Hallitun ihmisen malariainfektion (CHMI) tulokset kenialaisilla aikuisilla liittyvät aiempaan malariaaltistukseen ja skizontin vasta-ainevasteeseen

Abstrakti

Tausta:

Endeemisillä alueilla elävät yksilöt saavat immuniteetin malarialle toistuvan loisaltistuksen jälkeen. Pyrimme arvioimaan kontrolloitua ihmisen malariainfektiomallia (CHMI) keinona tutkia luonnollisesti hankittua immuniteettia kenialaisilla aikuisilla, joilla on vaihteleva malariaaltistus.

Ihmisen malariatartunnan ja immuniteetin välinen suhde on monimutkainen. Malaria on Plasmodium-loisen aiheuttama tartuntatauti, joka kulkeutuu kehoon ja saastuttaa punasoluja. Tartunnan jälkeen kehon immuunijärjestelmä käynnistää sarjan immuunivasteita malarialoisen torjumiseksi. Immuunivaste voi kuitenkin aiheuttaa vahinkoa isännälle samalla kun se hallitsee loista. Toisaalta immuunipuutos voi johtaa vakavaan ja pitkäaikaiseen malariainfektioon, joka voi jopa johtaa kuolemaan.

Toisaalta ihmiskehon immuunivaste liittyy läheisesti malarialoisen elinkaareen. Plasmodium-infektion alkuvaiheessa Plasmodium juurtuu ja lisääntyy nopeasti, ja suuri määrä taudinaiheuttajia keskittyy punasoluihin ja vapautuu. Tällä hetkellä kehon immuunisolut reagoivat nopeasti vapauttaen sytokiineja tappamaan malarialoisen ja torjumaan infektion alkuvaiheita. Plasmodium-infektion kehittymisen aikana immuunisolureittiprofiili muuttuu monimutkaisemmaksi, mikä luo herkän tasapainon Plasmodiumin ja ihmisisännän välille. Jos immuunijärjestelmä kuitenkin ylireagoi, se voi aiheuttaa potilailla korkeaa kuumetta, vilunväristyksiä, väsymystä ja muita oireita.

Toisaalta monet tekijät vaikuttavat ihmiskehon immuunijärjestelmään. Esimerkiksi genetiikka, ravitsemus, ikä, sukupuoli, infektiohistoria ja muut tekijät voivat kaikki vaikuttaa yksilön immuunivasteeseen. Jotkut immuunipuutosoireet heikentävät elimistön immuunitoimintaa, mikä lisää yksilön riskiä sairastua malariaan tai muihin tarttuviin sairauksiin. Nämä immuunipuutokset voivat olla synnynnäisiä, kuten tiettyjen geenien mutaatioita, tai hankittuja, kuten virusinfektioita, kuten AIDS.

Näin ollen malariainfektion ja ihmisten immuniteetin välinen suhde on monimutkainen ja vaatii monien tekijöiden huomioon ottamista. Malarian ehkäisyssä ja hoidossa tutkijoiden on tunnistettava ja ymmärrettävä immuunivasteen ja Plasmodium-infektion välinen vuorovaikutus. Voidaan nähdä, että meidän on parannettava vastustuskykyämme. Cistanche voi parantaa immuniteettia. Lihatuhka sisältää erilaisia ​​biologisesti aktiivisia komponentteja, kuten polysakkarideja, kaksi sientä, Huang Li, jne. Nämä komponentit voivat stimuloida erilaisia ​​immuunijärjestelmiä lihan solumaisissa soluissa, mikä lisää niiden immuuniaktiivisuutta.

Napsauta cistanchen terveyshyötyjä

Menetelmät:

Analysoimme tiedot 142 kenialaiselta aikuiselta kolmesta paikasta, jotka edustavat eri malarian endeemisiä alueita (Ahero, Kilif North ja Kilif South), jotka osallistuivat CHMI-tutkimukseen Plasmodium falciparum sporozoites NF54 -kannan kanssa (Sanaria® PfSPZ Challenge). Luonnollisesti hankittua immuniteettia läheisimmin heijastavien in vivo -tulosten tunnistamiseksi qPCR-mittauksiin perustuvia parametreja verrattiin skizontin vasta-ainetasoihin ja oleskeluun luonnollisesti hankitun immuniteetin välitysmarkkereina.

Tulokset:

Päätepisteeseen kuluva aika korreloi enemmän skizontin vastaisten vasta-aineiden ja asuinpaikan kanssa kuin muut loisen parametrit, kuten kasvunopeus tai loisten keskimääräinen tiheys. Verrattuna havainnollisiin kenttätutkimuksiin lapsilla, joissa 0,8 prosenttia malarian lopputuloksen vaihtelusta selitettiin skitsontin vastaisilla vasta-aineilla, CHMI-mallissa dikotomisoidut skizontin vastaiset vasta-aineet selittivät 17 prosenttia vaihtelua.

Johtopäätökset:

CHMI-malli on erittäin tehokas luonnollisesti hankitun malariaimmuniteetin merkkiaineiden tutkimisessa. Kokeen rekisteröinti Clinicaltrials.gov-numero NCT02739763. Rekisteröity 15.4.2016.

Avainsanat:

Altistuminen malarialle, hallittu ihmisen malariainfektio, Plasmodium falciparum, skizontin vasta-ainevaste.

