Ako sa detský imunitný systém „učí“ rozpoznávať streptokok A – a čo to znamená pre budúcu vakcínu

Streptococcus pyogenes – už spomínaný streptokok skupiny A – sa javí ako neškodný spoločník pri prechladnutí, ale je zodpovedný za tonzilitídu, impetigo (pyodermiu), šarlach a v závažných prípadoch aj reumatické ochorenie srdca. Každý rok je spájaný s približne pol miliónom úmrtí, pričom hlavná záťaž pripadá na krajiny s nízkymi a strednými príjmami. Vakcína by mohla radikálne zmeniť situáciu, ale na ceste je zásadná otázka: aké prirodzené obranné mechanizmy sa vôbec u ľudí vytvárajú a na čo sa baktérie „cielia“?

Tím výskumníkov v Gambii odpovedal na túto otázku čo najživším spôsobom: rok pozorovali rodiny, pravidelne im odoberali výtery z hrdla a kože, ako aj krvné testy – od novorodencov až po seniorov. Výsledkom je vzácny podrobný „film“ o tom, ako sa u ľudí vytvára humorálna imunita (protilátky) pri kontakte s baktériami a ktoré protilátky sú spojené so skutočnou ochranou pred novými epizódami infekcie. Štúdia bola publikovaná v časopise Nature Medicine.

Čo presne sa študovalo?

Vedci skúmali protilátky proti dvom triedam bakteriálnych cieľov:

1. Konzervované antigény sú oblasti spoločné pre mnoho kmeňov:

• SLO (streptolyzín O): toxín, ktorý ničí krvinky.
• SpyCEP: Enzým, ktorý „štiepi“ signálne molekuly (ako napríklad IL-8) a bráni imunitným bunkám v príchode na miesto infekcie.
• SpyAD: Multifunkčný proteín dôležitý pre pripojenie a delenie baktérií.
• GAC: skupinový sacharid na povrchu streptokoka.

Okrem toho sa merala DNáza B, často ako „maják“ nedávneho kontaktu s baktériami.

2. M proteín je najviac „imunogénny“ na povrchu S. pyogenes. Jeho končeky sa značne líšia od kmeňa ku kmeňu (existujú ich stovky, preto sa nazývajú „typy EMM“). Protilátky proti nemu sú zvyčajne typovo špecifické: veľmi dobre zasiahnu „svoj“ typ, ale horšie zasiahnu iné.

Zároveň sa vykonali funkčné testy: robí sérum s vysokou hladinou týchto protilátok naozaj niečo - blokuje toxín, interferuje s enzýmom, pomáha imunitným bunkám „jesť“ baktérie.

Dizajn: z pôrodnice na dvor

• Kohorta matka-dieťa (94 párov): materská a pupočníková krv pri narodení, potom niekoľkokrát počas prvého roka života dieťaťa.
• Domácnosti (SpyCATS): 442 ľudí v 44 rodinách, mesačné návštevy plus neplánované návštevy kvôli príznakom. Za 13 mesiacov: 108 epizód ochorenia (väčšinou pyodermia) a 90 epizód nosičstva (prítomné baktérie, žiadne príznaky).

Toto je dôležité: v Gambii nie sú pyodermia a nosičstvo nezvyčajné, deti sa často dostanú do kontaktu s rôznymi kmeňmi pomerne skoro.

Najzaujímavejšie - bod po bode

1) Materské protilátky sú prítomné... a rýchlo miznú

Prostredníctvom placenty dostávajú dojčatá pomerne slušné hladiny IgG proti SLO/SpyAD/SpyCEP (v horšom prípade proti sacharidovej GAC). V prvých mesiacoch však tieto protilátky ustupujú. Do 9 – 11 mesiacov približne každé štvrté dieťa (23 %) zažije sérologický „skok“ – istý znak prvého kontaktu s baktériami a začiatku formovania vlastnej ochrany.

2) Prudké nárasty protilátok sú najsilnejšie u detí mladších ako 2 roky

A to je po akýchkoľvek udalostiach: tonzilitída, pyodermia a dokonca aj asymptomatické nosičstvo - v hltane aj na koži. Je to logické: čím nižšia je „základná“ lišta, tým vyššia je „vlna“ po stretnutí s antigénom.

3) Kľúčové zistenie: Vysoké hladiny protilátok proti SLO, SpyAD a SpyCEP sú spojené s nižším rizikom nových príhod

Autori starostlivo preukázali, že ak je hladina IgG voči týmto trom konzervatívnym antigénom nad určitou prahovou hodnotou, je nižšia pravdepodobnosť, že sa v nasledujúcich týždňoch objaví epizóda potvrdená kultiváciou (ochorenie alebo nosičstvo). A tento účinok pretrvával, aj keď sme zohľadnili vek, pohlavie, veľkosť rodiny a... hladiny protilátok proti M-proteínu.

Preklad do ľudského jazyka: protilátky proti bežným cieľom kmeňov nie sú len pekným grafom. Sú skutočne spojené s praktickou ochranou.

Navyše, ak bolo niekoľko týchto protilátok vysokých naraz, ochrana vyzerala silnejšie – ako vrstvy panciera.

