Ученые долгое время не могли понять, почему одни вакцины способны заставить организм вырабатывать антитела на протяжении десятилетий, а другие - всего лишь на несколько месяцев.
Результаты недавнего исследования, проведенное под руководством ученых из Стэнфордского медицинского института и опубликованные в журнале Nature Immunology, показывают, что вариации в долговечности вакцин могут быть частично связаны с мегакариоцитами. «Вопрос о том, почему одни вакцины вызывают стойкий иммунитет, а другие - нет, был одной из величайших загадок вакцинологии», - говорит соавтор работы Бали Пулендран. «Наше исследование определяет молекулярную сигнатуру в крови, индуцируемую в течение нескольких дней после вакцинации, которая предсказывает стойкость вакцинального ответа и позволяет понять фундаментальные механизмы, лежащие в основе долговечности вакцинации».
В исследовании 2022 года Пулендран и его коллеги определили «универсальную сигнатуру», которая может предсказать ранний ответ антител на многие вакцины. Однако в этом и других исследованиях не была определена сигнатура, которая могла бы предсказать, как долго сохраняется ответ антител. Исследователи начали с изучения экспериментальной вакцины против птичьего гриппа H5N1, вводимую с адъювантом. Ученые наблюдали за 50 здоровыми добровольцами, которые получили либо две дозы вакцины против птичьего гриппа с адъювантом, либо две дозы без адъюванта. Они взяли образцы крови у каждого добровольца в нескольких временных точках в течение первых 100 дней после вакцинации и провели углубленный анализ генов, белков и антител в каждом образце. Затем они использовали программу машинного обучения для оценки и поиска закономерностей в полученном массиве данных.
Программа выявила молекулярную сигнатуру в крови через несколько дней после вакцинации, которая ассоциируется с силой реакции антител человека спустя несколько месяцев. Эта сигнатура в основном отражалась в крошечных кусочках РНК внутри тромбоцитов. Тромбоциты образуются из мегакариоцитов - клеток, находящихся в костном мозге. Тромбоциты, отрываясь от мегакариоцитов и попадая в кровь, часто забирают с собой небольшие фрагменты РНК из мегакариоцитов. Хотя исследователи не могут легко отследить активность мегакариоцитов, тромбоциты, несущие РНК из мегакариоцитов, действуют как косвенные индикаторы. «Мы обнаружили, что тромбоциты являются индикатором того, что происходит с мегакариоцитами в костном мозге», - рассказывает Пулендран.
Чтобы проверить, влияют ли мегакариоциты на долговечность вакцинации исследовательская группа одновременно вводила мышам вакцину против птичьего гриппа и тромбопоэтин, препарат, увеличивающий количество активированных мегакариоцитов в костном мозге. Действительно, тромбопоэтин привел к шестикратному увеличению уровня антител против птичьего гриппа через два месяца. Дальнейшие эксперименты показали, что активированные мегакариоциты производят ключевые молекулы, которые повышают выживаемость клеток костного мозга, ответственных за выработку антител (плазматических клеток). Когда эти молекулы были заблокированы, плазматические клетки хуже выживали в присутствии мегакариоцитов.
«Наша гипотеза заключается в том, что мегакариоциты обеспечивают плазматическим клеткам питательную среду, способствующую их выживанию в костном мозге», - говорит Пулендран. Ученые проверили, насколько эта тенденция справедлива для других типов вакцин. Они изучили собранные ранее данные о реакции 244 человек на семь различных вакцин, включая вакцины против сезонного гриппа, желтой лихорадки, малярии и COVID-19. Одни и те же молекулы тромбоцитарной РНК - признаки активации мегакариоцитов - были ассоциированы с более длительной выработкой антител для различных вакцин. По молекулярным признакам можно предсказать, какие вакцины действуют дольше, а также у каких реципиентов вакцина будет вызывать более длительный ответ.
Пулендран и его коллеги планируют провести ряд исследований, чтобы выяснить, почему некоторые вакцины могут стимулировать более высокий уровень активации мегакариоцитов. Эти выводы могут помочь исследователям разработать вакцины, которые более эффективно активируют мегакариоциты и приводят к более стойкому ответу антител. В то же время ученые хотят разработать тесты, позволяющие с помощью недавно обнаруженной молекулярной сигнатуры определить, как долго будет действовать вакцина. Это может помочь ускорить клинические испытания вакцин, в ходе которых исследователям часто приходится наблюдать за людьми в течение нескольких месяцев или лет, чтобы определить их долговечность, а также позволит разработать индивидуальные планы вакцинации.
«Мы могли бы разработать простой ПЦР-анализ, который измеряет уровень экспрессии генов в крови уже через несколько дней после вакцинации», - объясняет Пулендран. «Это поможет нам определить, кому и когда может понадобиться ревакцинация». Он добавил, что на продолжительность реакции на вакцину, скорее всего, влияет целый ряд сложных факторов, и он подозревает, что мегакариоциты - это лишь одна часть большой истории.
