С помощью генетического исследования можно персонализировать вакцинацию

Всемирная неделя иммунизации, которая проводится каждый год в последнюю неделю апреля (24–30 апреля), направлена на популяризацию вакцинации среди людей разных возрастов. Несмотря на то, что иммунизация признана одной из самых успешных и экономически выгодных из всех существующих мер охраны здоровья, генетические исследования могут сделать её ещё более эффективной.

Учёные Мичиганского университета (University of Michigan) считают, что вакцинация должна быть персонализированной. Международная исследовательская группа выявила особый ген, связанный с антителами, благодаря которому на популяционном уровне возможно спрогнозировать, будет ли выработка большего количества антител эффективна для усиления врождённого иммунного ответа.

В исследовании рассматривалась различная реакция людей на ревакцинацию, которая повторно подвергает иммунную систему воздействию вируса (или некоторой его части) для повышения концентрации антител.

«Самое интересное в этой работе – это концепция персонализированной изменчивости и изучение прямой связи между реакцией на вакцину и различными генами у людей», – сообщила Келли Арнольд (Kelly Arnold), доцент кафедры биомедицинской инженерии Мичиганского университета и автор статьи, которая была опубликована в конце февраля в журнале Frontiers in Immunology.

Увеличение концентрации антител у некоторых людей может не иметь большого значения, потому что их иммунные рецепторы не так прочно соединяются с антителами, то есть имеют более низкую аффинность (сродство). В результате у человека может быть достаточное количество антител и при этом слабый иммунный ответ.

«Мы обнаружили, что в зависимости от генотипа усиление вакцины может быть более или менее эффективным для активации определённых функций врождённого иммунитета», – объяснила Арнольд. «Для тех людей, у которых повышение концентрации антител было неэффективным, изменение их аффинности может оказаться более успешным. Однако это пока теоретическая концепция, на практике применить её ещё не удалось».

Используя данные исследования вакцины против ВИЧ RV144, учёные составили схему образования комплекса IgG-FcγRIIIa, прогнозируемую после вакцинации для трёх аллотипов IgG1 и двух полиморфизмов FcγRIIIa (CD16, мембранный белок суперсемейства иммуноглобулинов, низкоаффинный рецептор для Fc-фрагмента иммуноглобулинов G).

Антитела IgG образуют комплексы с Fc-рецепторами (FcRs) для активации Fc-опосредованных иммунных функций. Генетические вариации как IgG, так и FcR могут влиять на образование комплексов IgG-FcR путём изменения аффинности и концентрации.

Команда Арнольд совместно с исследователями из Австралии, Таиланда и США создала компьютерную модель, чтобы определить, как различные генетические факторы влияют на иммунные реакции, вызванные ревакцинацией. В ней используются данные и образцы плазмы, полученные Мельбурнским университетом в ходе единственного на сегодняшний день клинического испытания потенциально эффективной вакцины против ВИЧ.

В образцах плазмы крови участников исследования определили количество и тип антител, выработанных после вакцинации.

Компьютерная модель показывает, как конкретные модификации вакцины могут быть применены для максимального образования комплекса IgG-FcγRIIIa у людей с различным генотипом. Предполагалось, что участники испытания с аллотипами (вариациями иммуноглобулина) G1m1,17 и G1m1,3 будут более восприимчивы к адъювантным вакцинам, которые повышают сродство антител к FcγRIIIa (например, с помощью модификации гликозилирования), а пациенты с аллотипом G1m-1,3 – к вариантам ревакцинации, которые повышают титр (концентрацию) антител IgG1.

«На примере смешанной популяции мы также показали, как один конкретный генотип определяет, будет ли реакция на изменения концентрации антител, которые обычно происходят после ревакцинации», – объяснила Арнольд.

Моделирование показало, что, изучая различные варианты в гене, кодирующем антитела IgG1, можно определить, насколько эффективным будет повышение уровня антител в данной популяции. Благодаря испытаниям на вакцине против ВИЧ учёные выяснили, что повышение уровня антител у некоторых людей не приводит к изменению оцениваемых функций врождённого иммунитета.

«Полученные данные говорят нам о том, что в популяциях с определёнными генетическими вариантами традиционные методы повышения концентрации антител могут быть не столь эффективны для улучшения функций врождённого иммунитета», – сообщила Арнольд.

В прошлом году команда Арнольд использовала данные того же исследования, чтобы показать, почему некоторые вакцины по-разному влияют на людей. В будущем обе работы могут привести к разработке новых принципов проектирования вакцин, учитывающих индивидуальные особенности человека.