Tausta

Plasmodium falciparum -malaria on edelleen kiireellinen globaali terveyshätä. Sen hallinnassa on edistytty rohkaisevasti

joillakin Afrikan alueilla [1], mutta poistaminen ei vaikuta realistiselta monilla alueilla. Nykyiset johtavat rokoteehdokkaat perustuvat circumsporozoite-proteiiniin (CSP) ja suojaavat P. falciparum -taudin kliinisiltä oireilta lapsilla [2, 3]. Suurempi rokotteen teho kliinisiä ilmenemismuotoja vastaan ​​voidaan saavuttaa indusoimalla immuunivasteita aseksuaalisten verivaiheiden antigeenejä vastaan ​​[4]. Yhden rokotteen kliininen kehityspolku on kallis ja pitkä. Yksikään kenttäkokeissa olevista verivaiheen ehdokasrokotteista ei ole edennyt vaiheen III kokeisiin [5, 6]. Tarve ymmärtää ja tutkia luonnollisesti hankittua immuniteettia malariaa vastaan ​​on olennaista antigeenin valinnassa ja rokotteen suunnittelussa. Yleinen lähestymistapa on käyttää immunoepidemiologisia tutkimuksia malariaendeemisillä alueilla, joilla lasten poikkileikkaustutkimuksista saadut immunologiset vasteet liittyvät myöhempien malariajaksojen riskiin [7–11]. Tämän lähestymistavan rajoituksena on ollut riippuvuus hallitsemattomasta luonnollisesta mutta heterogeenisestä altistumisesta malarialle [8, 9, 12] sekä altistumiseen geneettisesti monimuotoisille loisille [13] kentällä.

Kontrolloidut ihmisen malariainfektiot (CHMI) -tutkimukset voivat nopeuttaa antigeenien valintaa rokotteen kehittämistä varten kontrolloimalla malarialle altistumista, mukaan lukien parasiittikanta, sekä tarttuvan annoksen tasoa. Eettisistä syistä CHMI vaatii aikuisia vapaaehtoisia lasten sijaan. Endeemisillä alueilla immuniteetti muodostuu iän myötä, ja aikuisilla on yleensä korkea immuniteetti infektion seurauksia vastaan ​​[14]. Siitä huolimatta, jopa aikuisten immuniteettitasot voivat vaihdella. Olemme äskettäin kuvanneet CHMI:n kliiniset tulokset ja turvallisuuden kenialaisilla aikuisilla sen jälkeen, kun ne ovat saaneet infektion kylmäsäilytetyillä elinkelpoisilla, aseptisilla ja puhdistetuilla Plasmodium falciparum -sporotsoiiteilla (PfSPZ Challenge) annoksella 3200 ruiskulla ruiskutettuna [15].

Osoitimme, että CHMI:tä käytettäessä tässä 142 ennalta altistuneen aikuisen populaatiossa 26:lla (18,3 prosenttia) oli kuumeisia oireita ja heitä hoidettiin; 30 (21,1 prosenttia) saavutti arvon, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 500 loista/µl ja niitä käsiteltiin; 53:lla (37,3 prosenttia) oli parasitemia ilman hoitokynnysten saavuttamista ja; kun taas 33 (23,2 prosenttia) pysyi qPCR-negatiivisina (joillakin vapaaehtoisista, jotka olivat qPCR-negatiivisia päivinä 8–10 tartunnan jälkeen, oli alhainen parasitemia verrattuna kahteen muuhun qPCR-menetelmään) [15]. Nämä havainnot ovat yhdenmukaisia ​​muiden CHMI-tutkimusten kanssa endeemisiltä alueilta kotoisin olevilla vapaaehtoisilla [16, 17]. Kuitenkin CHMI:n tuloksia, jotka liittyvät vahvimmin luonnollisesti hankittuun immuniteettiin, ei ole vielä määritetty. Lisäksi luokittelut monitasoisiin kuvaileviin tuloksiin eivät maksimoi immuniteetin korrelaattien analyyttistä tehoa, ja joko binäärinen luokitus tai jatkuva muuttuja olisi analyyttisesti optimaalinen.

Siksi teimme tässä tutkimuksessa analyysin käyttämällä skizontin vastaisia ​​vasta-ainevasteita ja asuinpaikkaa immuniteetin korvikkeina. Tutkimme erilaisia ​​parametreja loisten kasvumalleista CHMI:n aikana. Tämän tarkoituksena oli määrittää, mitkä parametrit liittyivät läheisimmin näihin kahteen immuniteetin korvikkeeseen, ja tunnistaa, erottivatko ne isäntäimmuniteettia enemmän kuin kentällä tehdyt tavanomaiset immunoepidemiologiset tutkimukset.

menetelmät

Tutkimussuunnittelu ja väestö

Koko protokolla [18] ja kuvaus turvallisuudesta ja tuloksesta [15] on julkaistu. Lyhyesti, tiedot CHMI-SIKA-tutkimuksesta, joka oli avoin, sokkoutettu ja satunnaistettu kaikille vapaaehtoisille, jotka saivat suonensisäisen injektion [suora laskimorokotus (DVI)] annoksen 3,2 × 103 PfSPZ Challenge PfNF54-kantaa (eli kylmäsäilytetty, tarttuva). sporotsoiitit). Vapaaehtoisia seurattiin veren parasitemian varalta kvantitatiivisella polymeraasiketjureaktiolla (qPCR) loisen kasvun määrittämiseksi. Te 3,2 × 103 PfSPZ-annos valittiin, koska se on infektoinut 100-prosenttisesti malariaa sairastamattomia vapaaehtoisia, joille tehtiin CHMI Yhdysvalloissa ja EU:ssa tehdyissä tutkimuksissa [19, 20]. PfNF54 on afrikkalaista alkuperää, ja siksi sen odotetaan olevan<100% of African volunteers with well-developed naturally acquired immunity will become infected [21].

Malarialääkkeen pitoisuus

Mittasimme takautuvasti malarialääkkeiden (artemeter, dihydroartemisiniini, sulfadoksiini, pyrimetamiini, klorokiini, lumefantriini ja dibutyylilumefantriini) pitoisuudet retrospektiivisesti päivää ennen altistusta (C-1) ja altistuksen jälkeen (C plus 8) [15] . Jätimme pois ne, joiden lääketasot ylittivät lumefantriinin vähimmäisinhiboivan pitoisuuden (MIC), mutta säilytimme ne, joiden pitoisuudet olivat alle sulfadoksiinin MIC-arvon (ilman pyrimetamiinia) ja joiden klorokiinipitoisuudet olivat aiemmin kuvattu [15].

