پیش بینی پاسخ های ایمنی به واکسیناسیون

به گزارش خبرگزاری سیناپرس، عفونت ها و واکسن ها سیستم ایمنی را تحریک می کنند تا یک پاسخ محافظتی ایجاد کند تا بعداً یک پاتوژن را برای مبارزه با آن شناسایی کند.
سیستم ایمنی هم به عنوان یک مدافع بدن و هم یک سیستم دارای حافظه دقیق، دقیقاً می‌داند که کدام تهدیدهای عفونی را قبلاً از بین برده است. هر سرماخوردگی، آنفولانزا، و واکسنی که تا به حال پاسخ ایمنی ایجاد کرده باشد، اثری پاک نشدنی بر روی سیستم ایمنی بر جای می گذارد. در حالی که بیشتر این حافظه ایمنی در سلول های B و T قرار دارد، این سلول ها تنها وقایع نگار سیستم ایمنی نیستند.
جان تسانگ، ایمونولوژیست سیستمی در موسسه ملی آلرژی و بیماری‌های عفونی (NIAID) و همکارانش با استفاده از یادگیری ماشینی و زیست‌شناسی سیستم‌ها دریافتند که انواع مختلف سلول‌های ایمنی در پاسخ به یک محرک ایمنی مانند واکسیناسیون تغییر می‌کنند. آنها دریافتند که در افراد سالم پس از واکسیناسیون، تعداد زیرمجموعه های سلول های ایمنی افزایش و یا کاهش می یابد و در عین حال بیان ژن آنها نیز تغییر می کند.
این سلول‌ها به آنتی ژنی خاص حساس نشدند، به این معنی که برای پاتوژن‌های خاصی اختصاصی نشده اند. آنها فقط سلول هایی هستند که در محیط داخل بدن گردش می کنند. این در واقع مداری از سلول‌ها است که توسط مولکول‌های خاصی در حالت‌های خاص نگهداری می‌شوند و این سلول‌ها نیز با یکدیگر تعامل دارند.
تسانگ و دیگران از سابقه هر عفونت یا واکسیناسیونی که یک فرد تا به حال با آن مواجه شده است، به عنوان پایه ایمنی فرد یاد می کنند. با توجه به ژنتیک شخصی و قرار گرفتن افراد در محیط های مختلف، خط پایه ایمنی آنها منحصر به فرد می شود. با استفاده از قدرت رویکردهای سطح سیستم، تسانگ بررسی می کند که چگونه خطوط پایه ایمنی افراد بر نحوه پاسخ سیستم ایمنی آنها به عفونت یا واکسیناسیون جدید تأثیر می گذارد. با شناسایی نشانگرهای زیستی یک پاسخ ایمنی سالم، او امیدوار است که مدل‌های کمی را برای پیش‌بینی بهتر واکنش افراد به واکسیناسیون ایجاد کند. این نشانگرهای زیستی همچنین به محققان کمک می‌کند تا راه‌هایی برای تقویت پاسخ ایمنی به واکسیناسیون در افرادی که ممکن است دچار نقص ایمنی باشند یا قادر به ایجاد یک پاسخ ایمنی قوی نباشند، توسعه دهند.
چگونه برای اولین بار به ایمونولوژی سیستم علاقه مند شدید؟
او در پاسخ گفت: قبل از شروع تحصیل در رشته ایمونولوژی، در رشته مهندسی کامپیوتر و علوم کامپیوتر تحصیل می کردم و سپس در دوران تحصیلات تکمیلی در رشته زیست شناسی سیستم ها آموزش دیدم. چیزی که واقعاً توجه من را در مورد ایمونولوژی جلب کرد، ناهمگونی گسترده پاسخ های ایمنی در جمعیت انسانی بود. هنگامی که من برای اولین بار با ایمونولوژیست ها در مورد آن صحبت کردم، آنها این تنوع را به عنوان مانعی برای درک سیستم ایمنی دیدند. آنها بر روی مدل های حیوانی تمرکز می کنند زیرا می توانند همه چیز را کنترل کنند و همه چیز را بسیار منسجم کنند. از دیدگاه کمی، که من به آن نگاه می کنم، ناهمگونی پاسخ های ایمنی افراد در واقع یک مزیت بزرگ است. از آنجایی که هر کس پاسخ های متفاوتی دارد، اگر به آنها ماده ای مانند واکسن بدهیم، نتیجه متغیری را می بینیم. از این نتایج، ما می توانیم شروع به استنباط اجزا، متغیرها و تعاملاتی کنیم که پاسخ ایمنی را شکل می دهند.
