Nová studie identifikuje protilátky pro zlepšení vakcín proti kašli

Červený kašel nebo Pertussis byl kdysi hlavní příčinou smrti pro děti v USA a po celém světě před zavedením vakcín ve 40. letech 20. století. V desetiletích od té doby bylo bakteriální onemocnění téměř eradikováno v USA, přičemž úmrtí se každý rok klesalo na dvojciferné číslice.

Tato nemoc však v posledních letech způsobila znepokojující návrat pokrytí vakcíny poklesl po pandemii Covid-19. V roce 2024 několik ohnisek opustilo úředníci veřejného zdraví a nemocnice, které se snažily pojmout náhlý příliv pacientů, především kojenců, kteří jsou často příliš mladí na to, aby byli očkováni a trpí nejzávažnějšími příznaky.

Nyní by nový výzkum z University of Texas v Austinu mohl pomoci zlepšit vakcíny proti kašli, aby znovu posunul toto onemocnění k eradikaci zaměřením na dvě klíčové slabosti v infekci.

Nový cíl

Proti tomuto pozadí, tým vědců, včetně členů UT McKetta Department of Chemical Engineering a Department of Molecular Biosciences, učinil významné pokroky v porozumění a posílení imunity pertussis. Jednou z věcí, které způsobují, že infekce pertussis jsou nebezpečné, je toxin pertussis (Pt), a Chemická zbraň Vytvářené bakteriemi, které oslabují imunitní odpověď pacienta a způsobují mnoho závažných příznaků spojených s kašlem.

Nový výzkum, popsaný v nové studii zveřejněné v Sborník Národní akademie vědZaměřuje se na dvě výkonné protilátky, HU11E6 a HU1B7, které neutralizují PT různými způsoby.

Pomocí špičkových přístupů kryo-elektronové mikroskopie vědci identifikovali specifické epitopy na PT, kde se tyto protilátky vážou. Epitopy jsou chemické cíle, na které se imunitní systém může bojovat proti patogenům. HU11E6 blokuje toxin z připevnění k lidským buňkám narušením míst vázajících cukr, zatímco HU1B7 zabraňuje toxinu vstupovat do buněk a způsobit poškození. Tato zjištění jsou první, kdo přesně mapuje tyto kritické oblasti a poskytuje plán pro zlepšení vakcín.

„V současné době existuje několik slibných nových vakcín proti Pertussis ve fázích výzkumu a klinických hodnocení,“ řekla Jennifer Maynard, profesorka chemického inženýrství na Cockrell School of Engineering a odpovídající autor nové studie. „Naše zjištění by mohla být začleněna do budoucích verzí docela snadno, zlepšit celkovou účinnost a dlouhověkost ochrany.“

Poukázala na inovace, jako je technologie mRNA používaná ve vakcíně Covid-19, jakož i na průlomy při používání genetického inženýrství na toxinu pertussis (PT_gen) pro generování bezpečnějších a silnějších nových rekombinantních acelulárních vakcín proti pertussis jako technologie zachovávající neutralizující epitopy, které se mohou kombinovat s novými nálezy jejího týmu.

„Očekává se, že výcvik imunitního systému zaměřuje se na nejzranitelnější místa na toxinu,“ řekl Maynard. „A čím účinnější a dlouhodobější je vakcína, doufejme, že čím více lidí to vezme.“

Kromě toho, že pomáhají vést budoucí návrhy vakcíny, samotné protilátky HU1B7 a HU11E6 slibují jako terapeutické léky pro infikované a vysoce rizikové kojence. Předchozí práce Maynarda a jeho kolegů ukazují, že mohou zabránit smrtelným aspektům infekce pertussis. Vědci UT aktivně hledají partnerství s cílem vyvinout způsoby, jak zabránit poškození plic a smrti u novorozenců vystavených této nemoci.

Trvalá hrozba

Způsobeno bakterií Bordetella Pertussis, černý kašel je neslavný pro jeho násilný kašel, což může vést ke komplikacím, jako je pneumonie, záchvaty a dokonce i smrt, zejména u kojenců. Jednou přezdívkou pro tuto nemoc je 100denní kašel, protože bolestivé kašel se záchvaty může přetrvávat měsíce, a to i v mírných nebo mírných případech. Tato nemoc zabíjí každý rok odhadem 200 000 lidí po celém světě, většina z nich kojenci a děti a pozůstalým těžkým onemocněním může být ponecháno s poškozením mozku a zjizvením plic.

Zatímco moderní vakcíny snížily mýtné, jejich účinnost v průběhu času zmizí, přičemž ochrana trvá pouze dva až pět let. Moderní vakcíny proti Pertussis jsou acelulární, což znamená, že obsahují části bakterií, které trénují imunitní systém, aby rozpoznali patogen, včetně Pt.

Nedávná ohniska černého kašle po celém světě ohromila úředníky veřejného zdraví. Letos na podzim, New York City zaznamenala od roku 2023 nárůst případů šedého kašle 169%. Případy se od roku 2019 zvýšily o 500%. Austrálie v současné době trpí největším vypuknutím čerpacího kašle od zavedení vakcíny ve 40. letech 20. století, přičemž odhaduje 41 000 případů, které letos bylo hlášeno.

Zdravotní úředníci poukazují na zmeškané počáteční a posilovací očkování jako hlavní přispěvatelé k ohniskům.

Překonání váhání

Zatímco pokroky v boji proti Pertussis jsou vzrušující, čelí dvojí výzvě: překonání biologické složitosti pertussis a společenských překážek váhání vakcíny. Nejúčinnějším způsobem, jak zabránit Pertussis u zranitelných novorozenců, je, aby byly matky očkovány během těhotenství, což novorozenci uděluje ochranu, dokud není dostatečně starý na očkování. Podle CDC je plná míra očkování proti Pertussis u mateřských škol obvykle více než 90% v USA, ale pod 60% matek dostává vakcínu během těhotenství. Skepticismus ohledně bezpečnosti vakcíny a pomalé normalizaci rutinního očkování po pandemii Covid-19 vedl k kapesům nedostatečně vakcinovaných komunit a celkově nízké ochraně novorozenců, což poskytovalo úrodné půdy pro smrtelné ohniska. Toto prostředí spojené s omezeními současných vakcín je inovace nezbytnou.

Spoluautor Annalee W. Nguyen, profesor výzkumu v chemickém inženýrství, zdůraznil důležitost prevence před léčbou. „Vždy je snazší zabránit nemoci u vysoce rizikového člověka,“ řekla. „Jakmile je někdo nesmírně nemocný, jejich imunitní systém nefunguje dobře a je těžší jim pomoci jim zotavit se. Matky mají neuvěřitelnou příležitost chránit své děti poté, co se narodí, a to očkováním o posilování pertussis během těhotenství a rodiče mohou i nadále chránit své rodiny tím, že budou spolupracovat s jejich dědici, aby zajistily, že děti a dospívající jsou na očkování.“

Zaměřením na neutralizace epitopů-areas, kde mohou protilátky efektivně blokovat toxin-mohou nové vakcíny potenciálně poskytovat silnější, dlouhodobější imunitu. To by mohlo pomoci posílit důvěru veřejnosti v Pertussis Vakcíny a omezit oživení nemoci.

Rebecca E. Wilen z oddělení chemického inženýrství McKetta v UT Austin, Jory A. Goldsmith a Jason McLellan z oddělení Molecular Biosciences v UT Austin a Wassana Wijagkanalan z Bionet-Asia v článku.