Kai vaikai gauna antrąją tymų-parotito-raudonukės vakciną, maždaug tuo metu, kai pradeda lankyti darželį, jie visą arba didžiąją gyvenimo dalį įgyja apsaugą nuo visų trijų virusų. Tačiau spalį skiepytos gripo vakcinos veiksmingumas pradeda blėsti jau kitą pavasarį.
Mokslininkus jau seniai glumina, kodėl kai kurios vakcinos gali priversti organizmą gaminti antikūnus dešimtmečius, o kitos trunka vos mėnesius. Dabar Stanfordo medicinos mokslininkų atliktas tyrimas parodė, kad vakcinos patvarumo kitimas iš dalies gali būti susijęs su stebinančiu kraujo ląstelių tipu, vadinamu megakariocitais, kurie paprastai yra susiję su kraujo krešėjimu.
„Klausimas, kodėl kai kurios vakcinos sukelia ilgalaikį imunitetą, o kitos – ne, buvo viena iš didžiausių vakcinų mokslo paslapčių“, – sakė mikrobiologijos ir imunologijos profesorius, mokslų daktaras Balis Pulendranas.
„Mūsų tyrimas apibrėžia molekulinį parašą kraujyje, sukeltą per kelias dienas po vakcinacijos, kuris prognozuoja vakcinos atsako patvarumą ir suteikia įžvalgų apie pagrindinius vakcinos patvarumo mechanizmus.”
2022 m. atliktame tyrime Pulendranas ir jo kolegos apibrėžė „visuotinį parašą“, galintį numatyti ankstyvą antikūnų atsaką į daugelį vakcinų. Tačiau šis ir kiti tyrimai neapibrėžė parašo, kuris galėtų numatyti, kiek ilgai truks antikūnų atsakas.
Naujasis dokumentas paskelbtas šiandien Gamtos imunologija. Pulendranas yra vyresnysis autorius, o oficialūs podoktorantūros mokslininkai Mario Cortese, Ph.D., dabar dirbantis Gilead Sciences, ir Thomas Hagan, Ph.D., dabar Sinsinačio universiteto medicinos koledžo docentas, yra bendri pirmieji autoriai. Nadine Rouphael, medicinos mokslų daktarė, Emory universiteto vakcinologijos ir infekcinių ligų profesorė, yra pagrindinė bendradarbė.
Skatinamas suprasti ilgaamžiškumą
Pulendrano komanda iš pradžių tyrė eksperimentinę H5N1 paukščių gripo vakciną, kuri buvo skiriama su adjuvantu – cheminiu mišiniu, kuris sustiprina imuninį atsaką į antigeną, bet pats savaime nesukelia imuninio atsako.
Tyrėjai stebėjo 50 sveikų savanorių, kurie gavo dvi vakcinos nuo paukščių gripo dozes su adjuvantu arba dvi dozes be adjuvanto. Jie paėmė kraujo mėginius iš kiekvieno savanorio keliolika laiko taškų per pirmąsias 100 dienų po vakcinacijos ir atliko nuodugnią kiekvieno mėginio genų, baltymų ir antikūnų analizę. Tada jie naudojo mašininio mokymosi programą, kad įvertintų gautą duomenų rinkinį ir surastų modelius.
Programa nustatė molekulinį parašą kraujyje per kelias dienas po vakcinacijos, kuris buvo susijęs su žmogaus antikūnų atsako stiprumu po kelių mėnesių. Parašas dažniausiai atsispindėjo mažose RNR dalelėse trombocituose – mažose ląstelėse, kurios sudaro krešulius kraujyje.
Trombocitai yra kilę iš megakariocitų, ląstelių, esančių kaulų čiulpuose. Trombocitai, atitrūkę megakariocitams ir patekę į kraują, dažnai pasiima nedidelius RNR gabalėlius iš megakariocitų. Nors mokslininkai negali lengvai sekti megakariocitų aktyvumo, trombocitai, pernešantys RNR iš megakariocitų, veikia kaip tarpininkai.