Anti-skizonttivasta-ainetaso

Plasmanäytteet testattiin ELISA:lla ihmisen IgG:n esiintymisen suhteen skizonttiuutetta vastaan, kuten aiemmin on kuvattu [22, 23]. P. falciparum 3D7 -kannan loisia viljeltiin skizonttivaiheeseen asti skizonttiuutteen valmistamiseksi. ELISA-testien suorittamiseksi uutetta käytettiin suuren absorbanssin levyjen päällystämiseen vakiintuneella konsentraatiolla, jonka osoitettiin olevan vasteiden kylläisyys käyttämällä hyperimmuunihenkilöiden plasmaa. Määritys toistettiin, jos yksittäisen plasmanäytteen optisen tiheyden (OD) kaksoisarvot vaihtelivat enemmän kuin kertoimella 1,5. Seeruminäytteiden pooli Afrikan alueelta, jolla malaria on erittäin endeeminen, titrattiin jokaiselle levylle ja se toimi sekä positiivisena kontrollina että antoi arvot standardikäyrään optisen tiheyden (OD) lukemien muuntamiseksi pitoisuuksiksi (vasta-aineyksiköt, AU). .

Asuinpaikka

Vapaaehtoisia rekrytoitiin eri malaria-endeemisiltä alueilta Keniassa: Ahero Länsi-Keniassa (kohtalainen tai korkea leviämisalue); Kilif North Kenian rannikolla (alhainen tai ei lainkaan malariatartuntaa); ja Kilif South (kohtalainen leviämisalue) [1, 24]. Tässä analyysissä Aheron ja Kilif Southin vapaaehtoiset yhdistettiin asukkaiksi "korkealla lähetysintensiteetillä" ja Kilif North otettiin asukkaiksi "matalalla lähetysintensiteetillä".

Loisten havaitseminen qPCR:llä

Loisten havaitsemista varten kerättiin laskimoverinäytteet kahdesti joka päivä CHMI-päivinä 8-15 ja sitten kerran joka päivä CHMI-päivinä 16-22 qPCR-analyysiä varten havaitsemalla 18S ribosomaalisen RNA:n P. falciparum -geeni [15] kolme kertaa TaqMan-määrityksessä käyttämällä aiemmin kuvattuja alukkeita ja koettimia [25]. Ei-templaattikontrollia käytettiin negatiivisena kontrollina (kolmen rinnakkaisena kuopana) loisten kvantifioinnin kanssa tunnettuja viljeltyjä loisstandardeja vastaan, jotka käsittivät 6 sarjalaimennosta uutetusta DNA:sta, ajettiin myös kolmena rinnakkaisena. Viljellyt loisstandardit valmistettiin 3 eri erässä. Valitut näytteet ajettiin uudelleen kustakin CHMI-kohortista lopullista standardisarjaa vastaan, mukaan lukien WHO:n ulkoinen kvantifioitu laadunvalvontanäyte [26].

Tilastollinen analyysi

PCR-tulokset esitetään kolmen rinnakkaismäärityksen geometrisena keskiarvona kullakin aikapisteellä. Aika hoitoon oli päivien lukumäärä altistuksen ja hoitopäätöksen välillä joko siksi, että: (a) vapaaehtoinen saavutti qPCR:llä ennalta määrätyn kynnyksen 500 falciparum-loista/ml; (b) heille oli kehittynyt kuumeoireita ja lääkärit olivat hoitaneet heitä pienemmällä loistiheydellä tai (c) he saavuttivat tutkimuksen loppuun saavuttamatta loisten tiheyskynnystä tai heillä ei ollut oireita. Muut parametrit tulosten kuvaamiseksi johdettiin qPCR-tuloksista seuraavasti: (i) aika tiettyihin loisten tiheyskynnyksiin, joissa vapaaehtoiset, jotka eivät saavuttaneet näitä kynnysarvoja, kuvattiin puuttuviksi tiedoiksi; (ii) "kasvupäivien osuus", jossa peräkkäistä loisten tiheyden kasvua pidetään "päiväkasvuna" (tämä laskettiin raakatiedoista, sitten myös tasoittetuista tiedoista, jotka ottavat kahden päivän liukuvan keskiarvon); (iii) keskimääräinen loisten tiheys geometrisena keskiarvona, lukuun ottamatta käsittelyn jälkeisiä aikapisteitä; iv) jatkuvan peräkkäisen kasvun päivien enimmäismäärä; (v) kasvun gradientti kohdassa (iv) määritellyn jakson parhaasta lineaarisesta jalkasta; (vi) altistuksen jälkeen kuluneiden päivien mediaanimäärä loisen kasvupäiville, kuten kohdassa (ii) on määritelty; (vii) (ii), (iv) ja (v) päinvastoin; (viii) päivinä, jolloin loisten tiheys laskee pikemminkin kuin kasvu; (ix) "siirroste", joka määritellään parasiittitiheydeksi, joka havaittiin vuorokauden 8,5 ja 10 välillä altistuksen jälkeen; x) "vaihtelu", joka lasketaan loisten tiheyden yhteenlaskettuna päivittäisenä vaihteluna. Kruskal-Wallis-testejä, joissa oli useita vertailuja, käytettiin skizontin vastaisten vasta-aineiden vertaamiseen sijainnin ja qPCR-tuloksen mukaan, ja Spearmanin rankkorrelaatiota käytettiin tutkimaan korrelaatioita skizontin vasta-aineen, sijainnin ja qPCR-parametrien välillä.

