Wakcynomika i adwersomika jako nowe kierunki wakcynologii
Anna Lutyńska 1 , Aleksandra Gołoś 1 , Ewa Augustynowicz 2 , Beata Orzechowska 3Abstrakt
Obecnie stosowane szczepionki zostały opracowane na podstawie eksperymentalnych przedklinicznych lub klinicznych badań porównawczych. Mimo że powszechne zastosowanie szczepionek to jedno z najważniejszych osiągnięć zdrowia publicznego, w przypadku niektórych patogenów, jak dotychczas nie udało się wybrać optymalnych antygenów, zdolnych do wywołania skutecznej odpowiedzi ochronnej. Poszukiwanie i wykrywanie związków między sekwencją genów lub całych genomów a poziomem indukowanej odpowiedzi poszczepiennej zapoczątkowało drugi „złoty wiek” wakcynologii i rozwinięcie dwóch nowych kierunków: wakcynomiki i adwersomiki. Wakcynomika jest połączeniem farmakogenetyki, określającej związki między polimorfizmem sekwencji pojedynczych genów a odpowiedzią poszczepienną oraz farmakogenomiki, określającej związki polimorfizmu sekwencji genomu i odpowiedzi immunologicznej indukowanej po podaniu szczepionek. Adwersomika jest ukierunkowana na opracowanie strategii obniżającej indywidualne ryzyko rozwoju ewentualnych niepożądanych odczynów poszczepiennych za pomocą diagnozowania osób potencjalnie narażonych na ich rozwój oraz zastosowania w tych przypadkach alternatywnych szczepionek odpowiednio zmodyfikowanych. Dotychczasowe założenia oraz osiągnięcia wakcynomiki, zapoczątkowane przez Georga Polanda, wpłynęły na opracowanie nowej strategii wyboru antygenów szczepionkowych. Polega ona na wyborze optymalnego antygenu po scharakteryzowaniu genetycznych i epigenetycznych uwarunkowań działania elementów układu immunologicznego wszystkich badanych potencjalnych antygenów szczepionkowych. Uwzględnienie roli zmienności nie tylko patogenu, ale także gospodarza w wyborze antygenów może istotnie wpłynąć na poprawę efektywności nowo opracowywanych szczepionek oraz szczepionek obecnie stosowanych po ich odpowiedniej modyfikacji.
Wstęp
Wstęp
Szczepionki stosowane u ludzi są preparatami biologicznymi, które składają się z jednego lub kilku antygenów pozyskanych z drobnoustrojów chorobotwórczych. Podanie szczepionki wywołuje w organizmie odpowiedź immunologiczną (wytworzenie przeciwciał i komórek odpornościowych), która ma chronić przed zakażeniem danym drobnoustrojem. Stosowane od kilku dekad szczepienia rutynowe zapewniają ochronę przed wieloma poważnymi chorobami.
Wybór antygenów szczepionkowych większości obecnie stosowanych atenuowanych, inaktywowanych lub podjednostkowych szczepionek jest wynikiem eksperymentalnych przedklinicznych lub klinicznych badań porównawczych. Wybrano, nie tylko doświadczalnie, szczep(y) szczepionkowy(e), sposób przygotowania antygenu(ów) szczepionkowego(ych), a także optymalny skład szczepionki, drogę jej podania oraz schematy dawkowania. Niewątpliwie empiryczna strategia wyboru antygenów szczepionkowych doprowadziła do opracowania wielu skutecznych szczepionek, których zastosowanie umożliwiło m.in. eradykację ospy prawdziwej, eliminację poliomyelitidis w wielu regionach świata czy też istotne obniżenie zapadalności na wiele chorób zakaźnych. Zgodnie z opinią Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), powszechne zastosowanie szczepionek opracowanych eksperymentalnie to jedno z najważniejszych osiągnięć zdrowia publicznego [1].
Empiryczna strategia wyboru antygenów szczepionkowych, wyrażająca się zwrotem: „wyizolować-inaktywować/atenuować-wstrzyknąć” („isolate-inactivate/ attenuate-inject”), zapoczątkowana przez Ludwika Pasteura zakładała, że szczepienie wszystkich osób danej populacji z zastosowaniem wybranego(ych) antygenu(ów) może skutecznie przeciwdziałać określonym zachorowaniom w przyszłości [5,89,93]. Takie założenie wynikało z ówczesnego przekonania o identycznym ryzyku szerzenia się chorób zakaźnych oraz wysokim poziomie identyczności odpowiedzi układu immunologicznego. Pogląd ten nasunął wniosek, że podanie takiej samej zawartości antygenu szczepionkowego w pojedynczej dawce szczepionki oraz w takiej samej liczbie dawek w danym schemacie dawkowania może ochronić całą zaszczepioną populację (one dose fits all). Niestety, wiele lat badań nie potwierdziło trafności takiego założenia. W niektórych opracowanych lub powszechnie zastosowanych szczepionkach nie uzyskano działania ochronnego zabezpieczającego przed ponownym zachorowaniem u każdej zaszczepionej osoby. Ponadto w przypadkach niektórych patogenów, jak dotychczas, nie udało się wybrać antygenu(ów) szczepionkowego(ych), który(e) był(y)by zdolny(e) do wywołania skutecznej odpowiedzi ochronnej. Wiąże się to z wysokim poziomem zmienności genetycznej niektórych patogenów, ograniczającym możliwość kontroli wariantów antygenowych innych niż szczepionkowe [62,93].
Przykładami patogenów, przeciwko którym nadal nie opracowano skutecznych szczepionek z wykorzystaniem strategii empirycznej są m.in. wirusy o dużej genetycznej zmienności, tj. wirus opryszczki pospolitej – HSV (herpes simplex virus), wirus niedoboru odporności – HIV (human immunodeficiency virus), RSV (respiratory syncytial virus), czy wirus zapalenia wątroby typu C – HCV (hepatitis c virus) lub zarodziec malarii [90].
Dotychczas opracowane szczepionki przeciwko HSV były nieskuteczne w zapobieganiu objawom choroby w okresie reaktywacji HSV, ze względu na brak skutecznego wspomagania komórkowej odpowiedzi odpornościowej [28,55]. Szczepionka przeciw HIV mogłaby być skuteczna, pod warunkiem podania przed etapem latencji, który jest stosunkowo krótki i pojawia się od kilku dni do kilku tygodni od zakażenia, a tym samym jest trudny do identyfikacji [44]. Powszechne zastosowanie dotychczas opracowanych szczepionek przeciw RSV jest nieuzasadnione ze względu na wysoką polaryzację odpowiedzi na limfocyty Th2, co zwiększa ryzyko reinfekcji, w tym rozwoju choroby płuc. Ponadto trudności w opracowaniu skutecznych szczepionek przeciw RSV do dzisiaj wiążą się z brakiem markerów ochronnej odpowiedzi immunologicznej [10,116], występowaniem największego narażenia w czasie niedojrzałości układu immunologicznego oraz zakłóceniami powstawania efektywnej odpowiedzi poszczepiennej przez przeciwciała przenoszone biernie z mlekiem matki [62]. Trudności w opracowaniu skutecznych szczepionek przeciw HCV wiążą się natomiast z dużą genetyczną zmiennością wirusa, decydującą o braku skutecznych mechanizmów eliminujących zakażenie wariantami nieszczepionkowymi i genetycznie uwarunkowanymi predyspozycjami gospodarza [80,91].
W przypadku zarodźca malarii, naturalna odpowiedź immunologiczna powstaje dopiero po powtarzających się zarażeniach [94]. Opracowanie skutecznej szczepionki przeciw malarii komplikuje wielogatunkowy i cykliczny charakter zarażeń, wysoki poziom genetycznej i antygenowej zmienności poszczególnych gatunków zarodźca, a także wielość objawów malarii powiązana z genetycznymi uwarunkowaniami gospodarza, wiekiem oraz dynamiką transmisji [23]. Do tej pory, mimo wieloletnich badań, z wielu opracowanych szczepionek przeciw malarii, zarejestrowano jedną, tzw. RTS, S/AS01 przeznaczoną do uodporniania małych dzieci w Afryce. Mimo, że jej kliniczna skuteczność w zapobieganiu objawom malarii mieściła się w zakresie 31-56% u dzieci w wieku od 6 tyg. do 17 m.ż., Europejska Agencja Leków (European Medicines Agency, EMA) ze względu na pozytywny stosunek korzyści do ryzyka wydała pozytywną opinię dotyczącą zastosowania tej szczepionki u małych dzieci z krajów zagrożonych tą chorobą [108].
Nowa strategia opracowania skutecznych antygenów szczepionkowych zdefiniowana przez G. Polanda jako „odkryć-zweryfikować-scharakteryzować-wdrożyć” („discover-validate-characterize-deploy”) [82] i „odkryć- -powielić-zweryfikować/scharakteryzować-zastosować” („discover-replicate-validate/characterize-apply”) [89], polega na wyborze najbardziej skutecznego i bezpiecznego antygenu szczepionkowego po scharakteryzowaniu genetycznego podłoża mechanizmów działania wszystkich elementów układu immunologicznego, powstających w wyniku podania potencjalnych antygenów szczepionkowych [82]. Strategia ta całkowicie zmienia punkt wyjścia opracowywania szczepionek przez odrzucenie założeń strategii empirycznej. Miejsce populacji, która dotychczas była celem tej strategii, zajmuje jednostka, czyli pojedyncza osoba, a więc strategia jest ukierunkowana na personalizację produktu jakim jest szczepionka.
Przełomem w rozwoju nowych kierunków wakcynologii okazała się możliwość wykorzystania wyników sekwencjonowania DNA oraz zaawansowanych technik analitycznych, dając podstawy do opracowania szczepionek najnowszej generacji: potencjalne antygeny szczepionkowe są wybierane na podstawie bioinformatycznej analizy genomów, beż użycia metod doświadczalnych (in silico) [4]. Zamiast całych komórek, jako materiał wyjściowy do identyfikacji potencjalnych nowych antygenów, zastosowano genomowe sekwencje wirusowych, bakteryjnych czy pasożytniczych patogenów [4,56]. Nową strategię określono jako „odwrotna wakcynologia”, co już w nazwie sygnalizuje różnicę w podejściu do wyboru antygenów szczepionkowych. Obecnie w EMA prowadzona jest procedura rejestracji pierwszej tego typu szczepionki, tj. szczepionki przeciw Neisseria meningitidis, zawierającej mieszaninę wybranych in silico, pięciu antygenów: fHBP (GNA1870), NadA, GNA2132, GNA1030 i GNA2091 [77].
Analizy z zakresu biologii systemowej (systems biology) łączą immunogenetykę, immunogenomikę, profilowanie immunologiczne, badania funkcjonalne polimorfizmu pojedynczego nukleotydu (single nucleotide polymorphysm; SNP) i inne w celu przewidywania odpowiedzi immunologicznej indukowanej przez szczepionki. Poland mówi nawet o „przewidywalnej wakcynologii” [82].
