מחקר חדש הראה כי וריאציה של אדם לאדם בחסינות הנוגדנים ממלאת תפקיד מפתח בעיצוב אשר זני שפעת (שפעת) שולטים באוכלוסייה.
היצירה, שפורסמה היום כמצב מקדים שנבדק ב- ELIFE, משתמשת במבחן מבוסס רצף תפוקה גבוהה כדי לכמת את חסינות הנוגדנים כנגד זני שפעת H3N2 אצל ילדים ומבוגרים כאחד. העורכים מתארים זאת כמחקר חשוב המקדם את ההבנה שלנו בחסינות ברמת האוכלוסייה, ואומרים שכוח הראיות משכנע. העבודה תעניין את אימונולוגים, וירולוגים, מפתחי חיסונים וחוקרים העובדים על דוגמנות מתמטיות של מחלות זיהומיות.
נגיפי שפעת צוברים מוטציות המסייעות להם להתחמק מנוגדנים הנוצרים על ידי מערכת החיסון לאחר זיהומים או חיסונים קודמים. תהליך זה פירושו שאנשים יכולים להיות מוגדרים מחדש עם שפעת מספר פעמים בחייהם, ויש לעדכן את החיסונים באופן קבוע כדי להישאר יעילים. התגובה החיסונית האנושית לשפעת מעוצבת על ידי מגוון גורמים, כולל הזנים שאדם נתקל בעבר.
"הבדלים בהיסטוריה של זיהום ובחיסון בקבוצה של אנשים פירושם כי חסינות האוכלוסייה על גרסה ספציפית של שפעת היא מגוונת מאוד", אומרת הסופרת המובילה המשותפת קרוליין קיקאווה, סטודנטית לתואר שלישי/תואר שלישי במחלקה למדעי הגנום, אוניברסיטת וושינגטון, סיאטל, ארה"ב, וחלוקה של מדעי הבסיס ותוכנית הביולוגיה החישובית, פרד סרטן, ארה"ב, ארה"ב. "ההבנה כיצד זן זה בנוגדנים בין אוכלוסייה משפיע על ההצלחה האבולוציונית של זני שפעת חדשים נותר מאתגר, בין היתר מכיוון ששיטות קונבנציונאליות לכימות רמות הנוגדנים איטיות מדי ויכולות להעריך רק קומץ דגימות בכל פעם." קיקאווה שימש כסופר הראשי של המחקר לצד אנדראה לוס, מדענית צוות ומנהלת מעבדה במעבדה הבכירה של הסופר ג'סי בלום, המחלקה למדעי הבסיס וביולוגיה חישובית, מרכז הסרטן פרד האץ '.
כדי להתמודד עם אתגר זה, קיקאווה, Loes ועמיתיו פיתחו בדיקת נטרול תפוקה גבוהה כדי למדוד עד כמה דגימות סרום אינדיבידואליות-מרכיב הדם המכיל נוגדנים-יכול לחסום זיהום על ידי לוח נגיף שפעת שונים. תפוקה גבוהה מתייחסת ליכולת המבחן לעבד כמויות גדולות של נתונים בו זמנית.
הצוות ייצר נגיפים המבטאים 78 חלבוני Hemagglutinin (HA) מובחנים מ -1023 נגיפי שפעת מעגליים וזני חיסון אחרונים, ותייג כל אחד מהם עם 'ברקוד' גנטי ייחודי. חלבוני HA הם חלק מהנגיף המוכר על ידי נוגדנים, ויכולים להשתנות במהירות כדי להתחמק מהתגובה החיסונית. הצוות ערבב את הנגיפים הללו עם סרה והשתמש בטכניקה הנקראת רצף Illumina כדי לכמת עד כמה נטרול כל נגיף.
בגישה זו, החוקרים מדדו כותרות נטרול – מדידה של כמה סרום נדרש כדי לנטרל את הנגיף – כנגד 78 גרסאות שפעת באמצעות 150 דגימות סרום, מילדים ומבוגרים, שנאספו בשנת 2023 בארצות הברית. בסך הכל הם יצרו למעלה מ -11,000 מדידות טיטר בודדות, ויצרו תמונת מצב מפורטת של חסינות אוכלוסייה בתחילת עונת שפעת 2023–2024.
