Понимание иммунного ответа на две разные вакцины против менингита

ЭПИДЕМИОЛОГИЯ

Neisseria meningitidis является глобально важной причиной менингита и септицемии. Полисахаридная капсула является важным фактором вирулентности, вызывающим инвазивное заболевание. Серогруппу менингококкового штамма определяют по биохимическому составу полисахаридной капсулы. Существует 13 различных полисахаридных капсул, но только A, B, C, W и Y обычно вызывают инвазивные инфекции. В частности, на серогруппы A, C, W и Y приходится более 70% менингококковой инфекции в Северной Америке, серогруппы B и C ответственны за подавляющее большинство заболеваний в Европе, а серогруппа A вызывает циклические эпидемии менингита в африканском менингитном поясе. включая недавнюю вспышку в 2009/2010 гг.

Учитывая быстрое прогрессирование и серьезные последствия менингококковой инфекции, жизненно важное значение имеет первичная профилактика, которая наиболее эффективно достигается с помощью вакцинации. В отсутствие вакцины серогруппы B четырехвалентные вакцины против серогрупп ACW и Y представляют собой самый широкий механизм борьбы с менингококковой инфекцией во всем мире. Защита, индуцируемая этими вакцинами, основана на антителах против капсульного полисахарида.

МЕНИНГОКОККОВЫЕ ПОЛИСАХАРИДНЫЕ И КОНЪЮГАТНЫЕ ВАКЦИНЫ

Полисахаридные вакцины ACWY состоят из чистого капсулярного полисахарида каждой из четырех серогрупп и широко используются с конца 1970-х гг. Однако, как и полисахаридные вакцины против других инкапсулированных бактерий, менингококковые полисахаридные вакцины обладают низкой иммуногенностью у детей раннего возраста, не вызывают длительных иммунных реакций [5] и могут не уменьшать назофарингеальное носительство. Новые конъюгированные вакцины состоят из капсулярных олигосахаридов, химически связанных с белком-носителем. Конъюгация полисахарида с белком-носителем позволяет рекрутировать родственную помощь Т-клеток с последующим воздействием антигена, провоцирующим потенцированный гуморальный ответ и иммунологическую память.

Это исследование направлено на изучение новых аспектов иммунного ответа В-клеток на менингококковые полисахаридные и конъюгированные вакцины. Для этого мы будем вводить четырехвалентную полисахаридную вакцину ACWY (MenACWY-PS) и четырехвалентную конъюгированную вакцину ACWY (MenACWY-CRM), содержащую капсулярные олигосахариды серогрупп A, C, W-135 и Y, конъюгированные с мутантным дифтерийным токсоидом CRM197. перевозчика для взрослых добровольцев. Каждая из этих вакцин содержит разное количество капсулярного антигена (см. Таблицу 1). Полисахаридная вакцина содержит по 50 мкг полисахарида каждой из 4 серогрупп, а конъюгат содержит 10 мкг А и по 5 мкг каждого из С, W и Y.

Недавнее исследование с использованием MenACWY-PS и MenACWY-CRM, проведенное Оксфордской группой вакцин (Понимание иммунного ответа на вакцины против менингита, OXREC 09/H0606/20, Eudract 2007-001349-17), показало предварительные доказательства различий в ответах В-клеток. к полисахаридным и конъюгированным менингококковым вакцинам. Однако фактором, вмешивающимся в интерпретацию данных этого исследования, была разница в количестве капсулярного антигена, содержащегося в каждом из двух типов вакцин, используемых в исследовании.

Полнодозовая полисахаридная вакцина MenACWY-PS содержит по 50 мкг капсульного антигена MenA, MenC, MenW и MenY. Вакцина MenACWY-CRM Conjugate содержит 10 мкг капсулярного антигена MenA и по 5 мкг MenC, MenW и MenY.

Настоящее исследование предназначено для сравнения полной дозы MenACWY-PS и 1/5 дозы MenACWY-PS (которая содержит 10 мкг каждой серогруппы) с полной дозой MenACWY-CRM. Это позволит провести различие между ответом, зависящим от дозы полисахарида, и ответом на истинную полисахаридную вакцину и ответом на конъюгированную вакцину. В частности, мы стремимся исследовать тимусзависимый или тимуснезависимый характер иммунного ответа на полисахаридные и конъюгированные менингококковые вакцины соответственно.