Na obecnym etapie wiedzy istnieją dowody potwierdzające, że genetyczny polimorfizm zidentyfikowany wśród ludzi może w sposób istotny wpływać na metabolizm wielu przyjmowanych leków oraz działanie produktów leczniczych immunologicznych, tj. szczepionek [90]. Ogromna liczba genów zaangażowanych w rozwój efektywnej odpowiedzi immunologicznej, które kodują ponad 1012 produktów (np. przeciwciał czy receptorów) oraz haplotypów ludzkich antygenów leukocytarnych (human leukocyte antigens, HLA), kodujących ponad 1013 swoistych produktów istotnych w procesowaniu antygenów, decydują o podłożu i zakresie międzyosobniczych różnic oraz poziomie powstającej odpowiedzi immunologicznej [82]. Uwzględnienie roli genetycznej zmienności jako podstawy międzyosobniczych różnic w podejściu do wyboru antygenów, może wpłynąć na poprawę efektywności zarówno obecnie stosowanych, zoptymalizowanych, jak i nowo opracowywanych szczepionek. Dostęp do wyników sekwencjonowania genów i genomów oraz możliwość wykonania analiz z wykorzystaniem zaawansowanych narzędzi bioinformatycznych, może w najbliższych latach doprowadzić do pokonania barier, dotychczas uniemożliwiających określenie skutecznych antygenów szczepionkowych HSV, HIV czy HCV. Dostępne wyniki badań potwierdzają, że międzyosobnicze różnice w sposób rzeczywisty wpływają na efektywność powszechnie stosowanych szczepień przeciw odrze, śwince, różyczce, grypie, ospie wietrznej, wzw A i B lub pneumokokom [33].
Wakcynomika i adwersomika jako nowe dziedziny wakcynologii
Poszukiwanie i wykrywanie związków między sekwencją genów lub całych genomów, a poziomem indukowanej odpowiedzi poszczepiennej zapoczątkowało drugi „złoty wiek” wakcynologii [96].
Nowa dziedzina wakcynologii, tj. wakcynomika, to połączenie farmakogenetyki, określającej związki mię- dzy polimorfizmem sekwencji pojedynczych genów i odpowiedzią poszczepienną oraz farmakogenomiki, określającej związki polimorfizmu sekwencji genomu i odpowiedzi immunologicznej indukowanej po podaniu szczepionek. Powstanie tej dziedziny nauki wiąże się z dostępem do wyników badań Human Genome Project i International HapMap Project, obejmujących m.in. mapowanie zmienności genów, szczególnie SNP oraz nierównowagi sprzężeń [13,46,57].
Zgodnie z założeniami wakcynomiki, wybór antygenu szczepionkowego powinien się rozpoczynać od badań ukierunkowanych na potwierdzenie możliwości indukcji optymalnej odpowiedzi immunologicznej (maksymalna immunogenność przy minimalnym ryzyku braku skuteczności szczepionki lub wystąpienia działań niepożądanych) u osób o odmiennych genotypach. Wyniki dostępnych badań wskazują na możliwość wyróżnienia osób, u których uwarunkowania genetyczne uniemożliwiają uzyskanie takiej odpowiedzi z zastosowaniem konwencjonalnie opracowanych szczepionek. Wakcynomika ma na celu optymalizację sposobu wyboru antygenów na potrzeby indukcji ochronnej odpowiedzi poszczepiennej u każdej zaszczepionej osoby, niezależnie od podłoża genetycznego, które w przypadku szczepionek opracowanych konwencjonalnie może u pewnych osób (o określonych genotypach) warunkować ich małą skuteczność [84].
Adwersomika jako druga, nowa dziedzina wakcynologii, jest ukierunkowana na opracowanie strategii obniżającej indywidualne ryzyko rozwoju ewentualnych niepożądanych odczynów poszczepiennych za pomocą diagnozowania osób potencjalnie narażonych na ich rozwój oraz zastosowania w tych przypadkach szczepionek odpowiednio zmodyfikowanych lub nowo opracowanych. Rozwój adwersomiki wiąże się z koniecznością przeprowadzenia szeroko zakrojonych analiz korelacji fenotypów – czyli analiz profili odpowiedzi immunologicznej osób, u których wystąpiły niepożądane odczyny poszczepienne oraz odpowiadających im genotypów, w celu określenia przyczynowego wpływu genetycznej zmienności na potencjalną odczynowość poszczepienną [85].
Obecnie dominującymi kierunkami badań z zakresu wakcynomiki i adwersomiki są:
• Identyfikacja uwarunkowanej genetycznie indywidualnej podatności na określoną chorobę zakaźną, obejmująca ocenę wpływu stopnia genetycznego zróżnicowania badanej populacji (tj. identyfikacji typów i liczby polimorfizmów genów odpowiedzialnych za rozwój odpowiedzi immunologicznej) na zakres parametrów indukowanej odpowiedzi immunologicznej;
• Identyfikacja polimorficznych markerów genetycznych związanych z optymalną i suboptymalną indukcją odpowiedzi immunologicznej, czyli ocena wpływu polimorfizmu genów związanych z rozwojem głównych parametrów odpowiedzi immunologicznej po podaniu dostępnych szczepionek;
• Identyfikacja polimorficznych markerów genetycznych powiązanych z podwyższonym ryzykiem rozwoju niepożądanych odczynów po szczepieniu;
• Opracowanie szczepionek zawierających odpowiednio dobrane antygeny i adiuwanty w celu wywołania zoptymalizowanej odpowiedzi ochronnej w stosunku do dotychczas stosowanych szczepionek oraz opracowanie nowego typu szczepionek, tzw. szczepionek spersonalizowanych.
Wakcynomikę oraz adwersomikę łączy spersonalizowane podejście do szczepień przez rozwój ukierunkowanego sposobu opracowywania nowych szczepionek, włącznie z rozwojem alternatywnych dróg podawania oraz zastosowania nowych adiuwantów. Punktem wyjścia spersonalizowanego opracowywania szczepionek jest odwrócona wakcynologia, w której zaawansowane analizy sekwencji genomów pozwalają na pełną charakterystykę antygenów patogenu i wyeliminowanie tych, które wykazują homologię z genami występującymi u człowieka, a następnie wykonanie badań immunogenności wytypowanych antygenów w celu wyróżnienia optymalnych antygenów szczepionkowych [34,102]. Następnym etapem badań jest identyfikacja antygenów, które są rozpoznawane przez komórki układu immunologicznego, umożliwiających indukcję optymalnej odpowiedzi odpornościowej. Tego rodzaju badania doprowadziły m.in. do opracowania rekombinowanych białek zawierających 9 różnych epitopów rozpoznawanych przez komórki Th, umożliwiających uzyskanie lepszej odpowiedzi odpornościowej niż osią- gana przez dotychczas stosowaną szczepionkę przeciw Haemophilus influenzae typu b (Hib) [25].
Podstawy genetycznych uwarunkowań zmienności odpowiedzi immunologicznej
Mechanizmy obronne organizmu gospodarza odgrywają ważną rolę podczas wystąpienia choroby zakaźnej. Skuteczność działania mechanizmów odpowiedzi immunologicznej wyraża się rozpoznaniem i związaniem antygenu na komórkach docelowych, jego procesowaniem i prezentacją, wydzielaniem cytokin, wytwarzaniem przeciwciał, chemokin i pobudzeniem działania komórek efektorowych powodujących eliminację zakażenia. Aktywacja lub hamowanie szlaków genów odpowiedzialnych za rozwój odpowiedzi immunologicznej porównano do swoistej dla danego antygenu(ów) interaktywnej sieci [87]. Opracowana przez Polanda i wsp. teoria sieci odpowiedzi immunologicznej (immune response network theory) [82], zakłada że odpowiedź poszczepienna jest teoretycznie przewidywalna, przede wszystkim, jako skutek synergistycznych lub antagonistycznych oddziaływań ukierunkowanych przez aktywowane lub hamowane geny kodujące czynniki aktywacji/ supresji odpowiedzi immunologicznej [86,87]. Ocena początkowych etapów odpowiedzi immunologicznej pozwala zidentyfikować:
• ligandy konieczne do związania komórki lub jej inwazji,
• receptory odpowiedzi wrodzonej,
• szlaki skutecznej wrodzonej ochronnej odpowiedzi immunologicznej oraz szlaki odpowiedzi zakłóconej oddziaływaniami antygenów drobnoustroju,
• epitopy patogenu rozpoznawane przez komórki T cytotoksyczne i komórki B oraz sposób współdziałania komórek B i T odpowiedzialnych za humoralną i komórkową odpowiedź odpornościową.
Przeprowadzenie analizy in silico potencjalnie indukowanych mechanizmów odpowiedzi wrodzonej pozwala na wybór adiuwanta zdolnego do stymulacji właściwych receptorów i szlaków, które skutecznie eliminują zakażenie, możliwie najkorzystniejsze do zastosowania strategie atenutacji drobnoustroju oraz właściwą selekcję epitopów szczepionek. Analizy in silico polimorfizmu genów HLA mogą doprowadzić do wyeliminowania ryzyka wyboru takiego antygenu, który byłby zdolny do supresji określonych szlaków odpowiedzi immunologicznej po podaniu szczepionki przeciw odrze, śwince i różyczce (measles – mumps – rubella, MMR) [45,83].
Wiedza o międzyosobniczej zmienności na poziomie układu immunologicznego pozwala określić:
• siłę wiązania, sposób procesowania i ekspresji poszczególnych peptydów,
• zakres prezentowanych peptydów (restrykcja genetyczna),
• wzory sekrecji (cytokiny),
• zakres powstających produktów i poziom transkrypcji podstawowych genów (cząsteczki sygnałowe),
• siłę wiązania antygenów przez receptory toll-podobne (Toll-like receptors, TLR),
• powinowactwo przeciwciał,
• modyfikacje epigenetyczne i inne cechy [45,83].
Znaczna część międzyosobniczej zmienności sekwencji DNA dotyczy różnic pojedynczych nukleotydów. Szacuje się, że polimorfizm SNP występuje średnio z częstością 1/1000 nukleotydów, co powoduje, że około 1,42 mln SNP, w tym w 60000 regionach kodujących, pozostaje zmiennie rozproszonych w genomach poszczególnych ludzi [12,99]. Szczególną rolę przypisuje się SNP, które zmieniając sekwencje aminokwasów w obszarach regulatorowych, bezpośrednio wpływają na strukturę i funkcję białek [14]. Poza polimorfizmem SNP, polimorfizm całych genów lub genomów wpływa na rozwój poszczepiennej odporności humoralnej zarówno na poziomie osobniczym jak i populacyjnym [84].
Wśród wielu czynników modulujących rozwój odpowiedzi poszczepiennej, istotną rolę odgrywa polimorfizm genów kodujących białka głównego układu zgodności tkankowej HLA, wpływający przez sposób prezentacji antygenów [105] oraz profil ekspresji genów kodujących cytokiny lub TLR [20]. Zmienność odpowiedzi poszczepiennej zależy także od uwarunkowań genetycznych związanych z płcią, rasą oraz niegenetycznych, zwią- zanych np. z wiekiem, dawką podanej szczepionki, sposobem przechowywania szczepionek, BMI (body mass index), paleniem papierosów i innych [82]. Na podanie szczepionek przeważnie lepiej odpowiadają kobiety. Dostępne wyniki badań potwierdziły, że wyższe poziomy przeciwciał przeciw różyczce i śwince wykrywano w surowicach kobiet w porównaniu do mężczyzn, co nie wiązało się z nasileniem odpowiedzi komórkowej czy proliferacji [60,71]. Badania przeprowadzone przez Blacka i wsp. w latach 70 ub. w. wykazały, że u Indian z dorzecza Amazonki po szczepieniu przeciw odrze występowały bardziej nasilone reakcje w porównaniu do rasy kaukaskiej – sugerując możliwość wpływu uwarunkowania genetycznego [6].
