhengige naturen til immunresponsen til henholdsvis polysakkarid- og konjugerte meningokokkvaksiner.

THYMUS UAVHENGIG OG THYMUS Uavhengig immunrespons

Thymus-uavhengige (TI) antigener er definert av deres evne til å indusere immunresponser hos T-celle-mangelfulle eller athymiske mus. I likhet med andre høymolekylære molekyler med repeterende strukturer, er polysakkaridvaksineantigener videre klassifisert som Type 2 TI-antigener. De repeterende polysakkaridepitopene kryssbinder BCR av antigenspesifikke B-celler, utløser aktiveringssignaler og stimulerer proliferasjon og differensiering til antistoff-utskillende plasmaceller. Fraværet av T-cellehjelp utelukker generering av minne B-celler.

TI-responser antas å være i stor grad mediert av marginalsone B-celler (MZB), som modnes i miltens marginale sone. Dette rommet er dårlig utviklet hos barn under to år, noe som resulterer i en ineffektiv anti-polysakkarid-immunrespons i denne aldersgruppen. Murine studier har avdekket en viktig rolle for en ytterligere undergruppe av modne B-celler, B1b-celler, i adaptiv immunitet. I motsetning til utviklingen av konvensjonelt B-celleminne, som krever dannelse av germinale sentre og T-celler, skjer utviklingen av B1b-cellemedierte langvarige antistoffresponser uavhengig av T-cellehjelp.

I motsetning til dette fungerer konjugerte vaksiner som thymusavhengige (TD) antigener. Binding av polysakkariddelen til antigenspesifikke B-cellereseptorer muliggjør opptak av polysakkaridproteinkonjugatet og prosessering via den klassiske MHC klasse II-veien. Peptider avledet fra bærerproteinet presenteres for beslektede CD4+ T-hjelpeceller, som gir signaler for ytterligere B-celledifferensiering.

TD-responser medieres av follikulære B-celler (FOB), med generering av antistoffutskillende plasmaceller og minne B-celler, som er i stand til å svare på ytterligere spesifikk antigen utfordring [10]. Nylig utført arbeid utført ved Oxford Vaccine Group antyder at pneumokokkpolysakkarid- og konjugatvaksiner induserer henholdsvis B1b- og FOB-celler. Denne studien vil undersøke om dette også gjelder for meningokokkkonjugat- og polysakkaridvaksiner. Dette vil bli gjort ved å analysere de forskjellige populasjonene av B-celler produsert som respons på fulldose polysakkaridvaksine, 1/5 polysakkaridvaksine og konjugatvaksine ved å bruke nye immunologiske teknikker utviklet i våre laboratorier.

HYPORESPONSIVITET

Vaksineindusert hyporespons er manglende evne til å sette i gang en boosterrespons av minst samme størrelsesorden som den som produseres på primingdosen. Tidligere vaksinasjon med meningokokkpolysakkaridvaksine har vist seg å svekke antistoffresponsen mot påfølgende meningokokkpolysakkarid- eller konjugatvaksiner. Designet av denne studien vil tillate undersøkelse av fenomenet polysakkarid-indusert hyporesponsivitet i kvadrivalente meningokokkvaksiner på nivået av minne B-celle- og plasmacelleresponser.

SEROGRUPPE A

I motsetning til de sialinsyrebaserte polysakkaridkapslene fra serogruppe B, C, W-135 og Y, består serogruppe A meningokokkkapslene av N-acetylmannosaminfosfat. Vanlige serogruppe A-polysakkaridvaksiner viser uventet immunogenisitet hos små spedbarn. Disse resultatene tyder på at kanskje på grunn av dets kjemiske struktur, kan det hende at gruppe A-polysakkarid ikke håndteres av immunsystemet som et klassisk TI-antigen. Denne studien vil teste hypotesen om at follikulære B-celler produseres som respons på serogruppe A-komponenten i MenACWY-PS, og derimot produseres marginalsone- eller B1b-celler som respons på serogruppe C-komponenten i den samme vaksinen. Denne studien vil også teste hypotesen om at follikulære B-celler produseres som respons på serogruppe A- og C-komponenter i MenACWY-CRM.