ВИЛОЧНО-НЕЗАВИСИМЫЙ И ВИЛОЧНО-ЗАВИСИМЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ

Независимые от тимуса (TI) антигены определяются по их способности индуцировать иммунные ответы у мышей с дефицитом Т-клеток или бестимусных мышей. Как и другие высокомолекулярные молекулы с повторяющимися структурами, полисахаридные вакцинные антигены далее классифицируются как антигены TI типа 2. Повторяющиеся полисахаридные эпитопы перекрестно связывают BCR антигенспецифических В-клеток, запуская сигналы активации и стимулируя пролиферацию и дифференцировку в секретирующие антитела плазматические клетки. Отсутствие помощи Т-клеток препятствует образованию В-клеток памяти.

Считается, что ответы TI в значительной степени опосредованы В-клетками маргинальной зоны (MZB), которые созревают в маргинальной зоне селезенки. Этот компартмент слабо развит у детей до двух лет, что приводит к неэффективному антиполисахаридному иммунному ответу в этой возрастной группе. Исследования на мышах выявили важную роль еще одной подгруппы зрелых В-клеток, В1b-клеток, в адаптивном иммунитете. В отличие от развития обычной В-клеточной памяти, которая требует образования зародышевых центров и Т-клеток, развитие опосредованного В1b-клетками долговременного гуморального ответа происходит независимо от помощи Т-клеток.

Напротив, конъюгированные вакцины действуют как тимусзависимые (TD) антигены. Связывание полисахаридного фрагмента с антиген-специфическими рецепторами В-клеток обеспечивает поглощение конъюгата полисахаридного белка и процессинг посредством классического пути МНС класса II. Пептиды, полученные из белка-носителя, представляются родственным CD4+ Т-хелперным клеткам, которые обеспечивают сигналы для дальнейшей дифференцировки В-клеток.

Ответы TD опосредованы фолликулярными В-клетками (FOB) с образованием секретирующих антитела плазматических клеток и В-клеток памяти, способных реагировать на дальнейшую специфическую антигенную нагрузку [10]. Недавняя работа, проведенная в Oxford Vaccine Group, предполагает, что пневмококковые полисахаридные и конъюгированные вакцины индуцируют клетки B1b и FOB соответственно. В этом исследовании будет изучено, относится ли это также к менингококковым конъюгированным и полисахаридным вакцинам. Это будет сделано путем анализа различных популяций В-клеток, продуцируемых в ответ на полную дозу полисахаридной вакцины, 1/5-ю полисахаридную вакцину и конъюгированную вакцину, с использованием новых иммунологических методов, разработанных в наших лабораториях.

ГИПОРЕАКТИВНОСТЬ

Гипореактивность, вызванная вакциной, представляет собой неспособность вызвать бустерную реакцию, по крайней мере, такой же величины, как реакция на первичную дозу. Было показано, что предыдущая вакцинация менингококковой полисахаридной вакциной ухудшает реакцию антител на последующие менингококковые полисахаридные или конъюгированные вакцины. Дизайн этого исследования позволит изучить явление гипореактивности, вызванной полисахаридами, в четырехвалентных менингококковых вакцинах на уровне ответов В-клеток памяти и плазматических клеток.

СЕРОГРУППА А

В отличие от полисахаридных капсул серогрупп B, C, W-135 и Y на основе сиаловой кислоты, менингококковые капсулы серогруппы A состоят из N-ацетилманнозаминфосфата. Простые полисахаридные вакцины серогруппы А демонстрируют неожиданную иммуногенность у младенцев раннего возраста. Эти результаты позволяют предположить, что, возможно, из-за своей химической структуры полисахарид группы А не может обрабатываться иммунной системой как классический антиген TI. Это исследование проверит гипотезу о том, что фолликулярные В-клетки продуцируются в ответ на компонент серогруппы А MenACWY-PS, а клетки маргинальной зоны или В1b, напротив, продуцируются в ответ на компонент серогруппы С той же вакцины. Это исследование также проверит гипотезу о том, что фолликулярные В-клетки продуцируются в ответ на серогруппы A и C компоненты MenACWY-CRM.