התוצאות הראו שונות רחבה בתגובות הנטרול בין יחידים. לדוגמה, חלק מהסרה שנאספה מילדים נטרלו מאוד כמעט את כל הזנים שנבדקו, בעוד שאחרים הייתה בתגובה חלשה בהרבה. מבוגרים בדרך כלל הראו חסינות עקבית יותר, אך עדיין הציגו וריאציה ניכרת באופן אינדיבידואלי. בסך הכל, השיעורים הגבוהים ביותר של תגובות נטרול נמצאו בתת קבוצה של ילדים, בקנה אחד עם הרעיון כי נטרול תגובות הנוגדנים הם הגבוהים ביותר לזנים שנתקלו בעשורים הראשונים לחיים. יכול להיות גם שילדים נוטים יותר לשפעת ולכן עשויים להיות בעלי סיכוי גבוה יותר לחיזוק אימונולוגי אחרון. ממצאים אלה מדגישים כי חסינות לשפעת מותאמת אישית מאוד.
כדי להעריך כיצד וריאציה זו משפיעה על התפתחות הנגיף, החוקרים השוו כותרות נטרול עם שיעורי הצמיחה של כל זן ויראלי בעונת שפעת 2023. הם השתמשו במודל סטטיסטי שנקרא רגרסיה לוגיסטית רב -לאומית כדי לנתח כיצד התדירות של כל זן השתנתה לאורך זמן באוכלוסייה האנושית, והשוו זאת לשבריר של דגימות סרום שהיו לו כותרות נטרול נמוכות כנגד כל זן.
הם גילו שהזנים שהתפשטו בהצלחה ביותר היו אלה שנמלטו מנטרול בשבריר גדול יותר של הסרה. באופן ספציפי, זנים היו בעלי סיכוי גבוה יותר לצמוח בתדירות כאשר באחוז גבוה של אנשים היו טיטרים מתחת לסף, מה שמעיד על חסינות חלשה יותר מפני זן זה. זה מצביע על כך שמבחני נטרול מבוססי רצף רחבי היקף יכולים לעזור ליידע את ההבנה שלנו על התפתחות נגיף השפעת.
קשר זה נערך כאשר נמדד נטרול באמצעות סרה בודדת, אך לא כאשר הסרה אולחתה זו לזו. בכמה מערכות מעקב של וירוסים, משמשים דגימות סרום מאוחדות כדי להעריך את חסינות האוכלוסייה. עם זאת, ממצא זה מצביע על כך שמדידות מאוחדות עשויות להיכשל בתפיסת מגוון התגובות המלא שנראה אצל אנשים.
"הממצאים שלנו מראים כי וריאציה חיסונית ברמה האישית, ולא רק חסינות ממוצעת על פני האוכלוסייה, היא גורם מפתח לקביעת אילו זני שפעת מצליחים ביותר", אומר לוס.
בעוד שהמחקר כלל מספר גדול של מדידות טיטר, המחברים מציינים כי הדגימות נאספו ממערכת מוגבלת של מיקומים וקבוצות גיל. מרבית דגימות הילדים הגיעו מבית חולים בסיאטל, ואילו דגימות בוגרים נשאבו מקבוצות מחוסנות בפילדלפיה ובאוסטרליה. כתוצאה מכך, מערך הנתונים עשוי לא לשקף במלואו דפוסי חסינות גלובליים.
עם זאת זהו אחד מערכי הנתונים הגדולים ביותר המקשרים בין חסינות נוגדנים אנושיים להצלחת זני נגיף שפעת באוכלוסייה. זה מספק מסגרת להבנת האופן בו היסטוריות חיסון מגוונות יכולות להשפיע על ההתפתחות הנגיפית. שיטות אלה יכולות להשלים מערכות מעקב קיימות ולתמוך בהחלטות בהרכב החיסון על ידי מתן תובנות מפורטות יותר על חסינות האוכלוסייה. "
ג'סי בלום, סופר בכיר וחוקר HHMI, פרופסור בחטיבה למדעי הבסיס ובתכנית לביולוגיה חישובית של Herbold במרכז הסרטן פרד האץ ', ופרופסור לשותפים למדעי הגנום באוניברסיטת וושינגטון