ANTIKROPSREPERTOIRE

Den menneskelige humorale responsen er forventningsfull; potensielt spesifikt antistoff eksisterer før man møter den omfattende samlingen av antigen som påtreffes i løpet av livet til et individ. Grunnlaget for dette mangfoldige repertoaret er de multiple gensegmentene som omfatter den variable regionen til antistoffmolekylet. Potensialet for hvert V D & J-segment å kombinere tilfeldig introduserer kombinatorisk mangfold til repertoaret. Under omorganisering kan ytterligere nukleotider legges til eller fjernes fra koblingen av gensegmentene, kalt koblingsdiversitet. Videre, under modning av antistoffresponsen, oppstår somatisk hypermutasjon av den variable regionen under B-celleproliferasjon i germinal sentre. Dette ligger til grunn for økningen i antistoffaffinitet i sekundære responser på antigen. Disse mekanismene bidrar til å skape et potensielt repertoar på opptil 1016 antistoffmolekyler.

Tidligere studier har vist at den humane humorale responsen på spesifikke antigener er begrenset i mangfold innen individet og på tvers av populasjoner med et begrenset antall antistoff som koder for gener for variabel region som blir brukt. Disse studiene har basert seg på tradisjonell vektorkloning og Sanger-sekvensering av omorganiserte tungkjede-loci av enkeltceller, og er begrenset i omfanget av deres analyse av potensielt repertoar.

Massiv parallell sekvensering og emulsjons-PCR er kraftige nye verktøy som muliggjør storskala DNA-sekvensering med potensial til å sekvensere opptil én million avlesninger per kjøring samtidig. Disse teknikkene har blitt brukt for å se på det potensielle antistoffrepertoaret i sebrafisk, det humane antistoffrepertoaret i spesifikke B-celleundergrupper [20] og for å vurdere klonaliteten til leukemoidceller. Denne studien tar sikte på å sammenligne VDJ-repertoaret i minne B-cellepopulasjoner før og etter polysakkarid- og konjugert ACWY-vaksinasjon.

ANALYSE AV GENETISK PÅVIRKNING PÅ IMMUNRESPONSEN

Et ytterligere aspekt som skal vurderes i denne studien er virkningen av genetiske faktorer på responsen på immunisering. Tvillingstudier på flere vaksiner, inkludert meslinger, kusma og røde hunder, har vist høy arvbarhet av vaksineantistoffresponser. Noen genetiske assosiasjoner er allerede identifisert mellom gener for den adaptive og medfødte immunresponsen og noen vaksiner, for eksempel humane leukocyttantigen (HLA) alleler og meslingantistoffresponser og IL-1β polymorfismer og hepatitt B-vaksineresponser. Disse studiene har vært i liten skala og basert på enkeltkandidatgener, og i hvilken grad genetisk variasjon bidrar til vaksineresponser er fortsatt dårlig forstått. Innsikt i hvilke genetiske varianter som påvirker responser på spesifikke vaksiner vil bidra til å identifisere de kritiske immunveiene som fører til beskyttelse etter vaksinasjon og føre til produksjon av mer effektive vaksiner. I tillegg vil identifisering av gener som kan spille viktige roller i villtypeinfeksjon tillate en bedre forståelse av sykdomspatogenesen, som igjen kan føre til utvikling av nye terapier

Blodprøvene som ble oppnådd i denne studien gir en kilde til DNA kan deretter bidra til en DNA-bank som samler prøver fra flere forskjellige Oxford Vaccine Group-studier. Disse DNA-prøvene kan deretter brukes til genomomfattende analyse av de genetiske faktorene som påvirker vertsresponsen på vaksinene mottatt i de relevante studiene. Denne DNA-ekstraksjonen og lagringen vil kun skje med spesifikke samtykke fra deltakerne, og DNA vil ikke bli analysert for andre formål enn å vurdere faktorer som påvirker immunresponsen til vaksiner. Serum som er igjen fra separasjon av den cellulære pluggen for DNA-ekstraksjon vil også bli lagret og ytterligere immunologiske analyser som kvantifisering av funksjonelt antistoff ved serum bakteriedrepende aktivitet kan også utføres på dem.

SAMMENDRAG

Denne studien tar sikte på å undersøke i detalj aspekter av B-celleresponsen på konjugat- og polysakkarid-kvadrivalente meningokokkvaksiner hos friske voksne ved å bruke en rekke nye laboratoriemetoder.