آیا خط پایه ایمنی فرد اغلب تغییر می کند؟
وی گفت: نه، معمولاً در بین افراد نسبتاً پایدار است، اما خطوط پایه می تواند از فردی به فرد دیگر بسیار متفاوت باشد. مثل یک مسابقه است. ماشین های مختلفی وجود دارد و به روش های مختلفی تنظیم می شوند. بر اساس کارهای جدیدتر، همچنین کاملاً واضح است که حتی اگر خط پایه ایمنی از نظر زمانی پایدار است و از فردی به فرد دیگر کاملاً متمایز است، می‌تواند توسط اختلالات و مواجهه‌های مختلف در طول زمان نیز شکل بگیرد.
در مقایسه با واکسیناسیون، عفونت چگونه بر ایمنی پایه فرد تأثیر می گذارد؟
وی افزود: عفونت به احتمال زیاد حتی به طور گسترده تر از واکسن ها باعث شکل گیری پایه ایمنی می شود. من و همکارم ریچل اسپارکس اخیراً مطالعه‌ای را طراحی کردیم تا ببینیم چگونه عفونت خفیف SARS-CoV-2 این خطوط پایه ایمنی را شکل می‌دهد. ما افرادی را که علائم کووید-19 داشتند و سپس بهبود یافتند را با افرادی که از نظر سنی و جنسیتی همسان بودند که هرگز کووید-19 نداشتند مقایسه کردیم. وقتی این کار را در پاییز 2020 انجام دادیم، هیچ یک از شرکت‌کنندگان واکسن کووید-19 دریافت نکرده بودند یا به آنفولانزا مبتلا نشده بودند. ایده این بود که ببینیم آیا حتی یک عفونت خفیف SARS-CoV-2 می تواند وضعیت پایه ایمنی را تغییر دهد یا خیر. ما همچنین همه شرکت کنندگان را با واکسن آنفولانزا واکسینه کردیم. از آنجایی که واکسن آنفولانزا همان حافظه ایمنی ناشی از عفونت SARS-CoV-2 را به چالش نمی کشد، ما می خواستیم ببینیم که آیا SARS-CoV-2 نحوه واکنش سیستم ایمنی افراد به یک واکسیناسیون جدید را تغییر می دهد یا خیر.
یک عفونت خفیف قبلی SARS-CoV-2 چگونه بر خطوط پایه ایمنی افراد و پاسخ آنها به واکسن آنفولانزا تأثیر می گذارد؟
او گفت: در گروه با سابقه ابتلا به عفونت SARS-CoV-2، ما تغییرات پایه ایمنی را در انواع مختلف سلول، از جمله در سلول‌های ایمنی ذاتی، مونوسیت‌ها و سلول‌های T خاص شناسایی کردیم. در پاسخ به واکسیناسیون آنفولانزا، مردان و زنان پاسخ ایمنی ذاتی و سازگاری های تغییر یافته داشتند. این مثال خوبی از این بود که چگونه یک عفونت، در این مورد یک عفونت خفیف، می تواند یک تفاوت سیستمیک را حتی مدت ها پس از رفع آن ایجاد کند.
