В преддверии открытия, которое проливает свет на то, почему определенные вакцины могут по-разному влиять на людей, новый вычислительный подход, разработанный в Мичиганском университете, может предсказать реакцию отдельных пациентов.
В будущем это может привести к новым принципам разработки вакцин, учитывающих индивидуальные особенности человека, что, возможно, позволит создать вакцины от ВИЧ и более эффективную защиту от гриппа.
«Разные люди различаются по количеству и типу продуцируемых антител» , - сказала Келли Арнольд, доцент кафедры биомедицинской инженерии и автор-корреспондент нового исследования, опубликованного в Cell Reports Medicine . «В зависимости от их генетики, они также имеют разные белковые последовательности в своих антителах и рецепторах иммунных клеток, которые заставляют их связываться по-разному.
«Исследователям трудно понять эту ситуацию на основе экспериментов. И именно поэтому эта вычислительная модель оказалась такой ценной. Мы можем создавать персонализированные модели для разных людей, которые принимают во внимание все эти различные факторы».
Вакцины могут работать двумя способами: путем посылки нейтрализующих антител для связывания инвазивного вируса и предотвращения его заражения клеток или путем активации клеток врожденного иммунитета для атаки на патогены. Первый работает с относительно статичными вирусами, такими как корь, но для вирусов, таких как ВИЧ и грипп, активация иммунных клеток может компенсировать тот факт, что антитела не всегда идеально подходят для вируса. Проблема в том, что тип и количество антител могут по-разному влиять на активацию иммунных клеток, как показывает исследование, опубликованное в Cell Reports Medicine .
«Из-за быстро мутирующих вирусов, таких как ВИЧ и грипп, существует изменчивость как среди вирусной популяции, так и среди людей, которых он заражает», - сказала Мелисса Лемке, доктор философии. кандидат биомедицинской инженерии и ведущий автор статьи. «Это означает, что для того, чтобы защитить всех людей в одинаковой степени от различных вирусных мутаций, нам понадобится набор возможных решений, которые можно сопоставить с состоянием здоровья, полом, возрастом и генетическим происхождением любого конкретного человека».
«Вычислительные инструменты, подобные этому, будут иметь важное значение для ускорения поиска механизмов, которые могут быть реализованы для создания эффективных вакцин для всех».
В модели UM использовались данные, полученные Мельбурнским университетом в ходе единственного на сегодняшний день испытания вакцины против ВИЧ с умеренной защитой . Модель исследовала образцы плазмы от участников испытания - в основном образцы крови за вычетом эритроцитов - с учетом количества и типа антител, вырабатываемых после вакцинации. Когда антитело связывается с патогеном и иммунной клеткой, это сигнал для иммунной клетки уничтожить патоген.
Модель предсказала, что повышение уровня антител не активирует иммунные клетки у всех людей. В зависимости от исходного уровня антител и генетического фона у субъекта, увеличение этих антител может привести к результатам, охватывающим весь спектр: от пользы для одних пациентов до бездействия для других и потенциального снижения активации иммунных клеток у других.
Команда UM оценила 30 человек из испытания и выбрала восемь, чьи рецепторы иммунных клеток наиболее вероятно связывались с индуцированными вакциной антителами, и восемь человек с наименьшей вероятностью хорошо ответили. Затем команда из Мельбурна провела эксперименты, добавляя антитела и вирусы ВИЧ в образцы плазмы. У тех, кому предсказано ответ, наблюдалось 5-7-кратное увеличение иммунных комплексов, состоящих из антитела, патогена и иммунной клетки, что указывает на активность по уничтожению вирусов. Напротив, у не ответивших наблюдалось только 1,3-кратное увеличение иммунных комплексов. Это показывает, что создания антител, которые хорошо связываются с вирусом , не обязательно достаточно для обеспечения защиты вакцины - иммунные клетки должны иметь возможность связываться с антителами.
Документ озаглавлен «Системный подход к выяснению персонализированных механистических сложностей активации рецептора антитело-Fc после вакцинации».