Selviytymismallit kehitettiin käyttämällä Cox-regressiota kolmessa vaiheessa; a) kaikkien mahdollisten riippumattomien ennustajien yksimuuttujaanalyysi; ja (b) monimuuttujaanalyysi, mukaan lukien merkittävät ennustajat (a); toinen monimuuttujaanalyysi, joka säilyttää vain merkittävät ennustajat kohdassa (b). Skizontin vastaisten vasta-aineiden selittämä vaihtelu lopputuloksessa laskettiin pseudo r 2:lla. CHMI-kohortin vertaamiseksi aikaisempaan lasten havainnolliseen kenttätutkimukseen [9, 11, 23] vasta-ainetasot jaettiin kahteen ryhmään (ylä- ja alapuolelle). mediaani), ja lapsikohortin analyysi rajoittui oireettomasti infektoituneeseen ryhmään, jossa anti-skizonttivasta-aineiden suojaava vaikutus oli ilmeisin [8, 11, 23].

Tulokset

Anti-skizonttivasta-ainevasteet tutkimukseen osallistuneille vapaaehtoisille

142 vapaaehtoisen tiedot sisällytettiin analyysiin, kuten aiemmin on kuvattu [15]. Vapaaehtoisten mediaani-ikä oli 28 vuotta (vaihteluväli 18–45) ja 30 prosenttia oli naisia. Vasta-ainevasteet skizont-uutteelle mitattiin kaikille vapaaehtoisille seulonnassa (lisätiedosto 1: kuva S1). Kilif Northin vapaaehtoisilla oli merkittävästi alhaisemmat skizontin vasta-aineet (mediaani 896 vasta-aineyksikköä (AU), 95 prosenttia CI 566 - 1473) verrattuna Kilif Southin vapaaehtoisiin (mediaani 9238 AU, 95 prosenttia CI 6399 - 12 324, s.<0.00001) and Ahero (median of 4666 AU, 95% CI 966 to 28,702, p<0.00054) but volunteers from Kilif South and Ahero had similar antibody levels (p=0.085). For further analysis, volunteers from Kilif North (N=34) were considered to be residents of an area of "low transmission" whilst volunteers from Kilif South (N=93) were combined with Ahero volunteers (N=15) and considered to be residents of an area of "high transmission".

qPCR luokitellaan tulokset sijainnista ja vasta-ainevasteesta

Olimme aiemmin havainneet neljä erillistä lopputulosta, jotka perustuivat loisten kasvuun mitattuna qPCR:llä CHMI:n jälkeen [15], että loisten kasvu qPCR:llä täyttää malariadiagnoosin kynnyskriteerit (suurempi tai yhtä suuri kuin 500 loista/ml) joko: (a) kuumetta (eli "käsitelty kuumeinen"); b) ilman kuumetta, mutta saavuttavat hoitoa vaativan loisten tiheyden (eli "käsitelty ei-kuumeinen"); c) loisten kanssa, jotka on havaittu qPCR:llä, mutta loisten tiheys ei täytä hoidon kynnyskriteerit (eli "PCR-positiivinen käsittelemätön"); tai (d) loiset, joita qPCR ei tunnistanut koko seurannan aikana (eli "PCR-negatiivinen") (lisätiedosto 2: kuva S2). Vapaaehtoisilla, joita hoidettiin kuumeisena, oli vähiten skizontin vasta-aineita, ja he olivat vähiten todennäköisimmin asukkaita alueilla, joilla leviäminen oli korkea (taulukko 1, lisätiedosto 3: kuva S3). "Hoidellisella ei-kuumeisella" ryhmällä oli keskitasot skitsonttivasta-aineita ja keskinkertainen todennäköisyys asua alueella, jossa on korkea leviämisalue. "Käsittelemättömällä PCR-positiivisella" ryhmällä ja sitten "PCR-negatiivisella" ryhmällä oli korkeat tasot skizontin vastaisia ​​vasta-aineita, ja molemmat olivat hyvin todennäköisesti asukkaita alueilla, joilla on korkea transmissioalue. Ne, jotka olivat qPCR-positiivisia hoitamattomina, voitiin edelleen tutkia alaryhmissä jakamalla heidät niihin, jotka olivat positiivisia joko varhain, myöhään tai koko qPCR-seurannan ajan. Emme tunnistaneet merkittäviä eroja skitsonttivasta-aineissa tai asuinpaikassa näille lisäalaryhmille (Lisätiedosto 5: Taulukko S1).

qPCR-parametrien yhteydet sijaintiin ja vasta-ainevasteeseen

Tutkimme erilaisia ​​parametreja, jotka kuvasivat qPCR-tuloksia yksittäistä vapaaehtoista kohden (taulukko 2). Vahvimmat ei-parametriset korrelaatiot asuinpaikan (eli korkealla vs. alhaisella lähetysintensiteetillä) tai skitsonttivasta-aineiden välillä olivat aika saavuttaa kynnysarvo 250 loista/ml; aika hoitoon; ja hoidon luokittelu vs. ei hoitoa (taulukko 2). Muut parametrit, jotka olivat voimakkaita korrelaatioita asuinpaikan tai skizontin vastaisten vasta-aineiden kanssa, ristikorreloivat voimakkaasti toistensa kanssa (lisätiedosto 4: kuva S4), emmekä tunnistaneet toista riippumatonta ennustajaa parametrisillä analyyseillä sen jälkeen, kun aikaa oli säädetty käsittely (Lisätiedosto 5: Taulukko S2). Parametria aikaa käsittelyyn käytettiin lisäanalyysiin ajankäytöstä kynnykseen 250 loista/ml, koska joitain vapaaehtoisia hoidettiin pienemmillä loisten tiheydillä, mikä johti tietojen puuttumiseen ajalta arvoon 250 loista/ml.