РЕПЕРТУАР АНТИТЕЛ

Гуморальный ответ человека опережающий; потенциальные специфические антитела существуют до встречи с обширным набором антигенов, встречающихся на протяжении всей жизни человека. Основой этого разнообразного репертуара являются множественные генные сегменты, включающие вариабельную область молекулы антитела. Возможность случайного комбинирования каждого сегмента V D & J вносит комбинаторное разнообразие в репертуар. Во время перестройки дополнительные нуклеотиды могут быть добавлены или удалены из соединения генных сегментов, что называется разнообразием соединений. Кроме того, во время созревания ответа антител происходит соматическая гипермутация вариабельной области во время пролиферации В-клеток в центрах зародыша. Это лежит в основе повышения аффинности антител при вторичном ответе на антиген. Эти механизмы помогают создать потенциальный репертуар до 1016 молекул антител.

Предыдущие исследования показали, что гуморальный ответ человека на специфические антигены ограничен разнообразием внутри индивидуума и между популяциями с использованием ограниченного числа генов вариабельной области, кодирующих антитела. Эти исследования основывались на традиционном векторном клонировании и секвенировании по Сэнгеру реаранжированных локусов тяжелых цепей одиночных клеток, и их объем анализа потенциального репертуара ограничен.

Массовое параллельное секвенирование и эмульсионная ПЦР — это новые мощные инструменты, позволяющие проводить крупномасштабное секвенирование ДНК с потенциалом одновременного секвенирования до одного миллиона прочтений за цикл. Эти методы были применены для изучения потенциального репертуара антител у рыбок данио, репертуара человеческих антител в специфических субпопуляциях В-клеток [20] и для оценки клональности лейкемоидных клеток. Это исследование направлено на сравнение репертуара VDJ в популяциях В-клеток памяти до и после вакцинации полисахаридом и конъюгатом ACWY.

АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ НА ИММУННЫЙ ОТВЕТ

Еще одним аспектом, который необходимо оценить в этом исследовании, является влияние генетических факторов на ответ на иммунизацию. Исследования на близнецах нескольких вакцин, включая вакцины против кори, эпидемического паротита и краснухи, показали высокую наследуемость реакций антител на вакцины. Уже идентифицированы некоторые генетические ассоциации между генами адаптивного и врожденного иммунного ответа и некоторыми вакцинами, например, аллели человеческого лейкоцитарного антигена (HLA) и ответы коревых антител, а также полиморфизмы IL-1β и ответы вакцины против гепатита В. Эти исследования были небольшими и основаны на отдельных генах-кандидатах, и степень, в которой генетическая изменчивость способствует ответу на вакцину, остается плохо изученной. Понимание того, какие генетические варианты влияют на реакцию на определенные вакцины, поможет определить критические иммунные пути, ведущие к защите после вакцинации, и приведет к производству более эффективных вакцин. Кроме того, идентификация генов, которые могут играть важную роль в инфекции дикого типа, позволит лучше понять патогенез заболевания, что, в свою очередь, может привести к разработке новых методов лечения.

Образцы крови, полученные в этом исследовании, представляют собой источник ДНК, который затем можно внести в банк ДНК, объединяющий образцы из нескольких различных исследований Oxford Vaccine Group. Затем эти образцы ДНК можно использовать для полногеномного анализа генетических факторов, влияющих на реакцию хозяина на вакцины, полученные в соответствующих исследованиях. Это извлечение и хранение ДНК будет происходить только с особого согласия участников, и ДНК не будет анализироваться ни для какой другой цели, кроме как для оценки факторов, влияющих на иммунный ответ на вакцины. Сыворотка, оставшаяся после отделения клеточной пробки для выделения ДНК, также будет храниться, и на ней также могут быть выполнены дальнейшие иммунологические анализы, такие как количественное определение функциональных антител по бактерицидной активности сыворотки.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Это исследование направлено на детальное изучение аспектов ответа В-клеток на конъюгированные и полисахаридные четырехвалентные менингококковые вакцины у здоровых взрослых с использованием различных новых лабораторных методов.