Как сообщается в журнале PLOS One, это исследование раскрывает клеточные реакции, связанные с компонентом вакцины под названием AS03, сокращенно от адъювантной системы 03. Используя массовые вычисления, исследователи применяют подход системной биологии, предоставляя новые подробные сведения об ответах на вакцины и данные для генерация новых гипотез.«Это исследование означает новый и отличный способ изучения вакцин. Мы установили, что это возможно; это сложно, но выполнимо.
Я думаю, что в будущем вакцины будут изучаться именно таким образом», — сказал один из авторов. Ли Ховард, доктор медицины, магистр здравоохранения, доцент педиатрии.Тип птичьего гриппа, который изучила команда, подтип H5N1, гораздо более опасен для людей, чем сезонный грипп.Известно, что AS03 заметно усиливает защиту, обеспечиваемую вакцинами от пандемического гриппа, в том числе от свиного гриппа и птичьего гриппа, но его молекулярные механизмы не изучены.
Говард, иммунолог Кристен Хук, доктор философии, и его коллеги сообщают о сигналах экспрессии генов, возникающих уже в первый день после вакцинации, которые строго предсказывают возможное образование защитных антител против H5N1.Они также обнаружили, что нейтрофилы, тип белых кровяных телец, по-видимому, играют до сих пор ненаблюдаемую роль в ответе на вакцину. (Мы все видели доказательства наличия нейтрофилов: скопившись в очаге инфекции, они являются основным компонентом гноя.) Нейтрофилы, являющиеся частью защиты первой линии иммунной системы человека, по всей видимости, являются первыми ответчиками на адъювированную версию вакцина.Согласно профилям экспрессии генов, выявленным в ходе исследования, нейтрофилы могут также функционировать как антигенпрезентирующие клетки (APC) в ответ на вакцину с адъюватом AS03. APC точно настраивают иммунный ответ, извлекая и обрабатывая чужеродные антигены и представляя их В-клеткам и Т-клеткам, чтобы вызвать иммунный ответ.
Исследователи рандомизировали 20 участников, половина из которых получала вакцину с адъюватом AS03, а половина — неадъюватированную вакцину — по две дозы каждый с интервалом в один месяц. Кровь брали у каждого участника в восьми временных точках в течение 12-недельного периода (включая три временных точки до вакцинации).
Используя метод сортировки клеток, разработанный в Vanderbilt Хук и его коллегами, образцы шести типов клеток иммунной системы были извлечены из каждого забора крови, а метод, называемый RNA-Seq, был использован для секвенирования всего транскриптома каждого образца клеток. Также было проведено обычное тестирование сывороточных антител для определения защиты, обеспечиваемой вакциной.Отражая результаты эпидемиологических исследований, обе вакцины хорошо переносились, и через два месяца после первоначальной вакцинации ни один из реципиентов неадъюватированной вакцины и девять из 10 реципиентов вакцины с адъюватом AS03 не достигли концентраций антител в сыворотке, связанных с защитой.
От кропотливой сортировки клеток до полного секвенирования РНК и анализа данных — это особенно точный и тщательный способ изучения реакции на вакцину.«Сокращая 850 страниц данных, мы сосредоточились на трех моделях экспрессии генов, которые дают ключ к разгадке механизма действия адъюванта», — сказал Хук, доцент кафедры патологии, микробиологии и иммунологии.
Среди секвенированных типов клеток нейтрофилы, моноциты и дендритные клетки были наиболее экспрессивными в первые моменты времени после иммунизации. Известно, что эти клетки запускают иммунный ответ.
«В первый день [после вакцинации] в этих трех типах клеток было 80 генов с одинаковой активностью или подавлением. Многие из этих генов, как известно, участвуют в врожденных иммунных ответах, включая процессинг и презентацию антигена», — сказал Хук.«Второй результат заключался в том, что нейтрофилы в высокой степени экспрессируют гены, участвующие в процессинге и презентации антигена. Это что-то новое в иммунологии вакцин.
«И третьим поразительным паттерном была экспрессия генов на третий день в NK [естественных клетках-киллерах, другом типе лейкоцитов], что указывало на усиление пролиферации клеток». Это время показалось команде озадачивающим, поскольку оно не соответствует какой-либо известной функции NK-клеток. «Мы еще не знаем, что делать с историей Нагорного Карабаха», — сказал Хук.
Ховард считает, что это исследование является предвестником.«Использование этого подхода откроет новые возможности для понимания реакции на вакцины лучше, чем когда-либо прежде. Например, когда-нибудь мы сможем персонализировать графики вакцинации на основе того, что мы знаем о генетическом составе реципиентов и прогнозируемой реакции. В конечном итоге область разработки вакцин будет перейти к персонализированным вакцинам », — сказал Ховард.
В предстоящем исследовании группы будут изучены протеомные сигнатуры вакцины H5N1, и запланированы аналогичные исследования для оценки вакцин, защищающих от других штаммов птичьего гриппа.В этом мультидисциплинарном исследовании участвовали 13 дополнительных авторов, в том числе биостатист Йоханнес Голл, доктор медицины, из корпорации Emmes в Роквилле, штат Мэриленд, который проводил анализ данных RNA-Seq.