Wpływ polimorfizmu genów na rozwój zakażeń
Badania spokrewnionych członków rodzin, którzy zachorowali na odrę potwierdziły, że skuteczność nieswoistej odpowiedzi immunologicznej jest uzależniona od polimorfizmu genów kodujących:
• antygeny HLA klasy I i II [106];
• cytokiny i ich receptory [33];
• receptory obecne na docelowych komórkach wirusa, tj. cząsteczkę sygnałową aktywacji limfocytów SLAM (signaling lymphocyte-activation molecule) CDw150 oraz błonowy kofaktor białkowy CD46 [68,101].
Polimorfizm SNP w genie kodującym SLAM (np. rs164288, rs3796504, rs11265452) i CD46 (np. rs11118580, rs2724384) powiązano ze zmiennym poziomem wytwarzania przeciwciał przeciw odrze, np. obecność rs3796504 i rs164288 wiązała się z obniżeniem, a rs12076998 ze wzrostem miana wzbudzanych przeciwciał w porównaniu do genotypu dzikiego [22]. Natomiast obecność rs2724384 w genie kodującym CD46 oraz rs164288 i rs11265452 w genie kodującym SLAM powiązano nie tylko z obniżeniem odpowiedzi humoralnej, ale także komórkowej wyrażonej poziomami cytokin: IFN-α, IL-6, -10 oraz TNF-α [68]. Badania wykazują także wpływ polimorfizmu SNP w genie kodującym DC-SIGN (dendritic cell-specific intercellular adhesion molecule-3 grabbing nonintegrin) na wytwarzanie cytokin w odpowiedzi na zakażenie wirusem odry [11].
Inny przykład wpływu międzyosobniczej zmienności na powstającą odpowiedź immunologiczną dotyczy zwiększonego ryzyka rozwoju zakażenia wirusem brodawczaka ludzkiego (human papillomavirus, HPV) typu 16, predysponującego do rozwoju raka szyjki macicy u kobiet – nosicielek określonych wariantów alleli HLA [17,27]. Dostępne badania wskazują, że nosicielki określonych wariantów HLA charakteryzują się zróżnicowaną ekspresją genów kodujących białka transportowe, zaangażowane w przetwarzanie i prezentację antygenów, tj. TAP1 i TAP2 (transporter associated with antigen processing), podjednostki proteasomu LPM2 i LPM7 oraz tapasynę (TAP-associated glycoprotein) [17,27]. Podobnie polimorfizm genu kodującego IL-10 wpływał na zróż- nicowaną eliminację zakażenia HPV typami wysokiego ryzyka u kobiet z niedoborami odporności oraz ze zróż- nicowanym stopniem immunosupresji limfocytów T CD4 w przebiegu zakażenia HIV-1 [103]. Polimorfizm genów kodujących HLA lub cytokiny może zatem, przez regulację odpowiedzi gospodarza, wpływać na transformujące właściwości onkogennych typów HPV, wyrażając się dziedziczną wrażliwością lub odpornością na zakażenie [27].
Polimorfizm genów a zmienność odpowiedzi poszczepiennej
Polimorfizm genów układu HLA
Kompleks genów HLA zawiera najbardziej polimorficzne geny ludzkiego genomu; dotychczas opisano ponad 1000 wariantów alleli genów klasy I w loci A, B i C [45]. Allele białek HLA klasy I A, B i C wiążą i prezentują peptydy limfocytom T CD8+, a allele białek klasy II: DR, DQ i DP – limfocytom T CD4+. Polimorfizm, występując preferencyjnie w funkcjonalnych domenach cząsteczek HLA, wpływa bezpośrednio na selekcję i wiązanie epitopów oraz ich prezentację [36,45]. Nieefektywna prezentacja peptydów, z powodu polimorfizmu, może spowodować obniżenie aktywacji innych komórek i ich funkcji wytwarzania cytokin lub przeciwciał przez limfocyty B. Polimorfizm HLA może zatem istotnie wpływać na genetycznie uwarunkowaną podatność na choroby zakaźne i zmienność odpowiedzi immunologicznej po podaniu szczepionek [8,45].
Przykładem wpływu zmienności są obserwowane róż- nice w odpowiedzi immunologicznej po szczepieniu przeciw wzw B. Szczepionka przeciw wzw B, zawierająca rekombinowany antygen HBsAg, indukuje powstawanie przeciwciał neutralizujących u około 95% osób zaszczepionych w schemacie 3-dawkowym [86]. Istniejący zatem problem braku lub słabej odpowiedzi poszczepiennej u pacjentów np. z niedoborami odporności lub pacjentów dializowanych próbuje się przezwyciężyć przez podawanie dodatkowych dawek szczepionki [81].
Brak lub obniżoną odpowiedź przeciwciał po szczepieniu przeciw wzw B stwierdza się częściej wśród nosicieli wariantów alleli HLA-DRB1*03, HLA-DRB1*07 i DQB1*03 [88,115]. Badania odpowiedzi limfocytów T po szczepieniu przeciw wzw B wśród jednojajowych i dwujajowych bliźniąt, wykazały, że u nosicieli wariantów alleli DRB1, wcześniej powiązanych z nieskutecznością szczepienia, tj. DRB1*031 i DRB1*0701, dochodziło do pełnej prezentacji białek HbsAg [51]. Może to wstępnie potwierdzać, że związek nieskutecznej odpowiedzi poszczepiennej przeciw wzw B u nosicieli wariantów HLA-DRB1 nie wynikał z różnic wiązania peptydów lub zakłóceń odpowiedzi Th1/Th2, lecz raczej z defektu komórek T pomocniczych oraz komórek prezentujących antygen (antigen presenting cells, APC) [51]. Inne badania wykazały, że różnice w osiąganych poziomach przeciwciał u ponad 60% bliźniąt szczepionych przeciw wzw B były uwarunkowane genetycznie, przy czym u niemal połowy z nich wynikały z polimorfizmu genów kodujących antygeny HLA [37], a u pozostałej części wią- zały się ze zmiennością genów kodujących C4a, IL-1β, -2, -4 i -12B [115]. Z tych względów wielokrotne podawanie zwiększonych dawek antygenu może wywołać częściową lub pełną serokonwersję u osób z tym haplotypem, potwierdzając celowość obecnie stosowanego dawkowania u chorych dializowanych, nieodpowiadających na szczepienie. Przypuszcza się, że osoby, które nie odpowiadają na szczepionkę przeciw wzw B mogą być bardziej narażone na przewlekłe zakażenie [111,112]. Opracowanie nowych szczepionek przeciw wzw B zawierających mieszaninę odpowiednio wybranych peptydów mogłoby usunąć ograniczenia konwencjonalnych szczepionek przeciw wzw B [18,84]. Wybrane peptydy powinny docelowo zawierać epitopy zidentyfikowane u nosicieli wzw B, wykazujących brak lub słabą serokonwersję po szczepieniu, wspomagane przez adiuwanty w postaci cytokin (np. GM-CSF) [47,52]. Alternatywnym sposobem pobudzenia odpowiedzi odpornościowej przeciw wzw B jest ominięcie defektu genetycznego kodowanego przez zidentyfikowany typ polimorfizmu i ukierunkowanie odpowiedzi ochronnej na optymalny szlak. Dotychczas zastosowanie oligonukleotydu CpG zamiast związków glinu jako adiuwanta szczepionki przeciw wzw B, umożliwiło lepszą aktywację odpowiedzi nieswoistej dzięki zoptymalizowanej stymulacji receptora TLR9 [15]. Badania wskazują, że za brak optymalnej odpowiedzi poszczepiennej mogą być także odpowiedzialne cząsteczki mikroRNA (nukleotydowe niekodujące RNA), które przez wpływ na potranskrypcyjną regulację ekspresji genów kodujących komórki układu odpornościowego, biorą udział w modulacji odpowiedzi immunologicznej [24].
Innym przykładem wpływu polimorfizmu HLA na obniżoną odpowiedź swoistych przeciwciał klasy po podaniu szczepionki przeciw odrze, śwince i różyczce jest nosicielstwo wariantów alleli HLA A*29-Cw16-B*44 oraz HLA I: B44 i B58 [72,75]. Obniżona odpowiedź humoralna i komórkowa po podaniu szczepionki MMR jest uzależniona od polimorfizmu antygenów HLA klas I i II, proporcjonalnie do stopnia homozygotyczności [33,70,71,75,88]. Badania bliźniąt szczepionych pierwszą dawką szczepionki przeciw odrze wskazywały, że efektywność odpowiedzi poszczepiennej jest dziedziczna w 89% [109]. Niemniej jednak, po podaniu drugiej dawki szczepionki, wcześniej obserwowany wpływ alleli HLA klasy I i II nie był tak jednoznaczny poza I: B*4403 [83], potwierdzając że niekorzystny wpływ homozygotyczności HLA po podaniu pierwszej dawki może być zniesiony po podaniu drugiej dawki [70,106]. W dwóch niezależ- nie badanych grupach zdrowych dzieci nosicielstwo alleli HLA B*3503, DQA1*0201, DQB1*0303, DQB1*0602 i DRB1*0701 oraz super typu B7 powiązano z wyż- szymi poziomami neutralizujących przeciwciał przeciw odrze, a obecność alleli B*0801 i DRB1*0301, C*0802 i DPA1*0202 oraz DRB1*1303 ze zmiennością poziomu wydzielanych cytokin, odpowiednio IFN-γ, IL-2 oraz IL-10 [76].
Polimorfizm genów kodujących cytokiny
Cytokiny odgrywają decydującą rolę w rozwoju wrodzonej i nabytej odpowiedzi immunologicznej [65]. Polimorfizm pojedynczych nukleotydów w genach kodujących cytokiny i ich receptory wpływa na regulację wytwarzania i aktywność cytokin, co może mieć znaczenie w rozwoju poszczepiennej odpowiedzi immunologicznej. Nosicielstwo określonych SNP w genach kodujących IL-2 i IL-4 lub insercji/delecji w genie kodującym IL-12B, oprócz polimorfizmu allelu HLA-DRB1*07, powiązano z brakiem optymalnej odpowiedzi poszczepiennej przeciw wzw B [115]. Wpływ polimorfizmu genów kodujących cytokiny na odpowiedź immunologiczną po szczepieniu przeciw wzw B, pneumokokom (szczepionka 7-walentna, skoniugowana PCV7), błonicy, tężcowi i krztuścowi (DTaP) wykazano także u zdrowych niemowląt. Poziom swoistych przeciwciał przeciw HbsAg po szczepieniu był wyższy w przypadku nosicielstwa genotypu GA (rs1800629) w genie kodującym TNF i genotypu AA (rs3212227) w genie receptora IL-12B. Obecność allelu A w genie kodującym IL-10 (rs1800896) u nosicieli szczepionych przeciw błonicy oraz obecność genotypu AA w genie kodującym IL-4Ra (rs1805010) u nosicieli szczepionych przeciw tężcowi, powiązano z indukcją wyższego poziomu przeciwciał. U osób o genotypie TT, w genach kodujących IL-10 (rs1800871) i IL-13 (rs1800925) szczepionych PCV7, stwierdzono niż- sze poziomy przeciwciał wobec serotypów szczepionkowych PnPS6B i PnPS14 [118]. Istotny statystycznie związek między obecnością wielu SNP umiejscowionych w genach kodujących IL-18 i IL-18R1 i poziomem swoistych przeciwciał wykazano u osób szczepionych przeciw ospie prawdziwej. Obecność haplotypu AGGGCA w odróżnieniu od GAAAAG w genie kodującym IL-18R1 powiązano z niższym poziomem przeciwciał neutralizujących [32]. Badania przeprowadzone w populacji białej i afroamerykańskiej wykazały wiele powiązań między obecnością SNPs w genach kodujących różne cytokiny oraz ich receptory a poziomem wydzielanych, swoistych cytokin, takich jak IFN-α, IL-12p40, IL-1β, IL-2, i TNF-α w odpowiedzi na szczepienie przeciw ospie prawdziwej [67].