برای درک پایداری خط پایه ایمنی در افرادی که از عفونت SARS-CoV-2 بهبود یافته بودند، آزمایش کردیم که آیا پارامترهای پایه ایمنی با زمان پس از عفونت اولیه همبستگی دارند یا خیر، اما اکثر پارامترها در طول زمان برطرف نشدند. در عوض، این پارامترها تنظیم و تنظیم مجدد می شوند. این "نقاط تنظیم" در افراد نسبتاً پایدار می شود و می تواند بر پاسخ آینده به قرار گرفتن در معرض واکسن، در این مورد به واکسن آنفولانزا، تأثیر بگذارد. این به ما اثباتی از اصل چگونگی ایجاد این حالت های اولیه اولیه داد.
آیا می توان پاسخ ایمنی بالقوه یک فرد به یک واکسن را بر اساس خط پایه ایمنی منحصر به فرد آنها پیش بینی کرد؟
او پاسخ داد: ما می توانیم این کار را از الان شروع کنیم. می‌توان چندین پارامتر را برای اندازه‌گیری پیشنهاد کرد که نتایج مرتبط را به دست آورد، اما بسیاری از متغیرهای دیگر وجود دارند که ممکن است برای پیش‌بینی‌های دقیق‌تر با هم تعامل داشته باشند. به عنوان مثال، سن و جنسیت نقش دارند، اما اگر ما در مورد پاسخ ایمنی به واکسن آنفولانزا صحبت می کنیم، سایر اطلاعات مربوط به آنفولانزا نیز ممکن است به پیش بینی پاسخ فرد به آن کمک کند.
مفهوم واکسن های کمکی (دز های کمکی) می‌تواند به ما در تفسیر این نوع داده‌ها کمک کند. دز های کمکی پاسخ ایمنی ذاتی به واکسن را تقویت می کنند. آنچه بسیار جالب است این است که برخی افراد به دلیل عفونت یا واکسیناسیون قبلی، خطوط پایه ایمنی دارند که بسیار شبیه پاسخ های ایمنی معمولی پس از واکسیناسیون هستند. به عبارت دیگر، این افراد در حال حاضر به طور طبیعی کمک شده هستند، بنابراین وقتی به آنها واکسن می زنیم، بلافاصله بهتر پاسخ می دهند. چه چیزی باعث ایجاد آن حالت کمکی طبیعی می شود؟ چه چیزی آن حالت را حفظ می کند؟ این چیزی است که ما در تلاش برای درک آن هستیم. ما حتی می‌توانیم به این فکر کنیم که چگونه می‌توانیم به افراد دارای نقص ایمنی هستند، چیزی برای تقویت پایه‌های ایمنی و بهبود پاسخ‌های ایمنی آنها به شکل واکسن بدهیم. ما می‌توانیم به جای طراحی دز های کمکی مختلف برای هر واکسن، ایمنی بدن افراد را تعدیل و سپس واکسینه کنیم.
به نظر شما چه چیزی در مورد مطالعه سیستم ایمنی در سطح سیستمی هیجان انگیزتر است؟
او گفت: سیستم ایمنی یک عرصه عالی برای مطالعه اصول اولیه و نحوه عملکرد یک سیستم پیچیده بیولوژیکی و چگونگی برهمکنش بین سلول ها است و همچنین مطالعه ی مولکول هایی که منجر به نتایج فوری می شود. این واقعا پیچیده است، اما یک مدل سیستمیک واقعا جالب است. همچنین برای من جالب است که سیستم ایمنی اینطور به نظر می رسد که انگار لنگر بین سلامت و بیماری است. اگر از بیماری های قلبی عروقی، سندرم های متابولیک، تا سرطان نگاه کنیم، همیشه می توانیم متوجه شویم که سیستم ایمنی نقش مهمی ایفا می کند. اغلب، متوجه می‌شویم که سلول‌های ایمنی نشانه‌هایی برای پیش‌بینی نتایج هستند یا با شدت بیماری مرتبط هستند. از نظر درونی، سیستم ایمنی نقش مهمی در حفظ سلامت ما دارد. به همین دلیل است که بسیار هیجان انگیز است. ما چیزی را مطالعه می کنیم که جنبه های متعدد سلامتی را لمس می کند.