Selviytymisanalyysi

Kehitimme monimuuttujan Cox-regressiomallin ajasta hoitoon, rahoittamalla sekä skitsonttivasta-aineita että asuinpaikkaa, jotta ne ovat vahvoja riippumattomia lopputuloksen ennustajia (taulukko 3). Parasiittien esiintyminen seulonnassa ja plasman lumefantriinilääkepitoisuudet olivat heikot tuloksen ennustajat yksimuuttujaanalyysissä (taulukko 3), mutta eivät monimuuttujaanalyysissä (Monimuuttuja 1, taulukko 3). Seulonnassa loiset ja lumefantriinilääkepitoisuudet sekoittuivat molemmat asuinpaikasta (r=0.20, p=0.016 ja r=0.30, p{11}}.0003). asuinpaikan järjestöille). Kokeeseen ilmoittautumisvuosi (kohorttivuosi), malarialääkkeen pitoisuus, ikä ja sukupuoli eivät olleet merkittäviä lopputuloksen ennustajia. Lopullisessa mallissa (monimuuttuja 2) kaksi riippumatonta ennustajaa olivat asuinpaikka (eli korkea vs. alhainen transmissio) ja skizonttivasta-ainepitoisuus, mikä selittää 35 prosenttia logistisen regression tuloksen vaihtelusta (taulukko 3 ja kuva 1). 1).

Vertasimme skitsonttivasta-aineiden ennustusvoimakkuutta CHMI-mallissa aiempiin kohorttitutkimuksiin, jotka perustuivat luonnolliseen altistumiseen kentällä [9, 11, 23], jotta voitaisiin määrittää, edistäisikö CHMI-malli alaa tartunnan korrelaatioiden tutkimisessa. Mallien välisten vertailujen tekemiseksi käytimme kaksijakoisia anti-skizonttivasta-ainetasoja kussakin tutkimuksessa mediaanin ylä- ja alapuolella, jotta kussakin asetuksessa olisi kaksitasoinen vertailu, joka ei ollut riippuvainen vasta-ainetasojen eri alueista. Vertasimme pseudo R2:ta logistisessa regressiossa määrittääksemme tuloksen vaihtelun, joka selittyy vasta-ainetasoilla kussakin tilanteessa. CHMI:ssä hoidon vaatimisen todennäköisyyssuhde (OR), joka perustuu mediaanin yläpuolella oleviin skizonttivasta-ainetasoihin, oli OR=0,12 (95 prosentin luottamusväli 0.06 - {{ 26}}.27, p=2×10−7 ) ja selitti 17 prosenttia vaihtelusta. Aiemmin raportoidussa 121 1–8-vuotiaan lapsen kohortissa, jonka todettiin olevan loispositiivinen lähtötilanteessa, ja analyysin sisällyttämiskriteerinä oli asuminen tutkimusalueella, skizontin vastaisten vasta-aineiden esiintyminen mediaanitason yläpuolella liittyi OR{ {23}}.64 (95 prosentin luottamusväli 0,29 - 1,4, p=0.26) kuumeiselle malarialle, mikä selittää 0,8 prosenttia tuloksen vaihtelusta. CHMI-tutkimuksen eloonjäämiskäyrät osoittivat selkeän eron hoitoon kuluvassa ajassa anti-skizonttivasta-ainevasteilla (kuva 2, vasen paneeli), toisin kuin luonnolliseen altistumiseen perustuvissa kenttätutkimuksissa havaittu vähemmän selkeä ero (kuva 2, oikea). paneeli).

Keskustelu

Käytimme sarja-qPCR:ää määrittääksemme tulokset, jotka vahvimmin liittyvät skizontin vastaisiin vasta-aineisiin ja asuinpaikkaan (alhainen vs. korkea transmissio), määrittääksemme CHMI-tulokset altistuneilla aikuisilla, jotka liittyvät vahvimmin immuniteetin korvikeisiin. Käytimme skizontin vasta-ainetasoja ja asuinpaikkaa vaihtelevissa aikaisemmissa malariaaltistuksissa korvikkeena immuniteetille malariaa vastaan. Tutkimme useita mahdollisia parametreja CHMI:lle tehtyyn qPCR-seurantaan perustuen, jotta ne liittyvät skizontin vasta-aineisiin ja sijaintiin. Aika hoitoon ja aika 250 loista/µl liittyivät vahvasti skizontin vastaisiin vasta-aineisiin ja sijaintiin. Pidimme parempana aikaa hoitoon kuin aikaa 250 loista/µl, koska edellinen sisälsi täydelliset vapaaehtoiset tiedot ja välttää mahdollisen vääristymän, joka aiheutuu vapaaehtoisista, joita hoidettiin ennen kuin saavutettiin 250 loista/µl.

Hoitoaikaan sopeutumisen jälkeen ei ollut muita riippumattomia skitsonttivasta-aineiden ennustajia tai asuinpaikkaa. Siksi kehitimme eloonjäämisanalyysin, joka perustuu hoitoon kuluvaan aikaan. Asuinpaikan ja skizontin vastaisten vasta-aineiden yhdistelmä jatkuvana muuttujana selitti 35 prosenttia CHMI:ssä hoitoon kuluvan ajan vaihtelusta. Koska aikaisemmassa asunnossa ja skizontin vastaiset vasta-aineet tarjoavat vain rajallista tietoa isännän immuniteetin todellisesta laajuudesta, tämä tarkoittaa, että erittäin merkittävä osa CHMI:n tuloksen vaihtelusta johtuu isännän immuniteetista.

Tutkimme, oliko luonnollisesti hankitun immuniteetin CHMI-analyysi merkittävä edistysaskel verrattuna aikaisempiin kentällä tehtyihin tutkimuksiin, jotka perustuivat luonnolliseen malariaaltistukseen. Aikuisilla on korkeampi immuniteetti kuin lapsilla, ja CHMI-tutkimukseen osallistuville aikuisille käytetään erilaisia ​​päätepisteitä verrattuna lapsiin kenttähavaintotutkimuksissa, mutta molemmilla tutkimussuunnitelmilla on yhteinen tavoite immuniteetin mahdollisten korrelaatioiden määrittämisestä. Vertailun tekemiseen käytimme logistista regressiota kuumeisen malarian tuloksena kenttätutkimuksissa ja hoitokriteereitä tuloksena CHMI:ssä. Käytimme skitsontin vastaisia ​​vasta-aineita ennustavana muuttujana. Skitsonttivasta-aineiden tasot olivat korkeammat aikuisilla kuin lapsilla, joten jaoimme vasta-aineet korkeisiin tai alhaisiin luokkiin keskimääräisen vasta-ainetason perusteella kussakin tutkimuksessa. Kenttäpohjaisessa havainnointitutkimuksessa, joka analysoitiin tässä lasten kohortissa, skizontin vastaiset vasta-ainevasteet selittivät alle 1 prosentin havaitusta vaihtelusta, mutta skizontin vastaiset vasta-aineet selittivät 17 prosenttia CHMI-tulosten vaihtelusta. Tämä ei ole yllättävää, kun otetaan huomioon kentällä havaittu vaihtelu malarialle altistumisessa [8, 9], kun taas CHMI:ssä altistuminen on hallittua, eikä se vaihtele osallistujien välillä.