Nosicielstwo określonych SNP (szczególnie rs3212227) w genach kodujących receptory IL-12B1 i IL-12B2 oraz promotorze IL-10 i IL-12 (rs1800890 i rs2069762) powią- zano z obniżoną proliferacją komórek i osiąganym mianem przeciwciał przeciw odrze uzyskiwanych po szczepieniu MMR [19,33,71]. Wyniki badań pozwoliły na identyfikację 48 SNPs wpływających na skuteczność odpowiedzi przeciw odrze w postaci wydzielanych przeciwciał i IFN-γ [33].
Polimorfizm genów kodujących TLR
Receptory TLR odrywają ważną rolę w regulacji odpowiedzi immunologicznej, ponieważ wiązanie ligandów drobnoustrojów może zmieniać aktywność limfocytów T [29]. Genetyczna zmienność w genach kodujących receptory TLR, która odgrywa istotną rolę w rozpoznawaniu m.in. wirusa odry, może zatem istotnie wpływać na odpowiedź poszczepienną. Szczepienie przeciw odrze z zastosowaniem szczepu Edmonston doprowadziło do skutecznej ekspresji TLR3 ludzkich komórek dendrytycznych, a tym samym zwiększonego wydzielania IFN-γ i uzyskania optymalnej odpowiedzi ochronnej [110]. Wyniki badań potwierdzają, że poziom ekspresji TLR3 pod wpływem szczepionkowego wirusa odry może być istotnym wskaźnikiem w identyfikacji osób wykazujących wrodzoną odporność na zakażenie. Jednak szczepieni nosiciele heterozygotycznych wariantów SNP rs3775291 oraz rs5743305 genu kodującego TLR3 charakteryzowali się stosunkowo niską odpowiedzią przeciwciał i proliferacji limfocytów [22]. Dlatego uważa się, że swoiste SNP zidentyfikowane w regionach kodujących i regulatorowych tych genów mogą negatywnie wpływać na wiązanie czynników transkrypcyjnych, ekspresję genów i ich funkcje przez zmiany stabilności cząsteczek RNA, uniemożliwiając tym samym skuteczne wydzielanie cytokin [45]. Wyniki badań wskazują także na korelację między odpowiedzią humoralną i komórkową przeciw odrze, a genetycznym polimorfizmem SNP w regionach kodujących receptory TLR (TLR 2, 3, 4, 6, 7, 8) [69]. Badania umożliwiające pełną identyfikację polimorfizmu genów kodujących receptory TLR i jego wpływu na wzbudzaną odpowiedź immunologiczną mogą ułatwić opracowanie nowych antygenów szczepionkowych (np. zawierających plazmid z wbudowanym genem kodującym określoną cytokinę). Takie antygeny mogą zapewnić optymalne wydzielanie i dostarczanie cytokin do tych miejsc, gdzie ich wytwarzanie z udziałem konwencjonalnych antygenów szczepionkowych jest na obecnym etapie niemożliwe, pozwalając tym samym na odtworzenie korzystnej równowagi Th1/Th2 [35,78]. Poprawę skuteczności odpowiedzi poszczepiennej można osiągnąć także przez zastosowanie adiuwanta w postaci dinukleotydu CpG lub monofosforylu lipidu A, które mogą aktywować receptory odpowiednio, TLR9 lub TLR4 [58].
Polimorfizm genów kodujących składniki dopełniacza
Działanie układu dopełniacza, organizacja samej struktury węzłów chłonnych oraz dojrzewanie i różnicowanie limfocytów B w sposób decydujący wpływają na rozwój wrodzonej i nabytej odpowiedzi immunologicznej, tolerancję na podany antygen, odpowiedź zapalną lub odpowiedź komórek T i B [9]. Receptory składników dopełniacza obecne na powierzchni większości komó- rek są regulatorami jego aktywacji [98]. Niedobory białek C4, C2 lub C3 mogą obniżyć odpowiedź przeciwciał na zakażenia bakteryjne, np. niedobory składników C4b i C3b, mogą negatywnie decydować o przebiegu zakażeń wywoływanych przez Neisseria meningitidis i N. gonorrhoeae [54]. Mimo że dotychczas wykazano, że polimorfizm genów kodujących składniki dopełniacza odgrywa podstawową rolę w indukcji odpowiedzi ochronnej przeciw wirusom grypy czy różyczki, molekularne podstawy tego mechanizmu nie zostały wyjaśnione [50]. Polimorfizm genów kodujących składniki dopełniacza (np. gen kodujący składnik C3b ma 34 dotychczas zidentyfikowane warianty) wskazuje na zasadność prowadzenia dalszych badań w tym kierunku [3].
Spersonalizowana wakcynologia jako nowa strategia przygotowywania antygenu szczepionkowego
Postęp technologiczny w dziedzinie immunologii, genetyki, biologii molekularnej oraz bioinformatyki umożliwił zapoczątkowanie nowego, tj. spersonalizowanego podejścia do opracowywania produktów leczniczych immunologicznych (w tym szczepionek) i sposobu ich dawkowania. Nowe podejście zakłada ocenę wpływu genetycznie uwarunkowanej międzyosobniczej zmienności odpowiedzi immunologicznej przez badania stopnia i zakresu polimorfizmu genów, powiązań wpływu wielu genów, komplementacji i dziedziczonych modyfikacji epigenetycznych z udziałem wysokospecjalistycznych technologii bioinformatyki z udziałem przesiewowych badań genetycznych [90].
Spersonalizowanie szczepień, określane również indywidualizacją szczepień, łączy się z opracowaniem nowej strategii wyboru i przygotowania antygenu szczepionkowego w celu ograniczenia do minimum genetycznie uwarunkowanych zdarzeń nieskuteczności szczepień lub niepożądanych odczynów poszczepiennych u osób narażonych na ryzyko rozwoju poważnej choroby lub powikłań [84]. Szczepionki spersonalizowane określane są produktem niszowym, przeznaczonym dla osób, u których jest możliwa identyfikacja wysokiego ryzyka wystąpienia poważnych komplikacji po szczepieniu lub tych osób, u których po podaniu szczepionek konwencjonalnych jest brak lub obniżona odpowiedź poszczepienna. Dotychczasowe wyniki badań nad opracowaniem szczepionek przeciwnowotworowych wydają się przesądzać, że zastosowanie szczepionek spersonalizowanych na potrzeby immunoprofilaktyki pozostaje jedynie kwestią czasu [39,84]. W przypadku szczepionek przeciw chorobom zakaźnym trudna może być akceptacja nowego podejścia do szczepień oraz koszty. Koncepcja spersonalizowanych szczepionek pozostaje w „konflikcie” z obowiązującym modelem opracowywania oraz stosowania powszechnych szczepień. Natomiast diagnostyka profilu genetycznego osoby przed wykonaniem szczepienia, poza niewątpliwymi korzyściami, wiąże się z koniecznością rozwiązań kwestii etycznych oraz wzrostem nakładów finansowych, w tym organizacji oraz kwalifikacji do szczepień.
Opracowanie spersonalizowanych szczepionek wiąże się z wyszukiwaniem w bazach sekwencji lub genotypów swoistych naturalnie procesowanych peptydów określonego drobnoustroju, wykonaniem analiz ich rozpoznawania, a następnie przeprowadzeniem syntezy peptydów, które będą prezentowane przez różne warianty alleli HLA i rozpoznawane przez receptory komórek T i B. Stopień zaawansowania badań wskazuje, że pierwszą szczepionką spersonalizowaną, w któ- rej substancją czynną będą peptydy zdolne do związania wielu wariantów alleli HLA, mogą być szczepionki przeciw odrze, śwince i różyczce. Prace nad ich opracowaniem mają przede wszystkim na celu ominięcie niekorzystnego wpływu wiązania antygenów konwencjonalnej szczepionki MMR u nosicieli haplotypów HLA A*29-Cw16-B*44 oraz HLA I: B44 i B58 [72,75]. Istotnym powodem jej opracowania jest konieczność wyeliminowania ograniczeń stosowania, tj. m.in. możliwego braku odpowiedzi na szczepienie w okresie noworodkowym i niemowlęcym ze względu na neutralizujące działanie na antygeny szczepionkowe matczynych przeciwciał lub braku możliwości stosowania szczepionek żywych u osób z niedoborami odporności.
Odpowiedni dobór peptydów w składzie szczepionki powinien indukować odpowiedź immunologiczną wśród wszystkich nosicieli polimorficznych wariantów genów [20,72,73,74,119]. Dotychczas zidentyfikowano 13 immunogennych peptydów wirusa odry, które mogą być zastosowane jako antygeny szczepionki spersonalizowanej w celu ominięcia ograniczeń dotychczas wykrytego polimorfizmu genów HLA [43,66,74]. Optymalne określenie liczby oraz składu antygenów szczepionkowych wymaga oceny częstości występowania określonych wariantów alleli HLA w populacji w odniesieniu do ich zdolności rozpoznawania wytypowanych peptydów [7,24,73]. Określenie pełnego repertuaru alleli genów HLA występujących w populacji i ocena ich efektywności w indukcji odpowiedzi immunologicznej przez wybrane mieszaniny peptydów może pozwolić na opracowanie kilku szczepionek skutecznych swoiście dla poszczególnych subpopulacji [33,66].
Skład wybranych peptydów powinien zapewniać indukcję odpowiedzi immunologicznej niezależnej, czyli niewymagającej aktywacji receptorów, których polimorfizm w szczepionkach konwencjonalnych negatywnie wpływa na jej poziom (np. receptor SLAM w przypadku wirusa odry). Jak wskazują dotychczasowe badania, odpowiedź na szczepienie przeciw odrze jest dziedziczna w 90%, a polimorfizm w identyfikowanych genach kodujących czynniki odpowiedzi immunologicznej znacząco wpływa na odpowiedź organizmu wywołaną przez szczepionkę przeciw odrze [82]. Zidentyfikowano 13 nowych naturalnie i niezależnie od uwarunkowań genetycznych procesowanych peptydów wirusa odry klasy II HLA – DRB1*0301 [43,74], 116 naturalnie i powszechnie procesowanych peptydów wirusa krowianki klasy I HLA (A*0201, B*1501, C*03) [41,42], a także 17 peptydów ptasiej grypy H5N1 klasy I HLA A*0201 [82].
Innym kierunkiem badań, w poszukiwaniu poprawy skuteczności szczepień przeciw odrze są badania związane z wyjaśnieniem wpływu polimorfizmu genu kodującego TLR3 na obniżoną odpowiedź humoralną i komórkową po podaniu szczepionki [21].