یکی از بزرگترین چالش های مطالعه ایمونولوژی انسانی در سطح سیستمیک چیست؟
با نگاهی به جمعیت‌های انسانی، دریافت اطلاعات از خون بسیار آسان است و ما می‌توانیم به مرور زمان اطلاعات را از یک فرد استخراج کنیم. از سوی دیگر، خون جایی نیست که اتفاقات بیولوژیک رخ دهد. بیایید عفونتی را در نظر بگیریم که معمولاً در مجاری هوایی فوقانی اتفاق می افتد. خود پاسخ ایمنی در بافت های لنفاوی رخ می دهد. در انسان، گرفتن این نوع نمونه ها آسان نیست و گاهی اوقات غیرممکن است، بنابراین ما باید تنها بر اساس خون استنباط کنیم. از نظر یافتن نشانگرهای زیستی کمتر محدودیت داریم زیرا ممکن است هنوز اطلاعات کمی وجود داشته باشد که بتوانیم در خون پیدا کنیم که رویدادها و حالات را در بافت ها منعکس می کند، اما از دیدگاه مکانیکی و درک کمی، این یک چالش بزرگ است. ما به تجزیه و تحلیل بافت زنده و باقت های عمقی نیاز داریم تا بتوانیم نگاهی بیاندازیم که سلول های ایمنی کجا هستند و وضعیت آنها در بدن چگونه است.
برخی از اهداف بلند مدت شما برای تحقیقات خود چیست؟
من واقعاً به چیزی که من آن را مطالعه ی از پایین به بالا ایمونولوژی سیستم های می نامم علاقه مند هستم، یعنی نگاه کردن به تمام این تعاملات سلولی و شبکه های مولکولی و یادگیری نحوه کار آنها با هم تا به نتایج پیچیده ای منجر شود. برای مثال، اگر بخواهیم دوز یک واکسن را سه برابر کنیم – فرض کنید از واکسن کووید-19 فایزر به واکسن کووید-19 مدرنا، که تقریباً سه برابر دوز است – بدون انجام کارآزمایی بالینی، می‌توانیم اثرات را پیش‌بینی کنیم. تفاوت در پاسخ ایمنی برای یک فرد معمولی چه خواهد بود؟ هیچ کس نمی تواند در حال حاضر به این سوال پاسخ دهد. ما مدل کمی خوبی برای نحوه عملکرد سیستم ایمنی نداریم. امیدوارم در سال‌های آینده، ما بتوانیم رویکردهای جدیدی را توسعه دهیم تا برای سؤال ساده‌ای که من مطرح کردم، در واقع نیازی به نگاه کردن به 10000 نفر برای دریافت پاسخ نداشته باشیم. در آن زمان می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که چه اتفاقی می‌افتد و سپس یک آزمایش در مقیاس کوچک انجام دهیم تا ببینیم درست می‌گوییم یا نه.
من همچنین می‌خواهم از این رویکردها و مفاهیم در سطح سیستم برای درک بهتر پایداری سلامت استفاده کنم. چگونه انسان ها به عنوان یک فرد از هموستاز منحرف می شوند؟ چگونه می‌توانیم هموستاز ایمنی را به سرعت بازیابی کنیم تا بتوانیم قبل از اینکه کسی به بیماری مبتلا شود، مداخله کنیم یا با چیزی او را درمان کنیم؟ من از درک، مداخله یا حتی تعدیل سیستم ایمنی یک فرد قبل از آلوده شدن به یک پاتوژن یا ابتلا به بیماری بسیار هیجان زده هستم.
منبع: drugdiscoverynews.com
مترجم: کیانوش کرمی