Пандемия COVID-19 привлекла внимание к важности вакцин, но также и к ключевым пробелам в научном понимании того, как иммунная система реагирует на вакцины в целом. Почему иммунный ответ на некоторые вакцины отличается от человека к человеку? Что вызывает ослабление иммунитета после вакцинации и как это можно отслеживать и даже прогнозировать до того, как человек заболеет? Прежде всего, как мы можем лучше подготовиться к будущим вспышкам болезней?
Многие ученые в последнее время начали более внимательно изучать иммунитет, вызванный вакциной, в том числе лаборатория Рамника Ксавьера, члена основного института, директора программы иммунологии и содиректора программы инфекционных заболеваний и микробиома в Институте Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда. . Его группа изучает биологические факторы, лежащие в основе иммунного ответа на вакцины против гриппа, респираторно-синцитиального вируса и туберкулеза, пишет medicalxpress.com.
Лаборатория Ксавьера недавно опубликовала результаты своей работы над вакциной Bacillus Calmette-Guérin (БЦЖ), которая, несмотря на то, что ей 100 лет и является одной из наиболее часто используемых вакцин в мире, остается малоизученной. Несмотря на то, что вакцина БЦЖ вводится в первую очередь для профилактики туберкулеза (ТБ), она также обеспечивает некоторую неспецифическую защиту от других заболеваний, но ученые еще не понимают, почему одни люди развивают эту защиту, а другие нет.
Два исследования, опубликованные в прошлом месяце в журналах Cell Reports и Genome Biology, раскрывают микробиом и генетические факторы, которые могут влиять на это изменение. В сотрудничестве с группой Медицинского центра Университета Радбауд в Нидерландах под руководством Михая Нетеа команда Ксавьера обнаружила, что определенные кишечные микробы сильно связаны с иммунным ответом у людей, получивших вакцину БЦЖ. Они также идентифицировали 75 генов, которые могут способствовать неспецифической защите.
Ксавье, соавтор обоих исследований, и его коллеги говорят, что в долгосрочной перспективе подобные исследования однажды могут помочь исследователям найти способы быстрого и неинвазивного мониторинга реакции на вакцину. Если бы анализ крови мог показать, например, какие-либо основные биологические факторы, вызывающие субоптимальный иммунитет после вакцинации, врачи могли бы найти способы точной настройки и повышения этого иммунитета.
«Вакцины COVID оказали огромное влияние на замедление распространения инфекции, но пандемия действительно научила нас важности программ иммунного мониторинга вакцины в будущем», - сказал Ксавьер, который также является директором обсерватории клеток Клармана. at Broad, содиректор Центра информатики и терапии микробиома Массачусетского технологического института, директор Центра вычислительной и интегративной биологии и профессор кафедры молекулярной биологии больницы общего профиля Массачусетса.
«Мы изучаем эти вакцины не только для того, чтобы узнать об их реакции на целевой патоген», - сказал Мартин Стражар, компьютерный биолог из лаборатории Ксавьера и первый автор статьи по биологии генома . «Понимая эти вакцины в более широком смысле, мы также лучше подготовлены к тому, что не за горами - эпидемиям будущего».
Влияние микробиома.
В исследовании Genome Biology ученые исследовали роль микробиома в эффективности вакцины БЦЖ. Они собрали образцы стула у 321 здорового человека, получившего вакцину БЦЖ, изолировали микробы и секвенировали их геномы, чтобы определить популяцию кишечного микробиома каждого донора. Затем исследователи смоделировали инфекцию, обработав образцы крови тех же пациентов бактериями, вызывающими туберкулез. Они записали уровни цитокинов - белков, которые иммунные клетки используют для передачи сигналов друг другу - в качестве показателя иммунного ответа.
В целом, исследователи обнаружили, что состав микробиома тесно связан с цитокиновой реакцией, выявляя множество микробов, влияющих на иммунный ответ . В образцах с более высокими уровнями микробов Eggerthella lenta и Ruminococcus цитокины присутствовали в более высоких уровнях.
Команда также изучила иммунитет против неродственных патогенов, вызванный вакциной БЦЖ, обработав образцы крови золотистым стафилококком, частой причиной бактериальной инфекции в больницах. Они увидели, что образцы с более высокими уровнями микробов рода Roseburia имели более низкие уровни цитокинов, что позволяет предположить, что Roseburia снижает этот неспецифический иммунитет.
Стражар, Ксавьер и их команда также обнаружили, что микробы, вызывающие эти изменения в иммунной системе, имеют более сильную связь с метаболитами в крови, чем другие микробы. Команда продолжит расширять свою библиотеку эталонных микробов, выделенных из образцов стула человека, чтобы подтвердить эти отношения в более контролируемых условиях.
«В эпоху персонализированной медицины неинвазивные измерения помогут нам понять, какие люди с большей вероятностью получат пользу от различных методов лечения или вмешательства», - сказал Стражар. «Профили кишечных микробов и их метаболиты, скорее всего, будут играть роль в этих решениях».
Исследование экспрессии генов.
В исследовании Cell Reports исследователи стремились лучше понять неспецифический иммунитет, обеспечиваемый БЦЖ. Они собрали моноциты, своего рода лейкоциты, у трех пациентов в исследовании Genome Biology до и после того, как они получили вакцину БЦЖ . Затем в лаборатории команда обработала моноциты липополисахаридом (LPS), молекулой, обнаруженной во внешней мембране бактерий E. coli, которая, как они знали, вызовет реакцию в клетках.
Используя секвенирование одноклеточной РНК, команда определила 75 генов, которые по-разному реагировали на ЛПС до и после вакцинации БЦЖ, включая CCL3 и CCL4, которые кодируют белки, способствующие воспалению. Они обнаружили, что вакцинация БЦЖ обычно уменьшала воспаление перед воздействием ЛПС; после воздействия клетки врожденного иммунитета оказались более чувствительными, чем клетки, полученные от пациентов до вакцинации.
Линцзя Конг, первый автор исследования Cell Reports , сказал, что в будущих исследованиях будут продолжены исследования механизмов, лежащих в основе неспецифической защиты BCG. «БЦЖ особенно интересна, потому что она защищает не только от туберкулеза, но и от других заболеваний. Наше исследование дало нам интересную информацию о том, как это работает, но еще многое предстоит сделать», - сказала она.