Odpowiedź po podaniu szczepionek może, zgodnie ze stanem aktualnej wiedzy, być profilowana oraz przewidywalna. Wyróżnienie markerów odpowiedzi immunologicznej, które decydują o powstającej odpowiedzi poszczepiennej może być ważnym elementem spersonalizowanej wakcynologii. Wiemy, że na podstawie profilów markerów C1QB i EIF2AK4 oraz TNFRS17 można przewidzieć działania komórek T CD8+ oraz indukcję przeciwciał neutralizujących po podaniu szczepionki przeciw żółtej febrze [92], a poziom ekspresji kinazy CAM-KIV już w 3 dni po podaniu trójwalentnej szczepionki przeciw grypie pozwala ocenić jej skuteczność [63].
Oczywiście rozwój szczepionek spersonalizowanych wiąże się z pytaniem co jest bardziej opłacalne i efektywne: (i) przygotowanie szczepionek spersonalizowanych dla zidentyfikowanych grup docelowych, np. osób otyłych w przypadku szczepień przeciw wzw B czy populacji rdzennych mieszkańców Ameryki Północnej w przypadku szczepień przeciw wzw B lub przeciw H. influenzae typu b [100,104] czy (ii) opracowanie nowych szczepionek, np. w postaci mieszanin peptydów (peptide coctails) z adiuwantami, indukujących oczekiwaną optymalną odpowiedź immunologiczną u różnych pod względem genetycznym osób [117]. Zakładając, że opracowanie i rejestracja szczepionek spersonalizowanych do podawania określonym grupom jest obecnie ze względów finansowych i prawnych niemożliwa, bardziej realnym rozwiązaniem pozostaje opracowanie nowych szczepionek skutecznych u osób o różnym podłożu genetycznym. Z tą ostatnią możliwością wiąże się konieczność wykonania badań przesiewowych, które pozwolą zidentyfikować osoby z grup ryzyka, którym docelowo w miejsce szczepionki konwencjonalnej powinna zostać podana szczepionka zmodyfikowana lub w przyszłości spersonalizowana.
Adwersomika jako badania genetycznych uwarunkowań powstawania NOP
Zakres reakcji na podanie szczepionki w populacji jest zawsze w pewnym stopniu zróżnicowany, podobnie jak odpowiedź immunologiczna indukowana szczepieniem. Obecnie brak jeszcze narzędzi diagnostycznych, które umożliwiłyby rutynowe przewidywanie odpowiedzi immunologicznej osoby szczepionej. Niemniej już dzisiaj istnieją wiarygodne przesłanki wskazujące na możliwość zidentyfikowania markerów diagnostycznych w celu podejmowania decyzji o kwalifikacji do szczepień [16,95].
Niepożądane odczyny poszczepienne (NOP) to niepożądane objawy chorobowe, pozostające w związku czasowym z wykonanym szczepieniem ochronnym, które mogą zostać zakwalifikowane jako ciężkie, poważne lub łagodne odczyny poszczepienne. NOP mogą być wynikiem indywidualnej reakcji organizmu po podaniu dawki szczepionki, błędu wykonania szczepionki, jej podania lub też zjawisk niezależnych bezpośrednio od szczepienia. Wyniki klinicznych badań bezpieczeństwa żywej szczepionki przeciw ospie prawdziwej, wskazują na najczęstsze występowanie NOP wśród dotychczas zarejestrowanych szczepionek. Zgony osób zaszczepionych przeciw ospie prawdziwej notowano z częstością 1-2/100 tys., a oszacowane ryzyko rozwoju zapalenia mięśnia sercowego na 1/14 000 [2,31]. Badania wskazują, że wśród zaszczepionych na ospę prawdziwą żołnierzy Stanów Zjednoczonych, u 13-15% osób stwierdzono gorączkę, a zapalenie mięśnia sercowego występowało z częstością 1/12 819 [31]. Analiza podstaw nadmiernej odczynowości po podaniu szczepionki wskazuje na rolę zmian w stę- żeniach cytokin szlaków Th1/Th2 [97]. Zaobserwowano, że indukcja profilu cytokin, tj. G-CSF, monokiny indukowanej IFN-γ (CXCL9), wewnątrzkomórkowej cząsteczki 1 adhezji, eotaksyny i tkankowego inhibitora metaloproteinazy-2 u osób o wysokim ryzyku narażenia prowadziła do rozwoju NOP po szczepieniu [59]. Przypuszczano, że wyjaśnienie uwarunkowań genetycznych częstszego powstawania zapalenia mięśnia sercowego wymaga badań nad wpływem polimorfizmu genów kodujących IL-1 i IL-18, ponieważ pewne haplotypy w genach kodujących IL-1, IL-4, IL-18 dotychczas wpływały na podwyższenie ryzyka wystąpienia gorączki lub drgawek gorączkowych po podaniu szczepionki MMR oraz szczepionki przeciw ospie [2,31,107,113]. W dwóch niezależnych badaniach klinicznych wykazano, że obecność pojedynczego SNP w genie kodującym reduktazę metylenotetrahydrofolianu oraz dwóch SNP w genie kodują- cym czynnik 1 regulujący wytwarzanie interferonu może wskazywać na zwiększone ryzyko wystąpienia uogólnionych odczynów po szczepieniu przeciw ospie prawdziwej [95]. Niedawno potwierdzono, że zmienność nabytej odpowiedzi humoralnej i komórkowej po podaniu szczepionki przeciw ospie prawdziwej w grupie ponad 1000 zdrowych osób dorosłych była uzależniona nie tylko od obecności określonych SNP w genach kodujących IL-1, -4 i -18, ale także SNP w genach kodujących IL-12A, IL-10RA i IL-4R (powiązanych z niskim poziomem wytwarzania IFN-γ) oraz od nosicielstwa swoistych alleli HLA [78,86]. Podobne problemy dotyczą immunogenności oraz odczynowości zarejestrowanych podjednostkowych szczepionek przeciw wąglikowi, przygotowywanych z nadsączy hodowli atenuowanego szczepu Bacillus anthracis. Szczepionki te zostały zarejestrowane głównie w oparciu o badania wykonane u zwierząt ze względu na sporadyczny charakter tych zakażeń u ludzi. Powinny być dostępne w razie konieczności, przy czym ich odczynowość u ludzi pozostaje niedoszacowana i budzi duże obawy [38]. W tym przypadku opracowanie szczepionki spersonalizowanej, zdolnej do ominięcia barier związanych z brakiem lub nadmierną odpowiedzią u osób zaszczepionych – nosicieli określonych genotypów HLA może być jedyną nadzieją.
Wyniki dotyczące powiązań NOP i uwarunkowań genetycznych wśród osób szczepionych przeciw ospie prawdziwej wskazują na potrzebę poszukiwań roli polimorfizmu genetycznego w powstawaniu poważnych działań niepożądanych po podaniu innych silniej odczynowych szczepionek, tj. przeciw wąglikowi, żółtej gorączce, ptasiej grypie czy też możliwościach poszukiwania takich uwarunkowań dla zespołu Guillaina-Barrégo [30,31,48]. Dane na temat bezpieczeństwa szczepionki pandemicznej przeciw grypie H1N1 wskazywały na zwiększone ryzyko problemów neurologicznych. Przypuszcza się, że z rozwojem narkolepsji wiąże się nosicielstwo HLA DQB1*06:02, a ze stwardnieniem rozsianym HLA DRB1*15:01 [26,114]. Obecnie podkreślana jest konieczność podjęcia planowanych badań o odpowiednio dobranych punktach końcowych, w celu realnego oszacowania oceny ryzyka rozwoju ciężkich NOP, które zagrażają życiu i mogą prowadzić do upośledzenia fizycznego lub umysłowego, a nawet śmierci.
Rola badań bliźniąt
Badania polimorfizmu genów związanych z rozwojem odpowiedzi poszczepiennej z udziałem bliźniąt mogą wykluczyć wpływ wielu innych czynników na poziom indukowanych przeciwciał i odpowiedź komórkową. Udział bliźniąt pozwala wykluczyć wpływ obecności oraz poziomu przeciwciał matczynych, sposobu przechowywania szczepionek i wykonania samego szczepienia, niezidentyfikowanych w chwili szczepienia procesów chorobowych, diety oraz czynników genetycznych np. związanych z rasą. Bliźnięta, wychowujące się razem są narażone na niemal takie same czynniki, które mogą wpłynąć na poziom indukowanej odpowiedzi poszczepiennej np. na choroby zakaźne; najczęściej szczepione są w tym samym czasie, taką samą serią szczepionki przechowywanej w taki sam sposób; poddawane są badaniom w tym samym wieku, posiadają to samo rodzeństwo i środowisko rodzinne. Identyczność warunków zewnętrznych czyni je idealnym modelem do badań wpływu czynników środowiskowych wobec zidentyfikowanych uwarunkowań genetycznych – bliźniąt jednojajowych oraz dwujajowych. Różnice w indukowanej odpowiedzi poszczepiennej u bliźniąt jednojajowych mogą być pomocne w wykrywaniu wpływu różnego narażenia środowiskowego i szansy jego zmiany, a u bliźniąt dwujajowych mogą wynikać z różnego stopnia narażenia środowiskowego, szansy jego zmiany i różnic genetycznych. Badania tego typu dotychczas wykonano w celu oszacowania udziału czynników genetycznych i środowiskowych w narażeniu na różne choroby zakaźne [40,49,53,109]. Wysoki stopień dziedziczności (77%) odpowiedzi indukowanych przeciwciał IgG po podaniu szczepionki przeciw wzw B wykazano w grupie 207 5-miesięcznych bliźniąt z Gambii [64]. Podobny poziom odpowiedzi przeciwciał po podaniu szczepionek przeciw poliomyelitis, tężcowi i błonicy wykazano odpowiednio u 60, 44 i 49% bliźniąt. Znaczący wpływ podłoża genetycznego bliźniąt (39-65%) wykazano w poziomie indukowanych IFN-γ i IL-13 po podaniu szczepionek przeciw tężcowi, krztuścowi oraz szczepionki BCG [64]. Inne badanie wykonane w grupie 147 jednojajowych i 43 dwujajowych bliźniąt wykazało dziedziczny (około 51%) poziom odpowiedzi przeciwciał IgG przeciw Hib [53]. Dziedzicznie uwarunkowany poziom przeciwciał przeciw odrze, śwince i różyczce wykazano, odpowiednio u 88,5, 38,5 i 45,7% badanych 100 par bliźniąt szczepionych szczepionką MMR [70,71,106,109].
Rozwój wakcynomiki w przyszłości
Dotąd polimorfizm genów HLA oraz innych genów kodujących poszczególne elementy odpowiedzi immunologicznej powiązano ze zmiennością odpowiedzi poszczepiennej w genetycznie zróżnicowanych populacjach. Identyfikacja zmienności w regulatorowych obszarach genów w połączeniu z analizą potencjalnych biomarkerów transkrypcyjnych oraz identyfikacją epigenetycznych zmian dziedzicznych w profilach ekspresji, przy braku modyfikacji DNA genów kodujących poszczególne czynniki odpowiedzi immunologicznej, pozwoli na wytypowanie potencjalnych nowych składników szczepionek [61]. Ocena wpływu polimorfizmu genetycznego na odpowiedź immunologiczną wymaga rzetelnego planowania i krytycznej oceny wyników badań z użyciem odpowiednio reprezentatywnej informacji genetycznej (mała liczba badanych genów może być traktowana jako badanie pilotowe) [8,90]. Wykrycie określonego powiązania SNP czy allelu z obniżoną odpowiedzią poszczepienną nie zwalnia od wykonania badań powtórnych oraz walidacji, szczególnie jeżeli związek wykryto w grupie etnicznej czy rasy [33]. Niezbędna jest organizacja dobrze zaplanowanych badań z uwzględnieniem kosztów i konieczność publicznego udostępniania baz danych i biobanków.