Tämä analyysi osoittaa, kuinka altistumisen ja infektion heterogeenisyyden säätäminen ja huomioon ottaminen, ja kun otetaan huomioon, että skizontin vastaiset vasta-aineet kenttätutkimuksissa muodostavat pienen osan vaihtelusta, CHMI:llä aikuisen esialtistuneessa populaatiossa on suurempi syrjivä valta tutkia immuniteettia aiemman altistumisen suhteen. Lisäksi ei-immuuni-CHMI-tutkimuksissa suurelle osalle vapaaehtoisista kehittyy sairaus ja he tarvitsevat hoitoa suhteellisen alhaisilla parasitemian kynnyksillä (5-50 loista/ml), kun taas tutkimuksessamme yksilöt olivat usein oireettomia ja loisia vapaita. suurelta osin seurausta vasteiden eroista ei-immuuneilla ja puoliimmuuneilla [27, 28]. Lukuun ottamatta synnynnäisiä tekijöitä, kuten sirppisoluominaisuutta [17], tämä aiemmin malarialle altistuneiden yksilöiden vastustuskyky saattaa siten johtua hankitusta adaptiivisesta immuniteetista, jonka vahvistavat skizontin vastaiset vasta-ainevasteet.

Siten nämä tässä esitetyt havainnot tarjoavat ainutlaatuisen mahdollisuuden edistää rokoteantigeenien löytämisen alaa käyttämällä CHMI-alustaa karakterisoinnin ja paremman ymmärryksen kanssa immuniteetin kehittymisestä infektioita vastaan ​​aiemman malariaaltistuksen yhteydessä. Immuniteetin allekirjoitusten tai korrelaattien kattava analyysi, joka on äskettäin tehty yksityiskohtaisesti käyttämällä järjestelmäserologisia lähestymistapoja (sekä kvalitatiivisia että kvantitatiivisia vasta-ainepohjaisia ​​lähestymistapoja) [29], edistää merkittävästi alaa.

Tämä analyysi, joka ei luota yhteen tai kahteen tulosmittauksen (PCR) parametriin, on perusteltua, varsinkin kun näitä tutkimuksia tehdään populaatioilla, joilla on vaihteleva aikaisempi altistuminen malarialle. Perinteisesti tutkimukset ovat luottaneet loisten kasvun kinetiikkaan/nopeuteen tärkeänä tuloksen mittana CHMI-tutkimuksissa – mukaan lukien rokotteen tai lääkkeen tehokkuuden arviointi [30]. CHMI-tutkimukset, joihin on otettu vapaaehtoisia, jotka ovat tähän mennessä altistuneet loisille Afrikassa, ovat omaksuneet päätepistemittauksen lähestymistavan, joka perustuu suurelta osin paksuveren mikroskopiaan tietyllä diagnoosikynnyksellä [17, 22, 31] loisten kasvunopeuden selittämiseksi. Achan et ai. [16] huolimatta siitä, että PCR käytettiin päätepisteen kriteerinä, niillä ei ollut yhtä laajaa aikaisempaa altistusta kuin tässä on esitetty. Siksi on tärkeää, että erityisesti PCR:ää hyödyntävät tutkimukset analysoivat yksityiskohtaisesti luotettavimman parametrin, joka ottaisi huomioon loisten kasvun monimuotoisuuden.

Johtopäätökset

Näin ollen päätämme, että CHMI-tutkimukset malaria-endeemisilla alueilla, joissa käytetään standardoitua siirrostetta, ovat tehokas alusta ja tehokas työkalu isännän immuniteetin tutkimiseen. Tulosten vaihtelu johtuu lähemmin isännän immuniteetista kuin luonnolliseen altistumiseen perustuvista kenttätutkimuksista. Skitsontin vastaisten vasta-aineiden ei yleensä katsota liittyvän mekaanisesti immuniteettiin, vaan pikemminkin aiemman altistuksen merkkiaineena. Skitsonttivasta-aineet ovat siten todennäköisesti ristikorreloituneita useiden muiden mahdollisten immuniteettimekanismien kanssa [22, 23, 32, 33]. Tästä syystä isännän immuniteettia koskevissa lisätutkimuksissa odotamme antigeenispesifisten vasteiden ja toiminnallisten vasta-aineiden selittävän lopputuloksen vaihtelun. On mahdollista, että muutama mekaaninen markkeri liittyy itsenäisesti tulokseen ja että säätämisen yhteydessä assosiaatiot muihin altistusmarkkereihin vaimentuvat tai että tulos selitetään useilla parametreilla itsenäisesti. Kummassakin tapauksessa kokeellisesti valvottujen olosuhteiden odotetaan jättävän vähemmän selittämätöntä vaihtelua kuin kentällä tapahtuu vaihtelevasta altistumisesta hyttysen puremille. Seurantaanalyyseissä PCR:stä on suoritettava immunologiset parametrit, mukaan lukien, mutta niihin rajoittumatta, esimerkiksi toiminnalliset määritykset verivaiheen immuniteetille [34, 35] ja proteiinien mikrosiruanalyysit verivaiheen antigeenien tunnistamiseksi [36]. tässä kuvatut parametrit. Tämä auttaa allekirjoitusten tai koskemattomuuden korrelaattien tunnistamisessa. Aiemmat immuuni-epidemiologiset tutkimukset, joissa käytettiin havainnointikohortteja, ovat tunnistaneet useita immunologisia markkereita, jotka liittyvät paljon vahvemmin immuniteettiin kuin skizontin vastaiset vasta-aineet [11], ja näitä löydöksiä voidaan nyt testata CHMI-lähestymistavalla malariaendeemisilla alueilla.