„Ką mes sužinojome, buvo tai, kad trombocitai yra varpinė priemonė tam, kas vyksta su megakariocitais kaulų čiulpuose“, – sakė Pulendranas.
Platesnės reikšmės
Siekdama patvirtinti, ar megakariocitai turi įtakos vakcinos patvarumui, Puledrano tyrimų grupė pelėms vienu metu skyrė paukščių gripo vakciną ir trombopoetiną – vaistą, kuris padidina aktyvuotų megakariocitų skaičių kaulų čiulpuose. Iš tiesų, po dviejų mėnesių trombopoetinas šešis kartus padidino antikūnų nuo paukščių gripo kiekį.
Kiti eksperimentai parodė, kad aktyvuoti megakariocitai gamina pagrindines molekules, kurios padidina kaulų čiulpų ląstelių, atsakingų už antikūnų, arba plazmos ląstelių, išgyvenimą. Kai šios molekulės buvo užblokuotos, plazmos ląstelės mažiau išgyveno esant megakariocitams.
„Mūsų hipotezė yra ta, kad megakariocitai plazmos ląstelėms kaulų čiulpuose suteikia tokią puoselėjančią aplinką, skatinančią išgyvenimą“, – sakė Pulendranas.
Mokslininkai išbandė, ar ši tendencija galioja ir kitų tipų vakcinoms. Jie peržiūrėjo anksčiau surinktus duomenis apie 244 žmonių reakciją į septynias skirtingas vakcinas, įskaitant vakcinas nuo sezoninio gripo, geltonosios karštinės, maliarijos ir COVID-19.
Tos pačios trombocitų RNR molekulės – megakariocitų aktyvacijos požymiai – buvo susietos su ilgalaike įvairių vakcinų antikūnų gamyba. Molekulinis parašas gali numatyti, kurios vakcinos truko ilgiau, taip pat kurie vakcinos gavėjai turės ilgesnį atsaką.
Nuspėjamųjų ir individualizuotų vakcinų link
Pulendranas ir jo kolegos planuoja atlikti tyrimus, kurie ištirs, kodėl kai kurios vakcinos gali paskatinti didesnį megakariocitų aktyvacijos lygį. Šios išvados galėtų padėti mokslininkams sukurti vakcinas, kurios veiksmingiau suaktyvina megakariocitus ir sukelia patvaresnes antikūnų reakcijas.
Tuo tarpu mokslininkai nori sukurti testus, kad nustatytų, kiek laiko gali trukti vakcina, naudodamiesi naujai atrastu molekuliniu parašu. Tai galėtų padėti paspartinti vakcinų klinikinius tyrimus, kurių metu mokslininkai dažnai turi sekti žmones mėnesius ar metus, kad nustatytų patvarumą, bet taip pat galėtų sudaryti asmeninius vakcinų planus.
„Galėtume sukurti paprastą PGR tyrimą – vakcinos lustą, kuris išmatuotų genų ekspresijos lygį kraujyje praėjus vos kelioms dienoms po to, kai kas nors buvo paskiepytas“, – paaiškino Pulendranas. „Tai galėtų padėti mums nustatyti, kam ir kada gali prireikti stiprintuvo.
Jis pridūrė, kad atsako į vakciną trukmę greičiausiai įtakoja daugybė sudėtingų veiksnių, ir jis įtaria, kad megakariocitai yra tik dalis didesnės istorijos.
Sinsinačio universiteto mokslininkai; Emory vakcinų centras; Kalifornijos universitetas, San Diegas; GSK Belgija; Hospitalita Israelita Albert Einstein; Džeksono laboratorija; Maisto ir vaistų administracija; Icahn medicinos mokykla prie Sinajaus kalno; Emory universiteto medicinos mokykla; Nacionaliniai sveikatos institutai; ir NYU Grossmano medicinos mokykla prisidėjo prie tyrimo.