Przyszłość wakcynomiki jest ukierunkowana na wakcynologię spersonalizowaną. Na decyzję o potrzebie zaszczepienia pacjenta będzie miała wpływ jego genetyczna podatność na daną chorobę, w odniesieniu do działania ochronnego po podaniu dawki szczepionki i ewentualnego ryzyka wystąpienia niepożądanych odczynów poszczepiennych.
Podsumowanie
Dostępność zaawansowanych technologii sekwencjonowania nowej generacji, możliwości wykonywania analiz genomu, transkryptomu oraz zmian epigenetycznych miały znaczny wpływ na dzisiejszą medycynę. Wyniki badań zmienności genomów chorobotwórczych drobnoustrojów oraz poznanie genomów ludzi za pomocą tych technologii wpłynęły na zmianę podejścia do wakcynologii. Obecnie dziedzina ta przyczynia się do opracowywania nowych antygenów szczepionkowych przeciw patogenom, dla których wybór antygenów na podstawie przedklinicznych i klinicznych badań porównawczych, zawiódł. Dostępne wyniki badań wskazują, że wybór i sposób przygotowania nowych antygenów szczepionkowych w przyszłości będzie się opierał z jednej strony na zaawansowanej analizie pangenomu drobnoustroju, a z drugiej na ocenie zdolności wyróżnionych antygenów do wzbudzania ochronnej odpowiedzi poszczepiennej z uwzględnieniem zmienności międzyosobniczej u ludzi. Wakcynologia wkraczając w swój drugi „złoty wiek” niewątpliwie pozwoli na identyfikację wpływu genetycznych uwarunkowań w powstawaniu skutecznej odpowiedzi immunologicznej po podaniu szczepionek oraz genetycznej podatności na powstawanie niepożądanych odczynów poszczepiennych. Dalszy rozwój tych zaawansowanych badań umożliwi opracowanie dokładnych metod przewidywania prawdopodobieństwa kompleksowych reakcji układu immunologicznego na podanie szczepionek.
Przypisy
- 1. Andre F.E., Booy R., Bock H.L., Clemens J., Datta S.K., John T.J., Lee B.W., Lolekha S., Peltola H., Ruff T.A., Santosham M., Schmitt H.J.: Vaccination greatly reduces disease, disability, death and inequity worldwide. Bull. World Health Organ., 2008; 86: 140-146
Google Scholar - 2. Arness M.K., Eckart R.E., Love S.S., Atwood J.E., Wells T.S., Engler R.J., Collins L.C., Ludwig S.L., Riddle J.R., Grabenstein J.D., Tornberg D.N.: Myopericarditis following smallpox vaccination. Am. J. Epidemiol., 2004; 160: 642-651
Google Scholar - 3. Awdeh Z.L., Alper C.A.: Inherited polymorphism of human C4 as revealed by desialyzation. Immunobiology, 1980; 158: 35-41
Google Scholar - 4. Bambini S., Rappuoli R.: The use of genomics in microbial vaccine development. Drug. Discov. Today, 2009; 14: 252-260
Google Scholar - 5. Barbosa T., Barral-Netto M.: Challenges in the research and development of new human vaccines. Braz. J. Med. Biol. Res., 2013; 46: 103-108
Google Scholar - 6. Black F.L., Hierholzer W., Woodall J.P., Pinhiero F.: Intensified reactions to measles vaccine in unexposed populations of american Indians. J. Infect. Dis., 1971; 124: 306-317
Google Scholar - 7. Bui H.H., Peters B., Assarsson E., Mbawuike I., Sette A.: Ab and T cell epitopes of influenza A virus, knowledge and opportunities. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2007; 104: 246-251
Google Scholar - 8. Burgner D., Jamieson S.E., Blackwell J.M.: Genetic susceptibility to infectious diseases: big is beautiful, but will bigger be even better? Lancet Infect. Dis., 2006; 6: 653-663
Google Scholar - 9. Carroll M.C.: The complement system in regulation of adaptive immunity. Nat. Immunol., 2004; 5: 981-986
Google Scholar - 10. Chang J.: Current progress on development of respiratory syncytial virus vaccine. BMB Rep., 2011; 44: 232-237
Google Scholar - 11. Clifford H.D., Richmond P., Khoo S.K., Zhang G., Yerkovich S.T., Le Souëf P.N., Hayden C.M.: SLAM and DC-SIGN measles receptor polymorphisms and their impact on antibody and cytokine responses to measles vaccine. Vaccine, 2011; 29: 5407-5413
Google Scholar - 12. Collins A., Lonjou C., Morton N.E.: Genetic epidemiology of single-nucleotide polymorphisms. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999; 96: 15173-15177
Google Scholar - 13. Collins F.S.: Shattuck lecture-medical and societal consequences of the Human Genome Project. N. Engl. J. Med., 1999; 341: 28-37
Google Scholar - 14. Collins F.S., McKusick V.A.: Implications of the Human Genome Project for medical science. JAMA, 2001; 285: 540-544
Google Scholar - 15. Cooper C.L., Davis H.L., Morris M.L., Efler S.M., Adhami M.A., Krieg A.M., Cameron D.W., Heathcote J.: CPG 7909, an immunostimulatory TLR9 agonist oligodeoxynucleotide, as adjuvant to Engerix-B HBV vaccine in healthy adults: a double-blind phase I/II study. J. Clin. Immunol., 2004; 24: 693-701
Google Scholar - 16. Crowe J.E. Jr.: Genetic predisposition for adverse events after vaccination. J. Infect. Dis., 2007; 196: 176-177
Google Scholar - 17. Deshpande A., Wheeler C.M., Hunt W.C., Peyton C.L., White P.S., Valdez Y.E., Nolan J.P.: Variation in HLA class I antigen-processing genes and susceptibility to human papillomavirus type 16-associated cervical cancer. J. Infect. Dis., 2008; 197: 371-381
Google Scholar - 18. Desombere I., Willems A., Leroux-Roels G.: Response to hepatitis B vaccine: multiple HLA genes are involved. Tissue Antigens, 1998; 51: 593-604
Google Scholar - 19. Dhiman N., Ovsyannikova I.G., Cunningham J.M., Vierkant R.A., Kennedy R.B., Pankratz V.S., Poland G.A., Jacobson R.M.: Associations between measles vaccine immunity and single-nucleotide polymorphisms in cytokine and cytokine receptor genes. J. Infect. Dis., 2007; 195: 21-29
Google Scholar - 20. Dhiman N., Ovsyannikova I.G., Vierkant R.A., Pankratz V.S., Jacobson R.M., Poland G.A.: Associations between cytokine/cytokine receptor single nucleotide polymorphisms and humoral immunity to measles, mumps and rubella in a Somali population. Tissue Antigens 2008; 72: 211-220
Google Scholar - 21. Dhiman N., Ovsyannikova I.G., Vierkant R.A., Ryan J.E., Pankratz V.S., Jacobson R.M., Poland G.A.: Associations between SNPs in toll-like receptors and related intracellular signaling molecules and immune responses to measles vaccine: preliminary results. Vaccine, 2008; 26: 1731-1736
Google Scholar - 22. Dhiman N., Poland G.A., Cunningham J.M., Jacobson R.M., Ovsyannikova I.G., Vierkant R.A., Wu Y., Pankratz V.S.: Variations in measles vaccine-specific humoral immunity by polymorphisms in SLAM and CD46 measles virus receptors. J. Allergy. Clin. Immunol., 2007; 120: 666-672
Google Scholar - 23. Dobaño C., Campo J.J.: Understanding protective immune mechanisms induced by malaria vaccines in the context of clinical trials. Hum. Vaccin., 2009; 5: 562-565
Google Scholar - 24. Doolan D.L., Southwood S., Chesnut R., Appella E., Gomez E., Richards A., Higashimoto Y.I., Maewal A., Sidney J., Gramzinski R.A., Mason C., Koech D., Hoffman S.L., Sette A.: HLA-DR-promiscuous T cell epitopes from Plasmodium falciparum pre-erythrocytic-stage antigens restricted by multiple HLA class II alleles. J. Immunol., 2000; 165: 1123-1137
Google Scholar - 25. Falugi F., Petracca R., Mariani M., Luzzi E., Mancianti S., Carinci V., Melli M.L., Finco O., Wack A., Di Tomasso A., De Magistris M.T., Costantino P., Del Giudice G., Abrignani S., Rappuoli R. i wsp.: Rationally designed strings of promiscuous CD4+ T cell epitopes provide help to Haemophilus influenzae type b oligosaccharide: a model for new conjugate vaccines. Eur. J. Immunol., 2001; 31: 3816-3824
Google Scholar - 26. Gilbert S.C.: Influenza vaccines and immunopathology. Expert Rev. Vaccines, 2012; 11: 873-875
Google Scholar - 27. Gostout B.S., Poland G.A., Calhoun E.S., Sohni Y.R., Giuntoli R.L., McGovern R.M., Sloan J.A., Cha S.S., Persing D.H.: TAP1, TAP2, and HLA-DR2 alleles are predictors of cervical cancer risk. Gynecol. Oncol., 2003; 88: 326-332
Google Scholar - 28. Gottlieb S.L., Johnston C.: Future prospects for new vaccines against sexually transmitted infection. Curr. Opin. Infect. Dis., 2017; 30: 77-86
Google Scholar - 29. Grygorowicz M.A., Kozłowska E.: Udział receptorów TLR rozpoznających wzorce molekularne organizmów patogennych w modulowaniu aktywności regulatorowych limfocytów T CD4+ CD25+ FoxP3+ . Post. Mikrobiol., 2011; 50: 141-154
Google Scholar - 30. Haber P., DeStefano F., Angulo F.J., Iskander J., Shadomy S.V., Weintraub E., Chen R.T.: Guillain-Barré syndrome following influenza vaccination. JAMA, 2004; 292: 2478-2481
Google Scholar - 31. Halsell J.S., Riddle J.R., Atwood J.E., Gardner P., Shope R., Poland G.A., Gray G.C., Ostroff S., Eckart R.E., Hospenthal D.R., Gibson R.L., Grabenstein J.D., Arness M.K., Tornberg D.N., Department of Defense Smallpox Vaccination Clinical Evaluation Team: Myopericarditis following smallpox vaccination among vaccinia-naive US military personnel. JAMA, 2003; 289: 3283-3289
Google Scholar - 32. Haralambieva I.H., Ovsyannikova I.G., Dhiman N., Kennedy R.B., O’Byrne M., Pankratz V.S., Jacobson R.M., Poland G.A.: Common SNPs/haplotypes in IL18R1 and IL18 genes are associated with variations in humoral immunity to smallpox vaccination in Caucasians and African Americans. J. Infect. Dis., 2011; 204: 433-441
Google Scholar - 33. Haralambieva I.H., Ovsyannikova I.G., Kennedy R.B., Vierkant R.A., Pankratz V.S., Jacobson R.M., Poland G.A.: Associations between single nucleotide polymorphisms and haplotypes in cytokine and cytokine receptor genes and immunity to measles vaccination. Vaccine, 2011; 29: 7883-7895
Google Scholar - 34. He Y., Rappuoli R., De Groot A.S., Chen R.T.: Emerging vaccine informatics. J. Biomed. Biotechnol., 2010; 2010: 218590