4) Naozaj tieto protilátky „fungujú“?

Áno. Kde boli „väzbové“ hladiny IgG vyššie:

• sérum lepšie potláčalo hemolýzu spôsobenú toxínom SLO,
• silnejšie zasahoval do schopnosti enzýmu SpyCEP „štiepiť“ IL-8,
• významne zvýšená opsonifagocytóza (imunitné bunky ľahšie „zabalili“ ciele) – a to ako s časticami, tak aj s celými baktériami emm1.

5) A čo protilátky proti M-proteínu?

Tiež rastú po udalostiach – ale, ako sa očakávalo, silnejšie voči „svojmu“ typu (homológnemu), slabšie voči „príbuzným“ v rámci klastra a takmer vôbec nie voči „cudzincom“. Vyššie „klastrovo relevantné“ protilátky proti proteínu M boli tiež spojené so znížením rizika. Ale – a to je dôležité – aj pri zohľadnení anti-M zostala súvislosť ochrany s protilátkami proti SLO/SpyAD/SpyCEP nezávislá.

Prečo je toto veľký krok pre vakcínu

Existujú dve hlavné stratégie:

• Multivalentné vakcíny nadväzujúce na M proteín: poskytujú „koktail“ najbežnejších typov EMM a dúfajú v krížovú ochranu v rámci „klastrov“. Problém je, že v krajinách ako Gambia sú kmene mimoriadne rozmanité a je ťažké sa dostať „na vrchol“.
• Vakcíny proti konzervatívnym antigénom (SLO, SpyCEP, SpyAD, GAC atď.): teoreticky „široký dáždnik“ proti mnohým kmeňom.

Novinkou tejto štúdie je, že sa ukázalo v reálnom živote: vysoké hladiny protilátok proti SLO/SpyAD/SpyCEP predstavujú ochranu. Nielen u myší a v skúmavke. Toto je vážny argument v prospech zaradenia týchto cieľov do kandidátskych vakcín, najmä v regiónoch s pestrou „zoo“ typov EMM.

Kedy sa dať očkovať?

Údaje naznačujú dva scenáre:

• Včasné: do 11 mesiacov sa značná časť detí už zoznámila so streptokokmi a do 2 rokov dochádza k intenzívnemu „ladeniu“ imunitného systému. Včasné očkovanie by mohlo zastaviť primárne a opakované epizódy, ktoré môžu „spustiť“ nebezpečné autoimunitné následky (reumatizmus).
• A neskôr je to užitočné: ani tínedžeri a dospelí nemajú všetci protilátky proti konzervatívnym antigénom „na úrovni“, takže posilňovací účinok vakcíny tiež nie je zbytočný.

Presná vekovo špecifická stratégia by mala byť určená klinickými skúškami a modelovaním záťaže ochorení.

A čo pyodermia verzus tonzilitída?

Výskumníci pozorovali najsilnejší ochranný signál pre nosičstvo v hltane. V prípade kožných epizód môže vplyv prostredia (mikrotraumy kože, hygiena, teplo/vlhkosť) „spochybniť“ úlohu protilátok. To je dôležité pre plánovanie štúdií: koncovými bodmi sú faryngitída a pyodermia, ale nemal by sa očakávať rovnaký účinok.

Obmedzenia, aby sa nepreceňovalo

• Kultivácia je menej citlivá ako PCR: niektoré epizódy mohli byť prehliadnuté.
• Mesačný interval návštev nezachytáva krátke výbuchy prepravy.
• Testy na niektoré M-peptidy mali obmedzenú špecificitu (autori vykonali citlivé testy, aby to zohľadnili).
• Nebolo dostatok moci na oddelenie „ochranných prahov“ pre chorobu a stav nosiča.

Zistenia sú však spoľahlivé, pretože:

• Analýza sa vykonávala na mnohých miestach počas celého roka,
• boli použité funkčné testy (nielen „protilátky Indiax“),
• Zohľadnil sa vek, pohlavie, veľkosť rodiny a hladiny anti-M.

Čo bude ďalej?

• Klinické skúšky vakcín SLO/SpyAD/SpyCEP (a prípadne GAC) v krajinách s vysokou záťažou – vrátane detí mladších ako 2 roky.
• Štandardizácia sérologických testov, aby bolo možné porovnávať „ochranné prahy“ medzi centrami.
• Dlhšie kohortové pozorovania na pochopenie trvania ochrany a jej súvislosti so špecifickými klinickými ukazovateľmi (angína, pyodermia, reumatizmus).

Hlavná vec v jednom odseku

Vo vysoko endemickom prostredí sú deti vystavené streptokoku A veľmi skoro a často. Najsilnejšie protilátkové odpovede sú u dojčiat mladších ako 2 roky. Vysoké hladiny protilátok proti SLO, SpyAD a SpyCEP u ľudí sú spojené s nižším rizikom nových epizód infekcie a tieto protilátky funkčne „fungujú“. Toto je silný argument pre vakcinačné stratégie zamerané na konzervované antigény (okrem M proteínu) a pre zváženie skorého veku očkovania.