Lyhenteet

AU: vasta-aineyksikkö; CHMI: Kontrolloitu ihmisen malariainfektio; CHMI-SIKA: Hallittu ihmisen malariainfektio puoliimmuunisilla kenialaisilla aikuisilla; DVI: Suora laskimorokotus; ELISA: Entsyymi-immunosorbenttimääritys; qPCR: kvantitatiivinen polymeraasiketjureaktio; PfSPZ-altistus: Aseptiset, puhdistetut, kylmäsäilötyt P. falciparum -sporotsoiitit.

Tekijöiden panokset

MCK suunnitteli tutkimuksen ja kirjoitti ensimmäisen luonnoksen käsikirjoituksesta. MCK ja EO analysoivat tiedot. DK suoritti molekyylimäärityksiä loisten havaitsemiseksi ja kvantifioimiseksi. MCK, RK ja JT suorittivat määrityksiä skizonttivasta-aineen havaitsemiseksi. PN ja MH osallistuivat tiedonkeruuseen. BKLS osallistui sporotsoiitin valmistukseen ja valmistukseen. MCK suunnitteli tutkimuksen ja johti tutkimusryhmää. Kaikki kirjoittajat osallistuivat analyysien tulkintaan ja käsikirjoitusluonnoksen tarkistamiseen. Kaikki kirjoittajat lukivat ja hyväksyivät lopullisen käsikirjoituksen.

Rahoitus

Tätä työtä tuettiin Wellcome Trust -apurahalla (apurahanumero 107499). Rahoittajalla ei ollut roolia tutkimuksen suunnittelussa, tiedonkeruussa, analysoinnissa ja tulkinnassa tai käsikirjoituksen kirjoittamisessa.

Tietojen ja materiaalien saatavuus

Tiedot, mukaan lukien tietosanakirjat, asetetaan saataville sen jälkeen, kun vapaaehtoisten henkilöllisyys on poistettu. Tiedot ovat tutkijoiden saatavilla, jotka lähettävät osoitteeseen dgc@kemri-wellcome.org pyynnön päästä käsiksi tietoihin allekirjoitetun tietojen käyttösopimuksen perusteella. Tutkimuspöytäkirja, tietoon perustuvat suostumuslomakkeet ja kaikki muut asiaan liittyvät asiakirjat on julkaistu aiemmin.

julistukset

Eettinen hyväksyntä ja suostumus osallistumiseen

Tutkimus suoritettiin KEMRI Wellcome Trust -tutkimusohjelmassa Kilifissä, Keniassa, ja se sai eettisen hyväksynnän KEMRI:n tieteellisen ja eettisen tarkastelun yksiköltä (KEMRI//SERU/CGMR-C/029/3190) ja Oxfordin yliopiston trooppisen tutkimuksen eettiseltä komitealta. (OxTREC 2-16). Tutkimus rekisteröitiin osoitteessa ClinicalTrials.gov (NCT02739763), joka tehtiin hyvän kliinisen käytännön (GCP) pohjalta ja Helsingin julistuksen periaatteiden mukaisesti. Kaikkien tutkimuksen vapaaehtoisten suostumus tutkimukseen osallistumiseen annettiin kirjallisella suostumuksella.

Suostumus julkaisuun

Ei sovellettavissa.

Kilpailevat kiinnostuksen kohteet

BKLS on Sanaria PfSPZ Challengen valmistajan Sanaria Inc:n palkallinen kokopäiväinen työntekijä. Näin ollen kaikilla Sanaria Inc:iin liittyvillä kirjoittajilla on mahdollisia eturistiriitoja. Kaikki muut kirjoittajat eivät ole ilmoittaneet kilpailevia etuja.

Tekijän tiedot

1 Center for Geographic Medicine Research (rannikko), Kenya Medical Research Institute-Wellcome Trust Research Programme, PO Box 230, Kilif 80108, Kenia. 2 Center for Tropical Medicine and Global Health, Nuffield Department of Medicine, University Oxford, Oxford OX3 7LG, UK. 3 Sanaria Inc., Rockville, MD 20850, USA.

Viitteet

1. Kamau A, Mogeni P, Okiro EA, Snow RW, Bejon P. Systemaattinen katsaus malariatautitaakan muuttumiseen Saharan eteläpuolisessa Afrikassa vuodesta 2000: malliennusteiden ja empiiristen havaintojen vertailu. BMC Med. 2020;18:1–11.

2. Agnandji ST, Lell B, Soulanoudjingar SS, Fernandes JF, Abossolo BP, Conzelmann C, et ai. Ensimmäiset tulokset RTS, S/AS01-malariarokotteen vaiheen 3 kokeesta afrikkalaisilla lapsilla. N Engl J Med. 2011; 365:1863–75.

3. Datoo MS, Natama MH, Somé A, Traoré O, Rouamba T, Bellamy D, et ai. Pieniannoksisen malariarokotteen R21 tehokkuus adjuvantissa MatrixM, kausiluonteisesti annettava lapsille Burkina Fasossa: satunnaistettu kontrolloitu tutkimus. Lansetti. 2021;397:1809–18. https://doi.org/10.1016/S0140- 6736(21)00943-0.

4. Dufy PE, Patrick Gorres J. Malariarokotteet vuodesta 2000: edistyminen, painopisteet, tuotteet. npj Rokotteet. 2020; 5:1–9.

5. Ogutu BR, Apollo OJ, McKinney D, Okoth W, Siangla J, Dubovsky F, et ai. Verivaiheen malariarokote, joka saa aikaan korkeita antigeenispesifisiä vasta-ainepitoisuuksia, ei anna suojaa pienille lapsille Länsi-Keniassa. PLoS ONE. 2009;4:e4708. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0004708.