Google Scholar - 35. Heer A.K., Shamshiev A., Donda A., Uematsu S., Akira S., Kopf M., Marsland B.J.: TLR signaling fine-tunes anti-influenza B cell responses without regulating effector T cell responses. J. Immunol., 2007; 178: 2182-2191
Google Scholar - 36. Hemmer B., Pinilla C., Gran B., Vergelli M., Ling N., Conlon P., McFarland H.F., Houghten R., Martin R.: Contribution of individual amino acids within MHC molecule or antigenic peptide to TCR ligand potency. J. Immunol., 2000; 164: 861-871
Google Scholar - 37. Höhler T., Reuss E., Evers N., Dietrich E., Rittner C., Freitag C.M., Vollmar J., Schneider P.M., Fimmers R.: Differential genetic determination of immune responsiveness to hepatitis B surface antigen and to hepatitis A virus: a vaccination study in twins. Lancet, 2002; 360: 991-995
Google Scholar - 38. Ingram R., Baillie L.: It’s in the genes! Human genetic diversity and the response to anthrax vaccines. Expert. Rev. Vaccines, 2012; 11: 633-635
Google Scholar - 39. Itoh K., Yamada A.: Personalized peptide vaccines: a new therapeutic modality for cancer. Cancer Sci., 2006; 97: 970-976
Google Scholar - 40. Jacobson R.M., Ovsyannikova I.G., Targonski P.V., Poland G.A.: Studies of twins in vaccinology. Vaccine, 2007; 25: 3160-3164
Google Scholar - 41. Johnson K.L., Ovsyannikova I.G., Madden B.J., Poland G.A., Muddiman D.C.: Accurate mass precursor ion data and tandem mass spectrometry identify a class I human leukocyte antigen A*0201- -presented peptide originating from vaccinia virus. J. Am. Soc. Mass Spectrom., 2005; 16: 1812-1817
Google Scholar - 42. Johnson K.L., Ovsyannikova I.G., Mason C.J., Bergen H.R. 3rd, Poland G.A.: Discovery of naturally processed and HLA-presented class I peptides from vaccinia virus infection using mass spectrometry for vaccine development. Vaccine, 2009; 28: 38-47
Google Scholar - 43. Johnson K.L., Ovsyannikova I.G., Poland G.A., Muddiman D.C.: Identification of class II HLA-DRB1*03-bound measles virus peptides by 2D-liquid chromatography tandem mass spectrometry. J. Proteome Res., 2005; 4: 2243-2249
Google Scholar - 44. ohnston M.I., Fauci A.S.: An HIV vaccine – challenges and prospects. N. Engl. J. Med., 2008; 359: 888-890
Google Scholar - 45. Jin P., Wang E.: Polymorphism in clinical immunology – From HLA typing to immunogenetic profiling. J. Transl. Med., 2003; 1: 8
Google Scholar - 46. Khoury M.J., Little J.: Human genome epidemiologic reviews: the beginning of something HuGE. Am. J. Epidemiol., 2000; 151: 2-3
Google Scholar - 47. Kim M.J., Nafziger A.N., Harro C.D., Keyserling H.L., Ramsey K.M., Drusano G.L., Bertino J.S. Jr.: Revaccination of healthy nonresponders with hepatitis B vaccine and prediction of seroprotection response. Vaccine, 2003; 21: 1174-1179
Google Scholar - 48. Kitchener S.: Viscerotropic and neurotropic disease following vaccination with the 17D yellow fever vaccine, ARILVAX. Vaccine, 2004; 22: 2103-2105
Google Scholar - 49. Konradsen H.B., Henrichsen J., Wachmann H., Holm N.: The influence of genetic factors on the immune response as judged by pneumococcal vaccination of mono- and dizygotic Caucasian twins. Clin. Exp. Immunol., 1993; 92: 532-536
Google Scholar - 50. Kopf M., Abel B., Gallimore A., Carroll M., Bachmann M.F.: Complement component C3 promotes T-cell priming and lung migration to control acute influenza virus infection. Nat. Med., 2002; 8: 373-378
Google Scholar - 51. Kruger A., Adams P., Hammer J., Böcher W.O., Schneider P.M., Rittner C., Hoehler T.: Hepatitis B surface antigen presentation and HLA-DRB1*- lessons from twins and peptide binding studies. Clin. Exp. Immunol., 2005; 140: 325-332
Google Scholar - 52. Lee H.G., Lim J.S., Lee K.Y., Choi Y.K., Choe I.S., Chung T.W., Kim K.: Peptide-specific CTL induction in HBV-seropositive PBMC by stimulation with peptides in vitro: novel epitopes identified from chronic carriers. Virus Res., 1997; 50: 185-194
Google Scholar - 53. Lee Y.C., Newport M.J., Goetghebuer T., Siegrist C.A., Weiss H.A., Pollard A.J., Marchant A., MRC Twin Study Group: Influence of genetic and environmental factors on the immunogenicity of Hib vaccine in Gambian twins. Vaccine, 2006; 24: 5335-5340
Google Scholar - 54. Lewis L.A., Ram S., Prasad A., Gulati S., Getzlaff S., Blom A.M., Vogel U., Rice P.A.: Defining targets for complement components C4b and C3b on the pathogenic neisseriae. Infect. Immun., 2008; 76: 339-350
Google Scholar - 55. Lipińska A., Bieńkowska-Szewczyk K.: Nowe szczepionki przeciw herpeswirusom i wektory herpeswirusowe w terapii czlowieka. Post. Mikrobiol., 2010; 49: 199-207
Google Scholar - 56. Mahmoud A.: New vaccines: challenges of discovery. Microb. Biotechnol., 2016; 9: 549-552
Google Scholar - 57. Manolio T.A., Brooks L.D., Collins F.S.: A HapMap harvest of insights into the genetics of common disease. J. Clin. Invest., 2008; 118: 1590-1605
Google Scholar - 58. Mata-Haro V., Cekic C., Martin M., Chilton P.M., Casella C.R., Mitchell T.C.: The vaccine adjuvant monophosphoryl lipid A as a TRIF-biased agonist of TLR4. Science, 2007; 316: 1628-1632
Google Scholar - 59. McKinney B.A., Reif D.M., Rock M.T., Edwards K.M., Kingsmore S.F., Moore J.H., Crowe J.E. Jr.: Cytokine expression patterns associated with systemic adverse events following smallpox immunization. J. Infect. Dis., 2006; 194: 444-453
Google Scholar - 60. Mitchell L.A., Zhang T., Tingle A.J.: Differential antibody responses to rubella virus infection in males and females. J. Infect. Dis., 1992; 166: 1258-1265
Google Scholar - 61. Mora M., Telford J.L.: Genome-based approaches to vaccine development. J. Mol. Med., 2010; 88: 143-147
Google Scholar - 62. Murata Y.: Respiratory syncytial virus vaccine development. Clin. Lab. Med., 2009; 29: 725-739
Google Scholar - 63. Nakaya H.I., Wrammert J., Lee E.K., Racioppi L., Marie-Kunze S., Haining W.N., Means A.R., Kasturi S.P., Khan N., Li G.M., McCausland M., Kanchan V., Kokko K.E., Li S., Elbein R. i wsp.: Systems biology of vaccination for seasonal influenza in humans. Nat. Immunol., 2011; 12: 786-795
Google Scholar - 64. Newport M.J., Goetghebuer T., Weiss H.A., Whittle H., Siegrist C.A., Marchant A., MRC Gambia Twin Study Group: Genetic regulation of immune responses to vaccines in early life. Genes Immun., 2004; 5: 122-129
Google Scholar - 65. Orzechowska B., Antoszków Z., Błach-Olszewska Z.: Individual differentiation of innate antiviral immunity in humans; the role of endogenous interferons and tumor necrosis factor in the immunity of leukocytes. Arch. Immunol. Ther. Exp., 2003; 51: 51-60
Google Scholar - 66. Ota M.O., Ndhlovu Z., Oh S., Piyasirisilp S., Berzofsky J.A., Moss W.J., Griffin D.E.: Hemagglutinin protein is a primary target of the measles virus-specific HLA-A2-restricted CD8+ T cell response during measles and after vaccination. J. Infect. Dis., 2007; 195: 1799-1807
Google Scholar - 67. Ovsyannikova I.G., Haralambieva I.H., Kennedy R.B., Pankratz V.S., Vierkant R.A., Jacobson R.M., Poland G.A.: Impact of cytokine and cytokine receptor gene polymorphisms on cellular immunity after smallpox vaccination. Gene, 2012; 510: 59-65
Google Scholar - 68. Ovsyannikova I.G., Haralambieva I.H., Vierkant R.A., O’Byrne M.M., Jacobson R.M., Poland G.A.: The association of CD46, SLAM and CD209 cellular receptor gene SNPs with variations in measles vaccine-induced immune responses: a replication study and examination of novel polymorphisms. Hum. Hered., 2011; 72: 206-223
Google Scholar - 69. Ovsyannikova I.G., Haralambieva I.H., Vierkant R.A., Pankratz V.S., Jacobson R.M., Poland G.A.: The role of polymorphisms in Toll-like receptors and their associated intracellular signaling genes in measles vaccine immunity. Hum. Genet., 2011; 130: 547-561
Google Scholar - 70. Ovsyannikova I.G., Jacobson R.M., Dhiman N., Vierkant R.A., Pankratz V.S., Poland G.A.: HLA homozygosity does not adversely affect measles vaccine-induced cytokine responses. Virology, 2007; 364: 87-94
Google Scholar - 71. Ovsyannikova I.G., Jacobson R.M., Dhiman N., Vierkant R.A., Pankratz V.S., Poland G.A.: Human leukocyte antigen and cytokine receptor gene polymorphisms associated with heterogeneous immune responses to mumps viral vaccine. Pediatrics, 2008; 121: 1091-1099
Google Scholar - 72. Ovsyannikova I.G., Jacobson R.M., Vierkant R.A., Pankratz V.S., Poland G.A.: HLA supertypes and immune responses to measles-mumps-rubella viral vaccine: findings and implications for vaccine design. Vaccine, 2007; 25: 3090-3100
Google Scholar - 73. Ovsyannikova I.G., Johnson K.L., Bergen H.R. 3rd, Poland G.A.: Mass spectrometry and peptide-based vaccine development. Clin. Pharmacol. Ther., 2007; 82: 644-652
Google Scholar - 74. Ovsyannikova I.G., Johnson K.L., Muddiman D.C., Vierkant R.A., Poland G.A.: Identification and characterization of novel, naturally processed measles virus class II HLA-DRB1 peptides. J. Virol., 2004; 78: 42-51
Google Scholar - 75. Ovsyannikova I.G., Pankratz V.S., Vierkant R.A., Jacobson R.M., Poland G.A.: Human leukocyte antigen haplotypes in the genetic control of immune response to measles-mumps-rubella vaccine. J. Infect. Dis., 2006; 193: 655-663
Google Scholar - 76. Ovsyannikova I.G., Pankratz V.S., Vierkant R.A., Jacobson R.M., Poland G.A.: Consistency of HLA associations between two independent measles vaccine cohorts: a replication study. Vaccine, 2012; 30: 2146-2152
Google Scholar - 77. Panatto D., Amicizia D., Lai P.L., Gasparini R.: Neisseria meningitidis B vaccines. Expert Rev. Vaccines, 2011; 10: 1337-1351
Google Scholar - 78. Pankratz V., Poland G., Ovsyannikova I.G., Ryan J., Ryan M., Dhiman N., Kennedy R., Vierkant R.A., Jacobson R.M.: SNPs in cytokine and cytokine receptor genes are associated with the immunological heterogeneity to smallpox vaccination – preliminary results; 48th Annual ICAAC/IDSA 46th Annual Meeting; Washington, DC, USA. 25-28 Oct. 2008 (Abstract G401)
Google Scholar - 79. Perera L.P., Waldmann T.A., Mosca J.D., Baldwin N., Berzofsky J.A., Oh S.K.: Development of smallpox vaccine candidates with integrated interleukin-15 that demonstrate superior immunogenicity, efficacy, and safety in mice. J. Virol., 2007; 81: 8774-8783
Google Scholar - 80. Pierce B.G., Keck Z.Y., Foung S.K.: Viral evasion and challenges of hepatitis C virus vaccine development. Curr. Opin. Virol., 2016; 20: 55-63
Google Scholar - 81. Poland G.A.: Hepatitis B immunization in health care workers. Dealing with vaccine nonresponse. Am. J. Prev. Med., 1998; 15: 73-77
Google Scholar - 82. Poland G.A., Kennedy R.B., Ovsyannikova I.G.: Vaccinomics and personalized vaccinology: is science leading us toward a new path of directed vaccine development and discovery? PLoS Pathog., 2011; 7: e1002344
Google Scholar - 83. Poland G.A., Ovsyannikova I.G., Jacobson R.M.: Vaccine immunogenetics: bedside to bench to population. Vaccine, 2008; 26: 6183- 6188
Google Scholar - 84. Poland G.A., Ovsyannikova I.G., Jacobson R.M.: Personalized vaccines: the emerging field of vaccinomics. Expert Opin. Biol. Ther., 2008; 8: 1659-1667
Google Scholar - 85. Poland G.A., Ovsyannikova I.G., Jacobson R.M.: Adversomics: the emerging field of vaccine adverse event immunogenetics. Pediatr. Infect. Dis. J., 2009; 28: 431-432
Google Scholar - 86. Poland G.A., Ovsyannikova I.G., Jacobson R.M.: Application of pharmacogenomics to vaccines. Pharmacogenomics, 2009; 10: 837- 852
Google Scholar - 87. Poland G.A., Ovsyannikova I.G., Jacobson R.M., Smith D.I.: Heterogeneity in vaccine immune response: the role of immunogenetics and the emerging field of vaccinomics. Clin. Pharmacol. Ther., 2007; 82: 653-664
Google Scholar - 88. Poland G.A., Ovsyannikova I.G., Jacobson R.M., Vierkant R.A., Jacobsen S.J., Pankratz V.S., Schaid D.J.: Identification of an association between HLA class II alleles and low antibody levels after measles immunization. Vaccine, 2001; 20: 430-438
Google Scholar - 89. Poland G.A., Ovsyannikova I.G., Kennedy R.B., Haralambieva I.H., Jacobson R.M.: Vaccinomics and a new paradigm for the development of preventive vaccines against viral infections. OMICS, 2011; 15: 625-636
Google Scholar - 90. Poland G.A., Whitaker J.A., Poland C.M., Ovsyannikova I.G., Kennedy R.B.: Vaccinology in the third milenium: scientific and social challenges. Curr. Opin. Virol., 2016; 17: 116-125
Google Scholar - 91. Prabdial-Sing N., Puren A.J, Bowyer S.M.: Sequence-based in silico analysis of well studied hepatitis C virus epitopes and their variants in other genotypes (particularly genotype 5a) against South African human leukocyte antigen backgrounds. BMC Immunol., 2012; 13: 67
Google Scholar - 92. Querec T.D., Akondy R.S., Lee E.K., Cao W., Nakaya H.I., Teuwen D., Pirani A., Gernert K., Deng J., Marzolf B., Kennedy K., Wu H., Bennouna S., Oluoch H., Miller J. i wsp.: Systems biology approach predicts immunogenicity of the yellow fever vaccine in humans. Nat. Immunol., 2009; 10: 116-125
Google Scholar - 93. Rappuoli R.: Bridging the knowledge gaps in vaccine design. Nat. Biotechnol., 2007; 25: 1361-1366
Google Scholar - 94. Reed Z.H., Friede M., Kieny M.P.: Malaria vaccine development: progress and challenges. Curr. Mol. Med., 2006; 6: 231-245
Google Scholar - 95. Reif D.M., McKinney B.A., Motsinger A.A., Chanock S.J., Edwards K.M., Rock M.T., Moore J.H., Crowe J.E.: Genetic basis for adverse events after smallpox vaccination. J. Infect. Dis., 2008; 198: 16-22
Google Scholar - 96. Rinaudo C.D., Telford J.L., Rappuoli R., Seib K.L.: Vaccinology in the genome era. J. Clin. Invest., 2009; 119: 2515-2525
Google Scholar - 97. Rock M.T., Yoder S.M., Talbot T.R., Edwards K.M., Crowe J.E. Jr.: Adverse events after smallpox immunizations are associated with alterations in systemic cytokine levels. J. Infect. Dis., 2004; 189: 1401-1410
Google Scholar - 98. Roozendaal R., Carroll M.C.: Complement receptors CD21 and CD35 in humoral immunity. Immunol. Rev., 2007; 219: 157-166
Google Scholar - 99. Sachidanandam R., Weissman D., Schmidt S.C., Kakol J.M., Stein L.D., Marth G., Sherry S., Mullikin J.C., Mortimore B.J., Willey D.L., Hunt S.E., Cole C.G., Coggill P.C.; Rice C.M., Ning Z. i wsp.: A map of human genome sequence variation containing 1.42 million single nucleotide polymorphisms. Nature, 2001; 409: 928-933
Google Scholar - 100. Santosham M., Rivin B., Wolff M., Reid R., Newcomer W., Letson G.W., Almeido-Hill J., Thompson C., Siber G.R.: Prevention of Haemophilus influenzae type b infections in Apache and Navajo children. J. Infect. Dis., 1992; 165: S144-S151
Google Scholar - 101. Schaid D.J., Haralambieva I.H., Larrabee B.R., Ovsyannikova I.G., Kennedy R.B., Poland G.A.: Heritability of vaccine-induced measles neutralizing antibody titers. Vaccine, 2017; 35: 1390-1394
Google Scholar - 102. Sette A., Rappuoli R.: Reverse vaccinology: developing vaccines in the era of genomics. Immunity, 2010; 33: 530-541
Google Scholar - 103. Shrestha S., Wang C., Aissani B., Wilson C.M., Tang J., Kaslow R.A.: Interleukin-10 gene (IL10) polymorphisms and human papillomavirus clearance among immunosuppressed adolescents. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev., 2007; 16: 1626-1632
Google Scholar - 104. Siber G.R., Santosham M., Reid G.R., Thompson C., Almeido-Hill J., Morell A., deLange G., Ketcham J.K., Callahan E.H.: Impaired antibody response to Haemophilus influenzae type b polysaccharide and low IgG2 and IgG4 concentrations in Apache children. N. Engl. J. Med., 1990; 323: 1387-1392
Google Scholar - 105. Sidney J., Southwood S., Mann D.L., Fernandez-Vina M.A., Newman M.J., Sette A.: Majority of peptides binding HLA-A*0201 with high affinity crossreact with other A2-supertype molecules. Hum. Immunol., 2001; 62: 1200-1216
Google Scholar - 106. St Sauver J.L., Dhiman N., Ovsyannikova I.G., Jacobson R.M., Vierkant R.A., Pankratz V.S., Jacobsen S.J., Poland G.A.: Extinction of the human leukocyte antigen homozygosity effect after two doses of the measles-mumps-rubella vaccine. Hum. Immunol., 2005; 66: 788-798
Google Scholar - 107. Stanley S.L.Jr., Frey S.E., Taillon-Miller P., Guo J., Miller R.D., Koboldt D.C., Elashoff M., Christensen R., Saccone N.L., Belshe R.B.: The immunogenetics of smallpox vaccination. J. Infect. Dis., 2007; 196: 212-219
Google Scholar - 108. Summary of opinion – Mosquirix. Plasmodium falciparum and hepatitis B vaccine (recombinant, adjuvanted) – 23 July 2015; EMA/CHMP/464758/2015. http://www.ema.europa.eu/docs/en_ GB/document_library/Medicine_for_use_outside_EU/2015/10/ WC500194576.pdf (07.06.2017)
Google Scholar - 109. Tan P.L., Jacobson R.M., Poland G.A., Jacobsen S.J., Pankratz V.S.: Twin studies of immunogenicity – determining the genetic contribution to vaccine failure. Vaccine, 2001; 19: 2434-2439
Google Scholar - 110. Tanabe M., Kurita-Taniguchi M., Takeuchi K., Takeda M., Ayata M., Ogura H., Matsumoto M., Seya T.: Mechanism of up-regulation of human Toll-like receptor 3 secondary to infection of measles virus-attenuated strains. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2003; 311: 39-48
Google Scholar - 111. Thio C.L., Carrington M., Marti D., O’Brien S.J., Vlahov D., Nelson K.E., Astemborski J., Thomas D.L.: Class II HLA alleles and hepatitis B virus persistence in African Americans. J. Infect. Dis., 1999; 179: 1004-1006
Google Scholar - 112. Thursz M.: Pros and cons of genetic association studies in hepatitis B. Hepatology, 2004; 40: 284-286
Google Scholar - 113. Vestergaard M., Hviid A., Madsen K.M., Wohlfahrt J., Thorsen P., Schendel D., Melbye M., Olsen J.: MMR vaccination and febrile seizures: evaluation of susceptible subgroups and long-term prognosis. JAMA, 2004; 292: 351-357
Google Scholar - 114. Vrethem M., Malmgren K., Lindh J.: A patient with both narcolepsy and multiple sclerosis in association with Pandemrix vaccination. J. Neurol. Sci., 2012; 321: 89-91
Google Scholar - 115. Wang C., Tang J., Song W., Lobashevsky E., Wilson C.M., Kaslow R.A.: HLA and cytokine gene polymorphisms are independently associated with responses to hepatitis B vaccination. Hepatology, 2004; 39: 978-988
Google Scholar - 116. Weigl J.A.: RSV – a substantial slice of the airway disease burden and the way to a vaccine. Paediatr. Int. Child Health, 2012; 32: S9-S15
Google Scholar - 117. Yamada A., Sasada T., Noguchi M., Itoh K.: Next-generation peptide vaccines for advanced cancer. Cancer Sci., 2013; 104: 15-21
Google Scholar - 118. Yucesoy B., Johnson V.J., Fluharty K., Kashon M.L., Slaven J.E., Wilson N.W., Weissman D.N., Biagini R.E., Germolec D.R., Luster M.I.: Influence of cytokine gene variations on immunization to childhood vaccines. Vaccine, 2009; 27: 6991-6997
Google Scholar - 119. Zilliox M.J., Moss W.J., Griffin D.E.: Gene expression changes in peripheral blood mononuclear cells during measles virus infection. Clin. Vaccine Immunol., 2007; 14: 918-923
Google Scholar