6. Thera MA, Doumbo OK, Coulibaly D, Laurens MB, Ouattara A, Kone AK, et ai. Kenttäkoe verivaiheen malariarokotteen arvioimiseksi. N Engl J Med. 2011;365:1004–13. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1008115.

7. Fowkes FJI, Richards JS, Simpson JA, Beeson JG. Anti-merotsoiittivasta-aineiden ja Plasmodium falciparum -malarian esiintyvyyden välinen suhde: systemaattinen katsaus ja meta-analyysi. PLoS Med. 2010;7:e1000218. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1000218.

8. Ndungu FM, Marsh K, Fegan G, Wambua J, Nyangweso G, Ogada E, et ai. Ylimääräisiä malariajaksoja sairastavien lasten tunnistaminen altistumisen vaihteluiden mukauttamisen jälkeen: tunnistaminen pitkittäistutkimuksesta tilastollisten laskentamallien avulla. BMC Med. 2015; 13:1–8.

9. Bejon P, Warimwe G, Mackintosh CL, Mackinnon MJ, Kinyanjui SM, Musyoki JN, et ai. Analyysi immuniteetista kuumeiselle malarialle lapsilla, joka erottaa immuniteetin altistumisen puutteesta. Infektoi immuuni. 2009;77:1917–23. https://doi.org/10.1128/IAI.{7}}.

10. Beeson JG, Osier FH, Engwerda CR. Viimeaikaiset näkemykset humoraalisista ja sellulaarisista immuunivasteista malariaa vastaan. Trends Parasitol. 2008;24:578–548. https://doi.org/10.1016/j.pt.2008.08.008.

11. Osier FH, Mackinnon MJ, Crosnier C, Fegan G, Kamuyu G, Wanaguru M, et ai. Malaria: uudet antigeenit monikomponenttiselle verivaiheen malariarokotteelle. Sci Transl Med. 2014;6:247ra102. https://doi.org/10.1126/scitr anslmed.3008705.

12. Drakeley CJ, Corran PH, Coleman PG, Tongren JE, McDonald SLR, Carneiro I, et ai. Malarian leviämisen keskipitkän ja pitkän aikavälin trendien arvioiminen käyttämällä malariaaltistuksen serologisia markkereita. Proc Natl Acad Sci USA. 2005;102:5108–13. https://doi.org/10.1073/pnas.0408725102.

13. Manske M, Miotto O, Campino S, Auburn S, Almagro-Garcia J, Maslen G, et ai. Plasmodium falciparumin monimuotoisuuden analyysi luonnollisissa infektioissa syvällä sekvensoinnilla. Luonto. 2012; 487:375–9. https://doi.org/10.1038/natur e11174.

14. Kamau A, Mtanje G, Mataza C, Mwambingu G, Mturi N, Mohammed S, et ai. Malariatartunta, -taudit ja -kuolleisuus lasten ja aikuisten keskuudessa Kenian rannikolla. Malar J. 2020;19:210. https://doi.org/10.1186/ s12936-020-03286-6.

15. Kapulu MC, Njuguna P, Hamaluba M, Kimani D, Ngoi JM, Musembi J et ai. Turvallisuus ja PCR-seuranta 161:llä puoliimmuunisella kenialaisella aikuisella ihmisen hallitun malariainfektion jälkeen. JCI Insight. 2021. https://doi.org/10. 1172/jci.insight.146443.

16. Achan J, Reuling I, Yap XZ, ​​Dabira E, Ahmad A, Cox M, et ai. Aiemman malariaaltistuksen serologiset markkerit ja toiminnalliset vasta-aineet, jotka estävät loisten kasvua, liittyvät loisten kinetiikkaan Plasmodium falciparum -kontrolloidun ihmisen infektion jälkeen. Clin Infect Dis. 2019.https://doi.org/10.1093/cid/ciz740.

17. Lell B, Mordmuller B, Dejon Agobe JC, Honkpehedji J, Zinsou J, Mengue JB, et ai. Sirppisoluominaisuuden ja luonnollisesti hankitun immuniteetin vaikutus komplisoitumattomaan malariaan hallitun ihmisen malariainfektion jälkeen aikuisilla Gabonissa. Am J Trop Med Hyg. 2017. https://doi.org/10.4269/ajtmh. 17-0343.

18. Kapulu MCMC, Njuguna P, Hamaluba MMM, Abdi AIAI, Abebe Y, Audi A, et ai. Hallittu ihmisen malariainfektio puoliimmuunisilla kenialaisilla aikuisilla (Chmi-sika): tutkimusprotokolla, jolla tutkitaan in vivo plasmodium falciparum -malarialoisen kasvua olemassa olevan immuniteetin yhteydessä [versio 2; vertaisarviointi: 2 hyväksytty]. Tervetuloa Open Res. 2019; 3:155.

19. Gómez-Pérez GP, Legarda A, Muñoz J, Sim BKL, Ballester MR, Dobaño C, et ai. Hallittu ihmisen malariainfektio kylmäsäilytettyjen Plasmodium falciparum -sporotsoiitien lihaksensisäisellä ja suoralla laskimonsisäisellä inokulaatiolla malariaa aiemmin saamattomilla vapaaehtoisilla: injektiotilavuuden ja annoksen vaikutus tarttuvuusasteisiin. Malar J. 2015;14:306. https://doi.org/10.1186/ s12936-015-0817-x.

20. Mordmuller B, Supan C, Sim KL, Gomez-Perez GP, Ospina Salazar CL, Held J, et ai. Plasmodium falciparum -sporotsoiittien suora laskimorokotus ihmisen hallittua malariainfektiota varten: annoksen löytämiskoe kahdessa keskuksessa. Malar J. 2015;14:117. https://doi.org/10.1186/s12936-015-0628-0.

For more information:1950477648nn@gmail.com